Ciência dos materiais – Laboratório 1 Prof. Barbieri Titulo: Ensaio de dureza do aço sae 1045 e Alumínio 2024-T3 Objetivo



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Ciência dos materiais – Laboratório 1

Prof. Barbieri

Titulo: Ensaio de dureza do aço SAE 1045 e Alumínio 2024-T3

Objetivo:


  • Conhecer uma das propriedades mecânicas de um material (dureza).

  • Familiarizar com equipamento de medida de dureza Rockwell.

  • Executar ensaio de dureza na escala Rockwell B e C em alguns materiais.

  • Verificar a correspondência de dureza Rockwell para dureza Brinell e Vickers.


Equipamento utilizado:


  • Durômetro Rockwell - modelo: (Twin type) 963-102R

- fabricante: Mitutoyo -www.mitutoyo.com.br
Corpos de prova utilizados:


  • Material: barra de aço carbono 1045 CP1

  • Material: barra de alumínio 2024 T3 CP2


Procedimento Experimental:


  • Ensaio pelo método Rockwell Normal.




  • Instrução, procedimento e aprendizagem do equipamento realizada durante a explicação do professor exposta na aula.




  • Medir os corpos de provas selecionados nas escalas indicadas pelo professor.




  • Aquisição de dados retirados no equipamento e elaboração do relatório.




  • Fazer um relatório em grupo (até 6 integrantes)


Prática


  • Medir na escala Rockwell C a barra de aço carbono 1045

Medir na escala Rockwell B a barra de aço carbono 1045


  • Medir na escala Rockwell B a barra de alumínio 2024 T3




  • Mediante a Tabela dada, verificar as correspondências da escala Rockwell C da barra de aço carbono 1045 para as durezas:



Preencher a tabela com os dados de dureza medidos no equipamento


material

Corpo de prova

10 medida

20 medida

30 medida

Média

HRC

1045

CP1










*

HRB

1045

CP1













HRB

2024 T3

CP2
















Material

HRC

Vickers

Brinell

Aço 1045

*







* a conversão do tipo de dureza é somente para o valor medio da dureza da barra de aço carbono 1045 na escala Rockwell C
Exercícios:


  1. Vantagens e desvantagens do método de ensaio de dureza Rockwell em relação aos métodos Brinell e Vickers:

  2. Relação entre profundidade e dureza Rockwell normal e superficial.

  3. O resultado do ensaio de dureza Rockwell para uma chapa de aço de 2,0 mm de espessura é de 37 HRC. Este resultado é válido? Justifique.

  4. Responder:

a) Penetrador utilizado:

Rockwell C .......................

Rockwell B .......................

b) Converter:

1kgf = .............N


c) Pré-carga das escalas:(em N e kgf)

Rockwell C .......................

Rockwell B .......................

d) Cargas aplicadas das escalas :(em N e kgf)

Rockwell C .......................

Rockwell B .......................


e) No ensaio de dureza Rockwell, a profundidade da impressão que serve como base da medida da dureza é causada pela: ..........................................(pré-carga, carga maior, pré-carga mais carga maior; carga maior menos pré-carga.
f) Calcule a espessura mínima que deve ter uma chapa que será ensaiada pelo método Rockwell, sabendo que a dureza estimada do material é 45 HRC.

Resposta:...........................

g) Fazer um resumo sobre as durezas Rockwell, Brinell e Vickers ( mínimo 5 linhas)

Relatório: (deve constar no relatório)


  • Titulo

  • Objetivo

  • Responder o questionário (acima)

  • Das aquisições de dados, fazer o comentário sobre:

* Comparação e discussão do valor (médio) da dureza da barra de aço carbono 1045 nas escalas Rockwell C e Rockwell B, e explicar o porquê não se deve usar o aço carbono 1045 na escala B.


* Comparação e discussão do valor médio da dureza do aço 1045 e a liga de alumínio 2024 T3 na escala Rockwell B.


  • Mediante a Tabela dada, verificar as correspondências da escala Rockwell C da barra de aço carbono 1045 para as durezas Vickers e Brinell





Ciência dos materiais – Laboratório 2

Prof. Barbieri

Ensaio de tração do aço SAE 1045
Procedimento experimental

  • Caracterização da curva tensão-deformação e seus parâmetros significativos

  • Ensaio de tração de uma barra de aço SAE 1045



Exercício de laboratório

  1. Descrever os procedimentos dos ensaios de tração. Descrever sucintamente o processo de deformação desde seu inicio ate a ruptura

  2. Com os ensaios de tração realizados, identificar no gráfico:




    • Modulo de elasticidade

    • Tensão de escoamento, considerando o método de 0.2% de defasagem

    • Tensão máxima

    • Tensão de ruptura

    • Ductilidade


3. Explicar o funcionamento do aparelho de ensaio de tração.

Ciência dos materiais – Laboratório 3

Prof. Barbieri

Tratamento Térmico em aço carbono SAE 1045 - Têmpera
Procedimento experimental


  • Realizar o resfriamento dos corpos de prova que se encontram no interior do forno a uma temperatura de aproximadamente 8500C (temp. de têmpera do aço 1045) e a um tempo de encharque no forno de 25 a 30 min.


Resfriado por água

Resfriado por água e sal (salmoura)

Resfriado por óleo mineral


  • Resfriamento da têmpera em um intervalo de tempo de aproximadamente 3 segundos.




  • Limpar e lixar a superfície das amostras a fim de remover a camada de óxido formada para a medição da dureza.



Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (dureza Rockwell C).


  • Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 não tratado




  • Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 tratado termicamente por têmpera nas três configurações de resfriamento (água, salmoura e óleo).



Tipo de têmpera

Corpo de prova

10 medida

20 medida

30 medida

Média

SAE 1045

s/ tratamento

CP1













Oleo

CP2













Agua

CP3













Salmoura

CP4












-fazer uma comparação (comentário) dos perfis de dureza com os 3 resfriamentos em função do padrão (SAE 1045) não tratado.
- fazer um gráfico da dureza em função do tipo de resfriamento.


Teor de carbono %




Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (ensaio de tração).


    • Através do vídeo da tempera mostrado anteriormente, que foi realizado um resfriamento em água e o gráfico obtido (se encontra na última folha) aplicado ao ensaio de tração do corpo de prova (SAE 1045), identificar e comparar no gráfico as seguintes propriedades das curvas não tratada e tratada por têmpera:




  • Módulo de elasticidade

  • Tensão de escoamento

  • Tensão máxima de tração

  • Tensão de ruptura

  • Ductilidade


- Analisar as propriedades mecânicas (mencionadas acima) da curva tensão-deformação entre o corpo de prova temperado e o não tratado (padrão).

Caracterização metalográfica dos corpos de provas temperado a água e sem tratamento.


    • Identificar e comparar nas figuras as seguintes microestruturas da amostra não tratada e tratada por têmpera.


Relatório

  • Titulo

  • Objetivo

  • Procedimento experimental

  • Resultados (demonstrar sob forma de gráfico ou tabelas)

  • Discussão sobre os resultados obtidos nos tratamentos comparando com o corpo de prova padrão.

OBS: cada grupo poderá ter no máximo 6 alunos


Sem tratamento

têmpera





Ciência dos materiais – Laboratório 4

Prof. Barbieri

Tratamentos térmicos – Revenido à 300 e 5000C
Revenimento do aço SAE 1045 temperado sobre água.
Procedimento experimental


  • Realizar o revenimento dos corpos de prova colocando o aço temperado sobre água no interior dos dois fornos nas temperaturas de 300 e 5000C e a um tempo de encharque nos fornos de 30 min.


Caracterização mecânica dos corpos de provas tratados (dureza Rockwell C).


  • Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 temperado;




  • Determinar a dureza Rockwell C do aço SAE 1045 revenido a 300 e 5000C;




  • Fazer um comentário sobre a dureza da peça antes do revenimento e após o revenimento (300 e 5000C) e correlacionar as microestruras formadas.




amostra

Corpo de prova

10 medida

20 medida

30 medida

Média

SAE 1045

temperado

CP1 (3000C )













CP1 (5000C)













Revenido a 3000C

CP2













Revenido a 5000C

CP3












Caracterização metalográfica dos corpos de provas temperado a água e sem tratamento.


  • Identificar e comparar as seguintes microestruturas formadas nas amostras: não tratada (padrão), tratada por têmpera e revenida a 300 e 5000C.


Dependendo da temperatura, pequenas ou grandes alterações nas estruturas martensíticas resultam.


  • 100º a 200º à às vezes chamado 1º estágio do revenido, ocorre precipitação de carboneto de ferro do tipo epsilon, de fórmula Fe2-3C, e reticulado hexagonal; este carboneto pode estar ausente em aços de baixo carbono e de baixo teor em liga; Para os aços de médio e alto teor de carbono e liga , a dureza Rockwell C começa a cair podendo chegar a 60 HRC e a estrutura formada é a matensita revenida;

  • 200º a 300º à às vezes chamado 2º estágio do revenido, pode ocorrer transformação de austenita retida em bainita; a transformação ocorre somente em aços-carbono de médio e alto teor de carbono; a dureza Rockwell continua a cair e microestrutura formada é a martensita revenida;

  • 300º a 400º à às vezes chamado de 3º estágio de revenido, forma-se um carboneto metaestável, de fórmula Fe5C2, quando ocorre essa transformação, verifica-se em aços de alto teor de carbono, a estrutura visível ao microscópio é uma massa escura, que era chamada troostita, denominação não mais utilizada; e para aços de medio teor de carbono a dureza Rockwell C continua caindo podendo atingir valores superiores a 50 HRC;

  • 400º a 600º à ocorre uma recuperação da subestrutura de discordância; os aglomerados de Fe3C passam a uma fórmula esferoidal, ficando mantida um estrutura de ferrita fina acicular, a dureza Rockwell C cai para valores variando de 45 a 25 HRC. As estruturas tem sido chamadas de sorbíta.

  • 600º a 700º à ocorre recristalização e crescimento de grão; a cementita precipitada apresenta a forma nitidamente esferoidal; a ferrita apresenta forma equi-axial; a estrutura é freqüentemente chamada “eferoidita” e caracteriza-se por ser muito tenaz e de baixa dureza, variando de 5 a 20 HRC;


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