FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SOROCABA

Curso de Tecnologia em Fabricação Mecânica

VITOR FERREIRA DE ALBUQUERQUE

RELATÓRIO 1 - DETERMINAÇÃO DO TAMANHO DE GRÃO AUSTENITICO

DTT – DESENVOLVIMENTO DE TRATAMENTO TÉRMICO

SOROCABA

Fevereiro/2014

Sumário

1. Objetivos.......................................................................................................................................3

2. Introdução.....................................................................................................................................3

3. Métodos de Ensaio......................................................................................................................3

4. Resultados....................................................................................................................................7

5. Conclusão....................................................................................................................... 8

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1. Objetivos

Este relatório técnico tem como principal objetivo relatar as etapas

executadas em ensaios aplicados para determinação do tamanho de grãos

autênticos, através dos métodos de cementação e oxidação, métodos estes

descritos de acordo com a norma ASTM E112.

2. Introdução

Os métodos de ensaio de determinação de tamanho de grão em materiais

metálicos definidos pela norma ASMT E112 são primeiramente procedimentos de

medição, e devido a sua base puramente geométrica, são independentes do metal

ou liga em questão.

Na verdade, os procedimentos básicos, também podem ser utilizados para a

estimativa de grão médio, tamanho do cristal, ou tamanho célula em materiais não

metálicos. O método de comparação pode ser usado se a estrutura do material se

aproxima do aspecto de uma das cartas de comparação padrão.

3. Métodos de Ensaio

3.1 Método de Cementação/ McQuaid – Ehn

3.1.1 Cementação Sólida do Corpo de Prova

O procedimento de cementação é normalmente referido como McQuaid –

Ehn, aplicável a aços ao carbono até 0,45% de carbono e também para aços ligados

com teor de carbono até 0,60% de carbono.

O procedimento iniciasse com a extração de um corpo de prova geralmente

no formato cilíndrico ou cúbico, onde o mesmo deve ser inserido em uma caixa

metálica de aço ao carbono. No interior desta caixa, devemos inserir uma mistura

carbonetante composta de 60% de carvão vegetal em pó e 40% de carboneto de

bário, que deverá cobrir todas as faces do corpo de prova. Esta caixa contendo os

corpos de prova deverá ser colocada em um forno e mantida a uma temperatura de

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915ºC ±15ºC por um período de tempo de 8 horas, ou até obtermos uma

profundidade de camada de ±1,25mm (Fig. 1). A mistura carbonetante seve ser

capaz de produzir uma cada hipereutetóide no tempo e temperatura especificada,

conforme a Fig. 2.

Fig. 1 – Caixa para cementação sólida

Fig. 2 – Corpo de prova após o processo de cementação

3.1.2 Preparação e Ataque Químico

Resfriar o corpo de prova a um ritmo lento o suficiente para precipitar a

cementita nos contornos de grão austenítico na zona hipereutetóide. Após resfriar o

corpo de prova, lixá-lo com as seguintes sequências de lixas: 220/320/400 e 600,

realizar o polimento com pasta diamantada de 3µm ou alumina 3µm. Em seguida

realizar o ataque químico do corpo de prova com o reagente químico Nital 3%vv,

com objetivo de possibilitar a devida avaliação do tamanho do grão através de

micrografia.

F + P

Fe3c + P

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3.1.3 Análise e Classificação do Tamanho do Grão

Após o ataque químico do corpo de prova, o mesmo apresentará uma região

mais escura, que representa a região e profundidade de cementação, conforme a

Fig. 3. Realizar análise em microscópio de acordo com a tabela 1.

Fig. 3 – Exemplo de dentes de engrenagem cementados.

Tabela 1 – Carta de comparação para metalografia materiais metálicos.

Através de uma carta padrão (Fig. 4), podemos classificar por comparações o

tamanho da granulação entre fina de 1 – 4 e grosseira 5 – 10.

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Fig. 4 – Carta padrão para classificação de tamanho de grão.

3.2 Método da Oxidação

3.2.1 Preparação do Corpo de Prova Para Oxidação

O procedimento de oxidação, diferentemente do método McQuaid – Ehn, ele

praticamente não possui restrições quanto a sua aplicação. O procedimento

iniciasse com a extração de um corpo de prova geralmente no formato cilíndrico ou

cúbico. Após a extração do corpo de prova, lixá-lo com as seguintes sequências de

lixas: 220/320/400 e 600, realizar o polimento em uma das faces com pasta

diamantada de 3µm ou alumina 3µm. Colocar o corpo de prova com a face polida

para baixo em um forno (Fig. 5), e mantido aquecido conforme tabela 2:

Forno

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Tipo do aço % Carbono Temperatura de aquecimento

Tempo de exposição

Método de resfriamento

Aços para beneficiamento

%C<= 0,35% 925ºC 2 horas Água%C> 0,35% 885ºC 2 horas Água

Aços para cementação

%C< 0,25% 925ºC 4 horas Água

Tab.2 – Condições de tempo de temperatura para oxidação

Fig. 5 – Esquematização de CP submetido à oxidação.

3.2.2 Preparação, Ataque Químico e Análise do Corpo de Prova

Lixar o corpo de prova resfriado com lixa 600 (lixa de bastante usada) polir

com pasta diamantada de 3µm ou alumina 3µm e realizar o ataque químico com o

reagente químico denominado Villela para revelar o tamanho do grão. Realizar

análise em microscópio de acordo com a tabela 1. Através de uma carta padrão (Fig.

4), podemos classificar por comparações o tamanho da granulação entre fina de 1 –

4 e grosseira 5 – 10.

4. ResultadosDe acordo com os testes realizados em corpos de prova dos materiais SAE

1030, SAE 8620 e SAE 1080, através dos métodos de cementação e oxidação,

analisados em microscópio com ampliação de 100X e comparado com uma carta

padrão para determinação do tamanho do grão, conforme especificado na norma

ASTM E112, os seguintes resultados foram obtidos:

Material Método Classificação do tamanho do grão

SAE 1030 Oxidação N8 - Fina

SAE 8620 Cementação N8 - Fina

SAE 1080 Oxidação N7 - Fina

CPCP

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5. CONCLUSÃO

Através dos ensaios realizados de acordo com a norma ASTM E112, foi

possível determinar o tamanho do grão austenitico. O tamanho de grão tem grande

influência nas propriedades mecânicas dos materiais metálicos, e a devida avaliação

metalográfica é extremamente importante para o controle de qualidade metalúrgica.

Por meio da aplicação desses procedimentos, é possível verificar se o

material apresenta grãos finos ou grossos, e caso necessário, realizar correções nos

processos onde são identificadas as falhas e desta forma a garantindo a obtenção

do produto acabado atendendo as especificações de projeto.