Transcript
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Engenharia Mecatrônica
Relatório 1 de Laboratório de Materiais de Construção mecânica Ensaios de dureza Rockwell, Vickers, Brinell e Microdureza, ensaio de tração e ensaio Jominy.
Mateus Felipe da S. Ferreira
Belo Horizonte Outubro de 2011
SUMÁRIO: Capítulo
Página
Introdução
2
Ensaio de dureza Rockwell
3
Ensaio de dureza Vickers
9
Ensaio de dureza Brinell
15
Ensaio de Microdureza
21
Ensaio de tração
25
Ensaio Jominy
30
Referências bibliograficas
33
Anexo I – Ensaio de tração Anexo II – Tabela de conversão de durezas Anexo III – Tabela de conversão de unidades
1
Introdução: No estudo de materiais, a dureza é uma propriedade característica de cada material sólido. Isso expressa a sua resistência a deformações permanentes e está diretamente relacionado com a estrutura atômica de cada material. A disciplina Materiais de Construção Mecânica tem o objetivo de demonstrar quais são as características de cada material, como podemos interferir de modo a modifica-las e assim, evoluir no estudo dos materiais. Este trabalho demonstra os métodos até aqui estudados, tanto na parte teórica, quanto na parte prática, servindo como aula guia.
2
Ensaio de Dureza Rockwell Introdução: Ensaio de Rockwell é o processo de medição de dureza mais utilizado no mundo, pois ele permite avaliar a dureza de diversos metais desde os mais moles, até os mais duros. O modelo de Rockwell foi desenvolvido no início do século XX e para isso, ele utilizou dos avançados de medições de dureza para criar seu modelo, que diminui os erros de medição associado a quem está executando. Este método demonstra uma facilidade de se detectar pequenas diferenças de durezas e pequeno tamanho de impressão, também é fácil de ser executado e podemos ter um resultado bem rápido. Ensaio de dureza de Rockwell: O ensaio de dureza Rockwell é normalizado pela ASTM E18 (Standard methods for Rockwell hardness and Rockwell superficial hardness of metallic materials) e a ISO 6508-1 (Metallic materials - Rockwell hardness test - Part 1: Test method (scales A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)). O modelo de Rockwell consiste em aplicar cargas por etapas para garantirmos que o contato do penetrador com o corpo de prova seja firme até que por final, seja aplicada a carga total do teste. Através da combinação de tipos de penetradores e cargas aplicadas, podemos realizar vários tipos de ensaio. Os penetradores utilizados podem ser esféricos ou cônicos:
Esféricos: são de aço endurecidos (temperados), com diâmetros de 1/16”, 1/8”, 1/4”e 1/2”; Cônico: possui um cone de diamante com 120º de conicidade;
3
A leitura do grau de dureza é feita num mostrador que existe no equipamento de medição. Esse mostrador consiste de uma escala predeterminada adequada à faixa de dureza do corpo de prova. Quando utilizamos um penetrador cônico de diamante, fazemos a leitura na escala externa do mostrador, que possui uma cor preta. E quando utilizamos um penetrador cônico, fazemos a leitura na escala vermelha. O valor indicado na escala é o valor da dureza Rockwell que corresponde a profundidade alcançada pelo penetrador, levando em consideração a recuperação plástica após a retirada da carga sobre o material e também, a profundidade alcançada durante a aplicação da pré-carga.
O equipamento utilizado para medição: O equipamento utilizado para a medição da dureza Rockwell é o Durômetro, ou Durômetro 2 em nosso laboratório. Existem dois tipos de Durômetro, um padrão, que é indicado para qualquer medição, e um superficial, que é indicado para medições de chapas, laminas e afins. Eles se diferem apenas pela precisão de seus componentes.
Representação de dureza Rockwell: O número de dureza Rockwell vem seguido de HR, com um sufixo indicando a escala utilizada. Vamos tomar o resultado 64HRC como exemplo:
64 é o valor da dureza obtido no ensaio; HR indica que é um ensaio de dureza Rockwell; C indica qual a escala empregada.
4
Abaixo temos as tabelas que indicam as possíveis escalas para Rockwell Normal e Superficial.
(Tabela Escala de Dureza Rockwell Normal e aplicações Fonte: http://www.distribuidorots.com.br/ots/downloads/Ensaio%20de%20dureza.pdf)
5
(Tabela Escala de Dureza Rockwell Superficial e aplicações Fonte: http://www.distribuidorots.com.br/ots/downloads/Ensaio%20de%20dureza.pdf)
Profundidade de penetração: O corpo de prova deve possuir uma espessura 17 vezes maior que a profundidade de penetração, pois isto é importante para definir a dureza do material. Porém, não existem meios de definir a profundidade alcançada pelo penetrador, mas é possível obter este valor a partir da dureza indicada na escala da máquina de ensaio, utilizando as seguintes fórmulas:
Penetrador de diamanta: o HR normal: P = 0,002 x (100 - HR) o HR superficial: P = 0,001 x (100 – HR)
Penetrador esférico: o HR normal: P = 0,002 x (130 - HR) o HR superficial: P = 0,001 x (100 - HR)
Sendo o HR o valor da dureza. 6
Procedimento de ensaio: Equipamento: Método: Tipo de penetrador: Corpo de prova:
Durômetro 2 Rockwell C Cone de Diamante Aço 1045 (Cementado [Corpo 1] e não cementado [Corpo 2])
o Selecionar o suporte para o corpo de prova; o Selecionar a carga aplicada; o Posicionar o corpo de prova (girando a base de onde ele está apoiado em um local que esteja devidamente retificado); o Aplicar a carga (utilizando a alavanca); o Aguardar 10 segundos; o Fazer a leitura da escala; o Remover a carga; Resultados obtidos: Carga aplicada (Kgf) 150 150 150
Corpo 1 22HRC 20HRC 20HRC
Corpo 2: 53HRC 52HRC 54HRC
Analise de resultados: É uma técnica simples, não destrutiva e através dela podemos determinar algumas propriedades mecânicas. Vale ressaltar que os resultados obtidos utilizando tabelas diferentes não devem ser comparados, pois não existe uma relação entre ambos. Somente ensaios realizados com a mesma ferramenta e carga devem ser comparados.
7
Dureza Vickers Introdução: O método de Rockwell tem suas limitações, tal como valores intermediários entre as tabelas, o que era um problema. Com isso foi criado o método Vickers em 1925, que cria uma relação entre o diâmetro da esfera penetrante e o diâmetro da calota esférica obtida. Com ele podemos variar a esfera penetrante para medir qualquer valor de dureza, desde matérias mais moles, até os materiais mais duros. Este método foi desenvolvido por Smith e Sandland e tem este nome porque a empresa que fabricava máquinas para operar com este método chamava-se Vickers-Armstrong. Ensaio de dureza Vickers: Ensaio de dureza Vickers é normalizado pela ASTM E92 (Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials) Para o ensaio de dureza Vickers, analisamos a resistência que o material oferece a um penetrador padrão, com uma determinada carga aplicada. O penetrador consiste de uma pirâmide de diamante, com base quadrada e ângulo de 136º entre as faces.
(Imagem: Penetrador Vickers, fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickers)
8
As impressões provocadas pelo penetrador possuem similaridade geométrica, independente da carga aplicada.
(fonte: http://www.globalst.com.br/bvg/en_mec/13.pdf)
Após aplicarmos a carga, medimos as duas diagonais das impressões (d1 e d2) através do microscópio que existe no equipamento.
(fonte: http://www.globalst.com.br/bvg/en_mec/13.pdf)
O valor da dureza Vickers é o quociente da Carga aplicada pela área da pirâmide. HV = F / A E conhecendo as diagonais, conseguimos calcular a área das pirâmides de base quadrada, através da fórmula: A = d2 / [2 sen (136º/2) ]
9
Juntando as duas equações: HV = F / [d2 / (2 sem 68º) ] Simplificando: HV = 1,8544 F / d2 Sendo d = (d1 + d2) / 2 A equação final é: HV = 1,8544 F / [ (d1 + d2) / 2 ]2 As cargas neste ensaio podem varias entre:
49N e 980N para ensaios de carga “normal”; 1,46N a 49N para ensaios de carga “pequena”; 0,0098N a 1,96N para ensaios de “microcarga”.
O equipamento utilizado para medição: O equipamento utilizado para a medição da dureza Vickers é o Durômetro, ou Durômetro 3 em nosso laboratório.
(Imagem: Durômetro para dureza Brinell e Vickers fonte: http://www.ufjf.br/lrm/infra-estrutura/)
10
Representação do resultado: Representamos a dureza Vickers colocando primeiro o valor calculado através da medição das diagonais em seguida HV, mais o valor da carga aplicado. Exemplo: 440 HV 30
440 é o valor calculado de dureza; HV indica que foi utilizado Dureza Vickers; 30 é o valor da carga aplicado em Kgf.
Cargas aplicadas: Neste método, podemos utilizar qualquer carga para medir a dureza de um material, pois as impressões são proporcionais à carga aplicada. Por questões de padronização, são preferencialmente utilizadas cargas de 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100 e 120 Kgf. Para cargas elevadas, acima de 120Kfg, pode-se usar um penetrador esférico de aço temperado de 1 ou 2mm de diâmetro, porém este acaba sendo um ensaio Brinell.
Defeitos de impressão: Uma impressão perfeita deve conter os lados da base do triângulo retos, porém, devido ao afundamento ou aderência do metal em volta das faces do penetrador podemos encontrar imperfeições.
(Imagem: Defeitos de impressão, fonte: http://www.globalst.com.br/bvg/en_mec/13.pdf)
11
Quando estes defeitos são encontrados, temos uma variação da área real da impressão. Sendo que na impressão com afundamento, teremos uma dureza maior que a real, e no caso de aderência, uma dureza menor que a real. Podemos corrigir estes defeitos alterando o valor da carga aplicada e também, talvez seja necessário a troca da ferramenta penetrante. Procedimento de ensaio: Equipamento: Método: Tipo de penetrador: Corpo de prova:
Durômetro 3 Vickers Pirâmide de Diamante com base quadrada Alumínio (Corpo 1), Latão (Corpo 2) e Cobre (Corpo 3)
o Selecionar os corpos de prova, devidamente retificados em uma face; o Selecionar a área de atuação do penetrador utilizando o microscópio do equipamento; o Acionar a ferramenta (pressionando o botão preto na parte debaixo do equipamento); o Aguardar a alavanca subir, e quando ela ficar imóvel, esperar 30 segundos para desativar o equipamento; o Puxar a alavanca para baixo para desativar. o Realizar a medição utilizando o microscópio do equipamento movendo as escalas. Resultados obtidos: Alumínio Carga (N) d1 d2 d médio: Dureza HV:
0,286 0,284 0,285 114,2 HV 49
Latão 49 0,297 0,295 0,296 106,6 HV 49
Cobre 0,341 0,338 0,340 80,2 HV 49
Analise de resultados: Não é necessário ficar realizando as contas, pois existem tabelas que relacionam a carga aplicada com o valor da diagonal encontrada. E como utilizamos uma carga de 49N, tiramos o resultado da tabela HV5.
12
(Tabela retirada de: http://www.bsmetalurgica.com.br/ws/files/dureza-de-corpossinterizados.pdf)
13
Ensaio de dureza Brinell Introdução: O ensaio de dureza Brinel foi desenvolvido em 1900 pelo engenheiro sueco Johan August Brinell. Este foi o primeiro ensaio de dureza normatizado e amplamente utilizado na engenharia e metalurgia. Ele foi amplamente aceito por existir uma relação entre os valores obtidos no ensaio e os resultados de resistência a tração. Os ensaios de dureza demonstram a resistência do material à deformação plástica. É um teste simples típico que consiste de um penetrador de formato esférico e uma carga aplicada.
O ensaio de dureza Brinell: O ensaio de dureza Brinell é normatizado pela ASTM E10 (Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials) e consiste de um penetrador esférico, de aço endurecido ou de tungstênio, uma carga definida e um corpo de prova.
(Imagem: Ensaio Brinell e Durômetro para ensaio de dureza Brinell, fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell e http://www.ufjf.br/lrm/infra-estrutura/)
A carga é aplicada sobre o penetrador e o corpo de prova, em um intervalo de tempo definido, e em uma superfície plana e polida do corpo de 14
prova, para evitar imperfeições na medição. Então é verificado a impressão da superfície causa pelo penetrador no corpo de prova. A dureza Brinell é definida como a carga aplicada dividida pela área superficial da marca gerada na superfície do corpo de prova. HB = carga (Kgf) / área da impressão
(Imagem: Fig 01, fonte: http://www.mspc.eng.br/ciemat/ensaio120.shtml)
Sendo:
P o valor da carga aplicada em Kgf; D o diâmetro da esfera; d o comprimento máximo causado pela impressão.
Para garantir a precisão, d deve ser medido em duas direções sendo d1 e d2 e calculado uma média dos dois. d = (d1 + d2) / 2 Existe também uma relação que define a dureza dos metais com a utilização de esferas penetradoras diferentes. P1 / D1 = P2 / D2 = P3 / D3
O equipamento utilizado para medição: Para medir dureza Brinell, utilizamos o mesmo equipamento de dureza Vickers, o Durômetro, no caso de nosso laboratório, Durômetro 3.
15
Representação de dureza Brinell: O valor calculado através de medições pelo modelo de dureza Brinell, deve ser seguido de HB em seguida, o diâmetro da esfera, a carga aplicada e o tempo de aplicação. Existem tabelas que relacionam a carga aplicada com o diâmetro da impressão no corpo de prova, como segue a seguir.
(Tabela: Dureza Brinell em função do diâmetro da impressã0, fonte: http://www.globalst.com.br/bvg/en_mec/11.pdf)
Esta é uma das possíveis tabelas encontradas para dureza Brinell, basta olhar o diâmetro da impressão e cruzar com a carga aplicada. O valor encontrado será a dureza Brinell que é representada da seguinte forma:
16
Exemplo: 85 HB 10 / 1000 / 30
85 é o valor da dureza; HB significa que foi utilizado o modelo de Brinell; 10 é o diâmetro da esfera (10mm); 1000 é a carga aplicada de 1000Kgf; 30 é o tempo de aplicação da carga, 30 segundos.
Curiosidade: A unidade Kfg/mm2 deveria ser exibida após o HB, porém, a distribuição das forças na impressão não é constante, logo a unidade pode ser omitida.
17
Selecionando a carga: Para padronizar o ensaio, foram fixados valores para aplicação de cargas, tal como mostra a tabela abaixo.
(Tabela: Dureza do materiais)
Procedimento de ensaio: Equipamento: Método: Tipo de penetrador: Corpo de prova:
Durômetro 3 Brinell Esfera de Diamante Alumínio (Corpo 1) e latão (Corpo 2)
o Selecionar os corpos de prova, devidamente retificados em uma face; o Selecionar a área de atuação do penetrador utilizando o microscópio do equipamento; o Acionar a ferramenta (pressionando o botão preto na parte debaixo do equipamento); o Aguardar a alavanca subir, e quando ela ficar imóvel, esperar 30 segundos para desativar o equipamento; o Puxar a alavanca para baixo para desativar. 18
o Realizar a medição utilizando o microscópio do equipamento movendo as escalas.
Resultados obtidos: Carga aplicada (Kgf) 31,25
Corpo 1 95,5 HB 2,5 / 31,25 / 15
Corpo 2: 104 HB 2,5 / 31,25 / 15
Analise de resultados: É uma técnica simples, que pode ser destrutiva dependendo do tamanho da impressão causada no material. Os resultados encontrados foram retirados de uma tabela que vem juntamente com o equipamento utilizado o que facilita nos testes.
19
Ensaio de Microdureza A microdureza é a medida da dureza de formações microscópicas. Este tipo de teste é utilizado quando temos apenas uma seção do corpo de prova, tal como a análise da camada cementada de uma amostra. Com ele, podemos definir o perfil de variação de dureza em relação à distância na amostra, e com isso podemos traçar suas propriedades mecânicas.
O ensaio de Microdureza: O ensaio de microdureza está relacionado a cargas pequenas, abaixo de 10Kgf, aplicadas através de um penetrador no equipamento de microdureza. Pode-se utilizar penetradores do tipo Knoop e ou Vickers, ambos sendo piramidais de base quadrada. A microdureza Vickers envolve o mesmo procedimento prático que o ensaio Vickers, só que utiliza cargas menores que 1 kgf. A microdureza Knoop foi desenvolvida por F. Knoop, nos Estados Unidos e, sua diferença em relação à Vickers, está na pirâmide do penetrador que é alongada. O procedimento de teste é semelhante ao teste Padrão Vickers, exceto que é feito em escala microscópica, com instrumentos mais precisos.
(Imagem: Impressão de microdureza, fonte: http://mecanica-blog.blogspot.com/2010/05/durezavickers-hv-1925.html)
20
Abaixo temos uma ilustração penetradores Knoop e Vickers.
demonstrando
a
diferença
dos
(Imagem: Pirâmide Knoop e Impressão do endentador Vickers, fonte: http://java.cimm.com.br/cimm/construtordepaginas/htm/3_24_7430.htm)
O número da dureza Vickers é a razão entre a carga aplicada e a área da impressão: HV = F / A O número de dureza Knoop assim como Vickers, é a razão entre a carga aplicada e a área da impressão: KNH = F / A = F / CL² Onde:
F é carga aplicada; A é a área da impressão; L é o comprimento medido da diagonal maior da impressão; C é uma constante do endentador = 0,07028.
21
Comparando teste Vickers e Knoop: O teste Knoop é normatizado pela ASTM D1474 (Standard Test Methods for Indentation Hardness of Organic Coatings), e o teste Vickers é normatizado pela ASTM E92.
A pirâmide Vickers, penetra aproximadamente o dobro da profundidade da pirâmide Knoop; A diagonal da impressão Vickers é aproximadamente 1/3 do comprimento maior da diagonal Knoop; O teste Vickers é menos sensível às condições da superfície do que o teste Knoop; O teste Vickers é mais sensível a erros que o teste Knoop; Vickers é bom para pequenas áreas curvas; Knoop é melhor para pequenas área alongadas; Knoop é bom para materiais frágeis, muito duros e seções muito finas.
(Imagem: Medidor de microdureza, fonte: http://www.nei.com.br/produto/2009/07/medidor+de+microdureza+quality+control+indl+tecnica+ ltda.html)
Preparação de amostras: A amostra a ser analisada normalmente é uma seção transversão de um corpo de prova, deve possuir sua superfície devidamente lixada ou polida e para facilitar, estar fixada em um meio que pode ser baquelite.
(Imagem: Embutimento a quente para metalografia, fonte: http://www.hansenic.com.br/consuniveis.htm)
22
Representando a microdureza: Os números de dureza Knoop e Vickers são designados por HK e HV respectivamente e as escalas de dureza para ambos são aproximadamente equivalentes. Procedimento de ensaio: Equipamento: Método: Tipo de penetrador:
Microdureza Microdureza Vickers Pirâmide de Diamante
Selecionar a carga, através de molas, no equipamento (depende da profundidade e do material); Colocar o material com a baquelite no equipamento; Ajustar o foco do microscópio; Mudar do microscópio para o penetrador; Aplicar a carga, girando a alavanca abaixo da amostra; Aguardar 30 segundos após estabilizar; Retirar a carga e voltar o microscópio para medir as diagonais; Deslocar uma determinada distância e realizar outra medição.
Resultados encontrados: Distância (µm) 0,25 0,50 0,75 1,25 1,75 2,25 3,25 4,25 5,25 6,25 7,25
Diagonal (µm) 47,2 47,2 46,3 46,2 49,1 54,2 62,3 60,0 62,7 62,3 63,2
HV 416 416 433 434 385 316 239 258 236 239 233
Analise de resultados: Os resultados encontrados, mostram que, quando mais nos afastamos da superfície do corpo cementado, menor é a sua dureza, logo podemos perceber uma aplicação do teste de microdureza.
23
Ensaio de tração Introdução: O ensaio de tração consiste em aplicar uma carga uniaxial e constante para deformar um corpo de prova, de onde podemos verificar algumas propriedades mecânicas deste material. Com este ensaio podemos verificar o comportamento elástico do corpo de prova, o seu limite de escoamento, a carga máxima suportada, o momento de fratura dentre outras propriedades.
O ensaio de tração: O ensaio de tração é realizado em corpo de prova padrão, normalizado pela NBR 6152, normalmente circular, podendo também ser de outras formas geométricas. O corpo de prova possui diâmetro de 12,8mm, e sua seção lateral, deve possuir pelo menos quatro vezes o seu diâmetro. A máquina de ensaio de tração é projetada para alongar o corpo de prova a uma taxa constante, e também exibir os resultados em forma de gráfico, relacionando a deformação com a carga aplicada, como segue um exemplo abaixo. A máquina fixa o corpo em 2 pontos, e promove o alongamento dele através da aplicação de uma tensão que corresponde à força dividida pela área da seção sobre a qual ela está aplicada.
(Figura: Corpos de prova)
σ = P / S0 Durante a deformação elástica, o corpo de prova atende a lei de Hooke, onde temos que: σ=E.ε 24
sendo: ε = ( l – l0 ) / l0 onde:
l é o comprimento final para a carga P aplicada l0 é o comprimento inicial da seção;
Acima de uma certa tensão, os matériais começam a se deformar plasticamente (deformação permanente). Este ponto tem o nome de limite de escoamento. A deformação pode continuar até o limite de resistência a tração. Quando chega neste ponto, podemos notar a carga máxima suportada pelo corpo de prova e a partir dele, surge alguma trinca, o que pode levar a ruptura do corpo.
(Figura: Gráfico tensão – deformação. Fonte: http://www.urisan.tche.br/~lemm/arquivos/ensaios_mecanicos.pdf)
Ruptura do corpo de prova: A ruptura, acontece após a carga máxima ter sido aplicada, e normalmente, a carga de ruptura pode ser inferior a carga máxima. O processo de deformação acontece quando o corpo tende a se alongar no sentido paralelo e oposto a aplicação da carga, e isso causa estreitamento no eixo perpendicular a ação da força.
25
(Figura: Célula de carga. Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ensaio_de_tra%C3%A7%C3%A3o)
(Figura: Fratura dúctil. Fonte: http://www.urisan.tche.br/~lemm/arquivos/ensaios_mecanicos.pdf)
Na figura acima podemos perceber que em b, acontece o limite de resistência a tração, onde acontece uma trinca, que leva a ruptura do corpo, e em e, a ruptura total. Os metais tem como característica a rápida propagação trincas, sem que seja necessário uma deformação macroscópica.
O equipamento para o ensaio de tração: O ensaio de tração é realizado em uma máquina chama Universal que tem este nome por permitir que vários tipos de ensaios sejam realizados. Em nosso laboratório utilizamos uma PANTEC ATMI que está ligada a um computador e pode gerar um relatório sobre o ensaio que está em anexo a este trabalho. 26
(Figura: PANTEC ATMI) Preparação do corpo de prova: O corpo de prova é padronizado como já foi dito, e abaixo segue uma ilustração representando-o:
Procedimento de ensaio: Equipamento: Método: Corpo de prova:
PANTEC ATMI Ensaio de tração Aço 120 laminado cilíndrico (Corpo 1)
Realizar as medidas de D0 e l0 (diâmetro e comprimento iniciais) Deslocar a parte móvel do equipamento para inserir o corpo de prova (utilizando os botões de interface); Para receber os dados, utilizar o software de PANTEC, criando um novo arquivo, e fazendo as configurações iniciais; Liberar o software pare receber os dados; Acionar a máquina de tração (girando a válvula preta de interface para liberar o oleo e tracionar o equipamento); Quando acontecer a ruptura, girar a válvula no sentido contrário para cortar o fornecimento de óleo do equipamento; Realizar as medidas de D e l (diâmetro e comprimento final);
27
Analise de resultados: O Anexo I corresponde ao resultado obtido. Devemos levar em consideração que a fixação do corpo de prova e sua forma geometrica são fatores que podem modificar os resultados encontrados.
28
Ensaio Jominy Introdução: O ensaio Jominy é utilizado na metalurgia para avaliar a temperabilidade dos materiais, ou seja, a capacidade de se obter martensita por tratamento térmico de têmpera. O ensaio Jominy: O ensaio de Jominy é normatizado pela ASTM A255 e pela NBR 6339. Ele é realizado em um corpo de prova com uma polegada de diâmetro e quatro polegadas de comprimento. O corpo é aquecido em um forno por um tempo e temperatura normatizados em seguida, é colocado em um recipiente que irá bombear água com um fluxo controlado em uma de suas faces. Isso faz com que a face que tenha contato com a água transforme sua estrutura para martensita e a parte que tem menos contato com a água formará ferrita, perlita dentre outros. O aquecimento do forno deve ser acima da temperatura crítica de austenitização (normalmente até 900ºC para aços comerciais) e mantido por um tempo para a estabilização da estrutura formada (cerca de 30 minutos). O jato de água deve possuir aproximadamente dez milímetros de diâmetro, colocado pouco abaixo da base do corpo de prova. Ele deve ser regulado, com pressão constante equivalente a uma altura livre de 65 milímetros.
(Figura: Esquematização gráfica do dispositivo Jominy)
29
Após ser resfriado, o corpo de prova, deverá passar por um processo de retificação fazendo uma espécie de chanfro lateral, onde deve ser feita varias medidas de dureza variando-se a distancia em relação à face que estava em contato com a água. A variação da distância deve ser de 1,6mm e a dureza é medida pelo método de Rockwell C. O resultado obtido, é representado abaixo:
(Figura: Variação da dureza ao longo do corpo de prova)
Como podemos perceber a face que estava em contato com a água tem um nível de dureza maior em relação a qualquer outro ponto do corpo de prova.
O equipamento para o ensaio Jominy: Para este ensaio, é utilizado um forno industrial que atinja temperaturas elevadas, acima de 900ºC, uma ferramenta para transportar o corpo de prova que estará em temperatura elevada, o dispositivo para ensaio Jominy, como demonstrado em figura acima, e por fim, um Durômetro para fazer o teste de dureza.
30
Curva dureza x distância: A curva dureza x distância é normatizada, variando a distância de medição em 1,6mm ao longo do eixo. Abaixo temos um gráfico de exemplo:
(Figura: Variação da dureza ao longo do comprimento)
Procedimento de ensaio:
Aquecer o corpo de prova no forno até 900 ºC; Manter o corpo de prova no forno por 30 minutos para que estabilize a estrutura (austenita); Preparar o dispositivo para resfriar o corpo de prova (ligar a bomba e verificar se o fluxo está correto); Acionar o dispositivo de resfriamento; Retirar o corpo de prova do forno utilizando uma chave “turquesa”; Colocar o corpo de prova no dispositivo de resfriamento; Aguardar o corpo de prova resfriar; Fazer um chanfro achatado de 0,4mm de profundidade ao longo do comprimento do eixo; Realizar o ensaio Rockwell C no chanfro feito, a cada 1,6mm; Construir a curva relacionando dureza e distância do corpo de prova.
31
Bibliografia:
Dureza Rockwell, disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell, acessado em 15 de outubro de 2011. Dureza Rockwell, disponível em: http://www.distribuidorots.com.br/ots/downloads/Ensaio%20de%20dureza.pdf, acessado em 15 de outubro de 2011. FIGUEIRA FILHO, Domingos T. A.. DUREZA DE CORPOS SINTERIZADOS. Disponível em: http://www.bsmetalurgica.com.br/ws/files/dureza-de-corpos-sinterizados.pdf, acessado 15 de outubro de 2011. Dureza Vickers. Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickers, acessado 15 de outubro de 2011. DUREZA VICKERS. Disponível em: http://www.globalst.com.br/bvg/en_mec/13.pdf, acessado 15 de outubro de 2011. DUREZA BRINELL. Disponível em: http://www.globalst.com.br/bvg/en_mec/11.pdf, acessado 16 de outubro de 2011. DUREZA BRINELL. Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza, acessado 15 de outubro de 2011. ENSAIOS DE MATERIAIS. Disponível em: http://www.mspc.eng.br/ciemat/ensaio120.shtml, acessado 16 de outubro de 2011. Teste de Microdureza. Disponível em: http://java.cimm.com.br/cimm/construtordepaginas/htm/3_24_7430.htm, acessado dia 18 de Outubro de 2011. Dureza Vickeres (HV) – 1925. Disponível em: http://mecanicablog.blogspot.com/2010/05/dureza-vickers-hv-1925.html, acessado dia 18 de outubro de 2011. Dureza Knoop. Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Knoop, acessado dia 18 de outubro de 2011. ANGELO, Santo. Ensaios dos materiais, disponível em: http://www.urisan.tche.br/~lemm/arquivos/ensaios_mecanicos.pdf, acessado 18 de outubro de 2011. NOGUEIRA JUNIOR, Dorivaldo Batista. Ensaio Jominy, disponível http://amigonerd.net/trabalho/2320-ensaio-jominy, acessado em: 19 de outubro de 2011.
em:
Ensaio Jominy, disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ensaio_Jominy, acessado em: 19 de outubro de 2011. Tabela de conversão de durezas, acessado em:19 de outubro de 2011. Disponível em: http://www.jrferramentas.net/Tabelas/durezas.pdf
32
