Relatório Aula Ensaio Charpy e Rockfeller Aço

INTRODUÇÃO

Esse relatório tem por objetivo apresentar os três ensaios mecânicos feitos no Laboratório de Aulas Práticas e Metalografia - na aula prática da matéria Princípio da Ciências dos Materiais (PCM) -, comparando seus resultados e suas conclusões. Ao longo de uma hora, percorremos os diferentes ensaios auxiliados pela professora, Rafaella, o técnico do laboratório, Marcos, e a monitora Ana Carolina. Os ensaios buscam medir e interpretar os comportamentos dos materiais quando submetidos a uma carga ou força aplicada, em especial aqueles associados à deformação.

O ENSAIO DE CHARPY, OU DE IMPACTO, EM DOIS TEMPOS

A ductilidade se define como uma medida do grau de deformação plástica suportado até a fratura e permite considerar um material frágil (com deformação plástica muito pequena ou inexistente) ou dúctil. Por outro lado, a resistência remete à carga ou força máxima suportada até a ruptura. A tenacidade é, por sua vez, a capacidade de absorção de energia de cada material até a sua fratura. Um material tenaz é, ao mesmo tempo, resistente e dúctil.

O ensaio de Charpy, destrutivo, mede a tenacidade de um entalhe localizado em um corpo de prova, paralelepípedo maciço com especificações reguladas por normas técnicas. A máquina do ensaio consiste em uma base fixa, um mostrador com um ponteiro, um suporte de encaixe do corpo de prova, e um martelo fixado em uma posição inicial, que, quando solto, oscila de forma pendular. Uma vez liberado, o martelo impacta o corpo de prova, e atinge uma posição final. O corpo de prova deve ser colocado com o entalhe direcionado para o lado oposto àquele em que o martelo bate. A energia absorvida é medida de maneira direta e pode ser lida no mostrador. Existe uma perda de energia própria ao “processo”, ou seja, ao movimento do martelo, inclusa no resultado final. Realiza-se uma medição prévia, e o valor obtido é subtraído das medições com corpo de prova. Aqui, tal energia era de 0,2 kgf.m. Testou-se dois corpos de prova de aço 1045, sob temperaturas diferentes. Por isso, o ensaio é caracterizado como de “dois tempos”.

Temperatura (ºC)

Energia absorvida incluindo a perda no processo (kgf.m)

Energia absorvida excluindo a perda no processo (kgf.m)

Corpo 01

Ambiente

0,8

0,6

Corpo 02

300

2,2

2,0

TABELA 01 - Resultados do ensaio de Charpy para 02 corpos de prova de mesma constituição, em temperaturas diferentes

Após a fratura, o corpo de prova se rompe em dois pedaços, recolhidos pelo técnico. O corpo submetido à temperatura de 300 graus é, então, submetido a um resfriamento em um balde de água. O corpo de prova 02 apresentava superfície rugosa e opaca, típica de fratura dúctil.

GRÁFICO 01 - Influência da temperatura na energia absorvida pelo corpo de prova no ensaio de Charpy

Os resultados do ensaio de Charpy devem ser compreendidos de maneira relativa, comparando duas situações. Observa-se que a fragilidade ou ductilidade do material depende da temperatura à qual está submetido, o que é coerente com o comportamento atômico da matéria. Podemos inferir que o aço 1045 apresenta um comportamento mais dúctil com o aumento da temperatura, e que sua tenacidade aumenta em relação àquela observada em temperatura ambiente. Como a variação de energia é positiva, o aço parece apresentar uma transição dúctil/frágil. No entanto, não é possível, apenas com esses pontos, identificar as faixas de temperatura de tal região.

TESTE DE DUREZA ROCKWELL

A dureza é uma propriedade mecânica de enorme importância, pois através dela conseguimos calcular a resistência de um material a uma deformação plástica. Os Ensaios de Rockwell constituem o método mais utilizado para medi-la, uma vez que são procedimentos simples e rápidos de serem executados.

Os Ensaios de Rockwell utilizam várias escalas diferentes, variando o penetrador e níveis de carga aplicados sob o corpo de prova. Dessa forma, uma grande gama de materiais consegue ser submetida a esse teste. Os penetradores, também conhecidos como “dentes”, podem ser constituídos de esferas de aço endurecidas de diâmetros que vão de 116 a 12 polegada. Já para materiais mais duros, é utilizado um cone de diamante de conicidade de 120⁰. Neste tipo de ensaio, a dureza é encontrada pela diferença entre a profundidade de penetração resultante da aplicação de uma pequena carga, seguida por outra maior.

No experimento feito na aula prática, foi utilizado como corpo de prova uma peça de aço temperado 1045. Devido à sua dureza, o penetrador necessário foi o cônico de diamante. No começo, foi aplicado uma carga inicial de 10 KgF, a fim de manter a peça devidamente presa no local de teste. Em seguida, a carga principal de 130KgF foi aplicada sobre a peça. Dessa forma, utilizou-se a escala C. Então, medimos a diferença de profundidade encontrada entre as duas aplicações. Foi necessário refazer este procedimentos diversas vezes, com o intuito de aferir resultados mais precisos e coerentes. Isso porque, fatores como a imprecisão do equipamento, qualidade da peça e heterogeneidade do material acabam por causar diferença entre os valores encontrados. Na tabela a seguir, é possível apreciá-los.

Procedimento

Dureza (RC)

1

44

2

41

...