Colégio técnico industrial de Guaratinguetá - UNESP

Relatório de ensaio

Jominy

2010

Ensaio destrutivo

JOMINY

Colégio técnico industrial de Guaratinguetá - UNESP

Relatório Jominy

Ensaios

Guaratinguetá

Setembro 2010

Equipe Técnica: Professor Sandro Luz e Alunos 3º A

Mecânica 2010

Sumário

Lista de tabelas.......................................................................................VI Resumo..................................................................................................VII 1 Objetivo..............................................................................................012 Introdução...........................................................................................023 Materiais e reagentes..........................................................................034 Procedimento......................................................................................064.1Influência dos elementos de liga......................................................064.2-Influência do teor de carbono.........................................................074.3-Método de ensaio............................................................................075 Resultados e discussões......................................................................086 Conclusão...........................................................................................147 Referências Bibliográficas.................................................................15

Listas de Tabelas, Ilustrações, Abreviaturas, Siglas e Símbolos.

Figura 1......................................................................................03Figura 2......................................................................................04 Figura 3......................................................................................04 Figura 4......................................................................................05 Figura 5......................................................................................06Figura 6......................................................................................07Figura 7......................................................................................09Figura 8......................................................................................09Figura 9......................................................................................10Figura 10....................................................................................10Figura 11....................................................................................11Figura 12....................................................................................11Figura 13....................................................................................12Figura 14....................................................................................12Figura 15....................................................................................13Vídeo 1 .....................................................................................13Tabela 1.....................................................................................08Tabela 2.....................................................................................08Gráfico 1...................................................................................08

VI

Resumo

Neste relatório iremos acompanhar o ensaio de JOMINY, que ira nos fornecer como resultado a endurecibilidade, ou profundidade de dureza, de três diferentes aços através do ensaio normalizado Jominy (ASTM A255). O experimento mostra: Como a diferença na quantidade de carbono modifica o valor de dureza para aços

com quantidades similares de elementos de liga.

VII

1-Objetivos

Os objetivos deste ensaio é analisar os resultados obtidos, percebendo a influencia da temperatura nas durezas de um corpo de prova ou uma peça ao longo de seu corpo. Alem destes motivos o ensaio tem objetivo principal à aprendizagem.

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2-Introdução

Se repararmos ao nosso redor hoje percebemos que estamos cercados por diversos tipos de materiais, em tudo o que fazemos ou onde vamos podemos notar a riqueza dos tipos de materiais que nos rodeiam. Em especial os Aços e Ligas, que sem percebermos nos tornamos extremamente dependente deles, sejam em nosso transporte, em hospitais em prédios e estruturas. É necessário como técnico que conheçamos os parâmetros críticos de temperabilidade dos materiais para que possamos manipulá-los durante os tratamentos térmicos. A dureza que se consegue na tempera de um aço e a temperabilidade ou penetração de tempera, são duas características que freqüentemente se confundem. Na tempera vários tipos de aços, pode se ver que uns endurecem mais do que outros e que a penetração da dureza no interior das peças também é diferente. A dureza é a resistência opõem a penetração, e a temperabilidade esta determinada pela profundidade e distribuição da dureza no interior das peças. Tem se assim, a intensidade de endurecimento, grandeza que expressa a possibilidade máxima de endurecimento e depende da quantidade de carbono, dos elementos de liga em solução sólida durante a austenitização, do tamanho de grão austenítico e da intensidade do resfriamento.

023-Materiais e reagentes

Abaixo se tem a relação dos necessários para realizar este ensaio:

Durômetro briro Quatro corpos de prova avental Luvas de proteção Pinça Forno Paquímetro Dispositivo JOMINY

Figura 1 - Durômetro briro

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Figura 02 - Forno

Figura 03 – Pinça e luvas

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Figura 04 – Dispositivo Jominy

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4-Procedimento

No ensaio Jominy uma corpo de prova cilíndrico de 1”de diâmetro e 4”de comprimento é austenitizado e levado ao dispositivo Jominy, onde é submetido ao efeito de um jato de água na sua extremidade. Após o esfriamento, o corpo de prova é retificado e valores de dureza, a distância de 1/16” são determinados.

Figura 05 – Corpo de prova

No ensaio Jominy a extremidade temperada é resfriada mais rapidamente e exibe a maior dureza; para a maioria dos aços, o produto nessa posição é 100% martensita a taxa de resfriamento diminui com o aumento da distância e assim há mais tempo disponível para a difusão do carbono e formação de maior proporção de perlita, mais mole. Dessa forma, um aço que é muito temperável irá reter grandes valores de dureza ao longo de distâncias relativamente longas.

4.1-Influência dos elementos de liga

Todas as cinco ligas possuem durezas idênticas nas extremidades temperadas; essa dureza é função exclusivamente do teor de carbono; aço carbono comum possui a menor temperabilidade, pois sua dureza decai de maneira brusca após uma distância Jominy relativamente curta; os aços-liga terão uma dureza temperada mais alta até profundidades maiores; os elementos de liga como níquel, cromo e molibdênio retardam as reações da austenita para perlita e/ou bainita e assim mais martensita é formada.

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4.2-Influência do teor de carbono

As curvas de temperabilidade dependem também do teor de carbono; A dureza em qualquer posição Jominy aumenta em função do aumento do teor de carbono e com o aumento de teor de carbono a formação de produtos de transformação (perlita, ferrita e cementita) é mais difícil.

4.3-Método de ensaio

Para a realização do ensaio é necessário a utilização do dispositivo JOMINY como mostrado na figura 06. Ele deve fornecer água a vazão e pressão especificada na figura. Foi preciso também um forno para austenitizar o corpo de prova e de um durômetro para a realização das medidas de dureza ao longo da peça.

Figura 06 - Dispositivo de tempera

Neste ensaio o corpo de prova foi aquecido até uma temperatura de 900°C, para que se complete a austenitização. Após ter chegado a temperatura foi rapidamente levado dispositivo JOMINY para que se realize o ensaio. Após isto preparamos uma das faces riscando de 1/16” ate chegar a 1” e de 1/8” ate chegar a 2” para podermos realizar o ensaio de dureza (HRc).

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5-Resultados e discussões

Após prepararmos o corpo de prova e realizarmos o ensaio de dureza em toda a extensão do corpo, obtivemos os seguintes resultados de dureza de acordo com a distância da ponta do corpo de prova em milímetros.

Tabela 01

Tabela 02

Gráfico 01Através deste gráfico podemos observar que a dureza média cai de acordo com a profundidade do corpo de prova, isto porque quanto mais se aprofunda o material, mais lenta se torna taxa de resfriamento e como consequência se diminui a formação de martensita e aumenta a formação de ferrita e cementita.Podemos perceber também que o aço SAE 4340 mesmo sendo um aço de menor concentração de carbono que o SAE 1045, tem maior temperabilidade, portanto mantém seus níveis de dureza relativamente altos enquanto comparado ao longo da seção resfriada, isso se deve ao fato de que o SAE 4340 possui em sua composição

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elementos de liga (Mn,Mo,Cr,Ni) que aumentam a temperabilidade dos materiais, pois funcionam como elementos estabilizadores, retardando as curvas de formação de ferrita e bainita. A partir disso podemos concluir que a temperabilidade dos aços é afetada pelo teor de carbono em sua composição, mas o fator que mais influi na temperabilidade do material é a adição de elementos de liga.

A seguir estão ilustradas as etapas do ensaio:

Figura 07 – Retirada da peça do forno

Figura 08 - Peça colocada no dispositivo jominy09

Com o passar do tempo a peça fica cada vez mais escura

Figura 09

Figura 1010

Figura 11

Figura 12

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Figura 13

Após a peça ser resfriada ela é marcada e posteriormente tiram-se as durezas ao longo do seu corpo.

Figura 14 - marcação da peça

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Figura 15 – Verificação da dureza

Vídeo representando o processo jominy gravado no laboratório de ensaios:

Vídeo segue anexo em e-mail.

136-Conclusão

Conclui-se que quanto maior for a velocidade de resfriamento maior será a dureza do material, devido a formação de um estrutura puramente martensítica, quando a velocidade de resfriamento é lenta transforma-se basicamente em perlita, velocidades de resfriamento muito altas podem ocasionar conseqüências sérias, como tensões internas excessivas, empenamento da peça e até mesmo aparecimento de trincas. Assim, o conhecimento da temperabilidade dos aços é essencial, porque o mais importante objetivo do tratamento térmico do aço é obter a maior dureza e a mais alta tenacidade, em condições controladas de velocidade de esfriamento, a uma profundidade determinada ou através de toda a sua secção e de modo a reduzir ao mínimo as tensões de esfriamento.

147-Referências Bibliográficas

http://www.ebah.com.br/jominy-pdf-a58856.html

http://www2.furg.br/projeto/gefmat/material_did/materiais/Vitor/Disciplin/MatCons/ApostTT/Cap9.htm

http://paginas.fe.up.pt/~falves/trattermicos.pdf

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