UNIVERSIDADE DE FORTALEZA - UNIFOR
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
ANDERSON ROSEO PEREIRA
Disciplina: Materiais de Construção Mecânica II – Laboratório
Experimento: Ensaio Jominy
Turma: N659 - 15
Horário: N6C
FORTALEZA
2020
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Ensaio mecânico Jominy, Trabalhos de Resistência dos materiais
Ensaio mecânico do tipo Jominy realizado em 3 aços diferentes
Tipologia: Trabalhos
2020
1 / 18
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UNIVERSIDADE DE FORTALEZA - UNIFOR
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
ANDERSON ROSEO PEREIRA
Disciplina: Materiais de Construção Mecânica II – Laboratório Experimento: Ensaio Jominy Turma: N659 - 15 Horário: N6C
FORTALEZA
Ensaio Jominy
Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção da aprovação na disciplina Materiais de Construção Mecânica II, no curso de Engenharia Mecânica, na Universidade de Fortaleza. Prof. Mestre. Adroaldo José Silva Moura Filho.
Fortaleza, 2020
SUMÁRIO
- 1 INTRODUÇÃO
- 1.1 Objetivo geral....................................................................................
- 1.2 Objetivos específicos
- 2 REFERENCIAL TEÓRICO
- 3 METODOLOGIA
- 3.1 Equipamentos e materiais utilizados
- 3.2 Procedimentos Experimentais
- 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
- 5 CONCLUSÕES - ANEXO A – Gráficos obtidos através do Ensaio Jominy
- ANEXO B – Diagramas TTT dos aços utilizados no ensaio..
- REFERÊNCIAS
- ANEXO B – Diagramas TTT dos aços utilizados no ensaio..
1 INTRODUÇÃO
Durante toda a história da humanidade, se fez necessário ter conhecimento sobre as propriedades mecânicas dos materiais utilizados em seus projetos. Por tanto, é de suma importância que o engenheiro saiba realizar testes com finalidades em identificar os níveis de dureza dos materiais, além de saber correlacionar os resultados obtidos com as microestruturas dos materiais. Visto isso, será exposto neste relatório todo o procedimento do Ensaio Jominy, além de correlacionar os resultados do mesmo com as propriedades mecânicas do material testado. Uma das principais propriedades testadas neste ensaio é a temperabilidade do material, afim de identificar a capacidade do aço formar uma fase martensítica que consiste em elevar a dureza do material e com isso tornar o corpo de prova mais frágil. Com isso vemos que o ensaio Jominy é bastante importante, no que se diz identificar o tipo de aço que pode ser utilizado em determinada estrutura, como por exemplo, definir que tipo de aço se deve utilizar na fabricação de pinos e insertos nas construções de máquinas ferramenta, setor automobilístico e entre outros
1.1 Objetivo geral Verificar a temperabilidade dos aços estudados, correlacionando suas propriedades mecânicas obtidas, a partir de diferentes taxas de resfriamento.
1.2 Objetivos específicos Capacitar-se para a realizar a correta avaliação dos diagramas TTT e TRC, de modo que o mesmo verifique a influência da composição química do aço na sua construção e nas fases obtidas a partir de diferentes taxas de resfriamento. Capacitar-se para a utilização correta das normas de temperabilidade ABNT NBR 6339 e ASTM A255-10. Construir as curvas de temperabilidade dos diversos aços.
3 METODOLOGIA
3.1 Equipamentos e materiais utilizados Corpo de prova (aço 4340); Corpo de prova (aço 4140); Corpo de prova (aço 8620); Forno para tempera; Luvas de proteção; Tenaz; Suporte de resfriamento para ensaio Jominy; Retifica; Fresa; Durômetro;
3.2 Procedimentos Experimentais
No ensaio Jominy é utilizado um corpo de prova com dimensões dadas a partir da norma ABNT NBR 6339, o corpo de prova é colocado dentro de um forno para tempera, onde o mesmo é aquecido até a sua temperatura de austenitização que varia de acordo com o tipo de aço utilizado. O tempo preciso para o aço chegar à temperatura de austenitização varia de acordo com a quantidade de carbono e elementos de liga presentes na estrutura do corpo de prova. Depois do aquecimento é necessário retirar o corpo de prova e, imediatamente iniciar o processo de resfriamento da peça, para fazer isso o forno é desligado e com o auxílio de uma tenaz com alta resistência térmica e luvas, para evitar o contato com o calor emitido pelo forno e pela amostra, a peça é retirada de dentro do forno e levada ao resfriamento. Na etapa de resfriamento a peça é colocada em um suporte, onde que na sua extremidade inferior existe uma saída de jato de água que fica distanciada por 12,7mm da extremidade inferior da peça, é ligado um jato de água de constante fluidez fazendo com que o material resfrie de forma mais rápida na extremidade inferior, onde que a taxa de resfriamento é de 315°C por segundo, e na extremidade superior é de 2,2°C por segundo. A peça fica durante 10 minutos na etapa de resfriamento, logo após é desligado o jato de água e aguardado que o corpo de prova fique em temperatura ambiente.
Na figura 3 nota-se que na parte inferior do material a coloração está escura enquanto na parte superior a coloração está alaranjada, o que representa níveis de resfriamento diferentes na amostra. Depois do resfriamento, a peça apresenta em sua superfície uma camada de oxidação, onde que a mesma precisa ser removida antes de realizar os testes de dureza, pois os resultados seriam incompatíveis por conta de a camada externa possuir maior dureza em relação ao aço estudado. Para que os resultados sejam válidos é necessário que a peça passe pelo processo de retificação, onde se retira a camada oxidada e será planificada uma parte da amostra a fim de facilitar o ensaio de dureza Rockwell C.
Figura 4: Amostras retificadas e prontas para o ensaio de dureza Rockwell C
Logo após a retifica, o corpo de prova é posicionado no durômetro, que utiliza um penetrador de diamante e informa o nível de dureza na escala Rockwell C, fixado em uma base para impedir que o mesmo se movimente durante os ensaios. São realizados no total de 24 ensaios, nos 16 primeiros o espaçamento entre cada teste é de 1/16 polegadas (aproximadamente 1,5 milímetros) e os outros 8 ensaios tem o espaçamento de 1/8 polegadas (aproximadamente 3,1 milímetros). Ao posicionar a amostra de forma correta inicia-se o ensaio que consiste em aplicar uma pré-carga de 10kgf e logo após é acionada uma alavanca presente na máquina de ensaio que libera uma carga de 150kgf. Após isso, o operador puxa a alavanca para sua posição inicial e é feita a leitura da dureza no mostrador da máquina, esse processo é realizado até que complete os 24 ensaios ou até que o mostrador informe uma medida abaixo de 20 HRC
Figura 5: Durômetro utilizado no ensaio de dureza.
Após a retífica das peças foi realizado o ensaio de dureza Rockwell C. Obtendo os seguintes resultados abaixo.
Valores de dureza medidos Distância em 1/16 pol Aço 4340 Aço 4140 Aço 8620 1 47 52 34 2 47 52 34 3 47 53 29 4 50 55 22 5 51 54 22 6 53 53 21 7 49 52 18 8 48 50 9 48 49 10 52 44 11 51 42 12 51 40 13 53 28 14 50 36 15 50 38 16 52 37 Distância em 1/8 pol 17 52 36 18 51 34 19 47 33 20 45 32 21 46 32 22 22 30 23 25 27 24 43 26 Tabela 1: Valores de dureza obtidos.
5 CONCLUSÕES
Aços diferentes possuem diferentes temperaturas de austenitização; O ensaio Jominy é utilizado em diversas indústrias; Nos pontos de resfriamento mais rápido o nível de dureza é maior; Nos pontos de resfriamento mais rápido o nível de fragilidade é maior; Retificar o corpo de prova é necessário, pois o carbono superficial precisa ser retirado para ter um resultado real no ensaio de dureza; Necessário a mudança rápida do forno para o jato d’água para preservar a temperatura de austenitização; Elementos de liga, porcentagem de carbono e o tamanho o grão da austenita alteram a posição das curvas de início e fim do diagrama TTT.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Dureza HRC
Distância em 1/16 pol
Aço 8620
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30
Dureza HRC
Distância em 1/16 pol e 1/8 pol
Comparativo entre os aços
Aço 4340 Aço 4140 Aço 8620
Gráfico 3: Dureza HRC x Distância
Gráfico 4: Comparativo entre os aços
OBS: Os espaçamentos nos gráficos dos aços 4340 e 4140 são dados pela alteração do comprimento de 1/16 pol para 1/8 pol durante a medição do nível de dureza. Por esse motivo também no gráfico 4 se faz parecer que foram realizadas 25 medições, mas contando os pontos de cada medição se conclui que foram apenas 24. No aço 8620 essa alteração não foi necessária.
ANEXO B – Diagramas TTT dos aços utilizados no ensaio
Diagrama 1: Curva TTT do aço 4340
Diagrama 2: Curva TTT do aço 4140
Diagrama 3: Curva TTT do aço 8620