Construa perfis radiais de dureza para os seguintes materiais:
(b) Uma amostra cilíndrica com 75 mm (3 pol.) de diâmetro de uma liga de aço 5140 que foi temperada em óleo sob agitação moderada.
(b) Uma amostra cilíndrica com 75 mm (3 pol.) de diâmetro de uma liga de aço 5140 que foi temperada em óleo sob agitação moderada.
Passo 1
Beleza, temos um pedaço cilíndrico de aço 5140 com diâmetro de 75 mm (logo, raio R = 37,5 mm) que foi temperado (têmpera) em óleo com agitação moderada. A matéria aqui é tratamento térmico e metalurgia: quando resfriamos rápido formamos martensita (alto valor de dureza), e no centro, que esfria mais devagar, formam-se fases mais moles (bainita/ferrita–perlita). Para “construir o perfil radial de dureza” a gente vai usar o conceito de curva de Jominy (que dá dureza em função da distância do final da amostra) como analogia a uma distância radial, e estimar a dureza da superfície até o centro.
Passo 2
Entendendo a teoria de resfriamento radial
- Durante a têmpera, a superfície do cilindro troca calor com o óleo muito rápido (agitação), então ali vira martensita quase pura—muito dura.
- Indo em direção ao centro, o calor demora mais pra sair, o aço resfria mais devagar, aí surgem bainita e perlita, com dureza menor.
- A “curva de Jominy” do aço 5140 mostra dureza (em HV ou HRC) versus distância do ponto que toca primeiro o meio de têmpera. Vamos usar essa curva trocando “distância no Jominy” por “distância ao centro” do cilindro.
Passo 3
Pegando valores típicos da curva de Jominy para 5140
(Cada laboratório tem seu gráfico, mas a gente assume um padrão aproximado)
– Na posição zero (superfície = 0 mm de Jominy) a dureza é cerca de 60 HRC (~610 HV).
– A 2 mm de Jominy já cai pra uns 55 HRC (~550 HV).
– A 5 mm dá uns 50 HRC (~490 HV).
– A 10 mm uns 45 HRC (~420 HV).
– A 20 mm uns 40 HRC (~360 HV).
– A 30 mm uns 35 HRC (~300 HV).
– Passando de 35 mm (mais perto do centro) cai pra uns 20–25 HRC (~220–260 HV).
(Cada laboratório tem seu gráfico, mas a gente assume um padrão aproximado)
– Na posição zero (superfície = 0 mm de Jominy) a dureza é cerca de 60 HRC (~610 HV).
– A 2 mm de Jominy já cai pra uns 55 HRC (~550 HV).
– A 5 mm dá uns 50 HRC (~490 HV).
– A 10 mm uns 45 HRC (~420 HV).
– A 20 mm uns 40 HRC (~360 HV).
– A 30 mm uns 35 HRC (~300 HV).
– Passando de 35 mm (mais perto do centro) cai pra uns 20–25 HRC (~220–260 HV).
Passo 4
Mapeando as distâncias Jominy no raio do cilindro
Nosso raio é 37,5 mm, então podemos associar:
Nosso raio é 37,5 mm, então podemos associar:
- r = 37,5 mm (superfície) ↔ Jominy x = 0 mm → H ≈ 610 HV
- r = 35 mm ↔ x ≈ 2 mm → H ≈ 550 HV
- r = 32,5 mm ↔ x ≈ 5 mm → H ≈ 490 HV
- r = 27,5 mm ↔ x ≈ 10 mm → H ≈ 420 HV
- r = 17,5 mm ↔ x ≈ 20 mm → H ≈ 360 HV
- r = 7,5 mm ↔ x ≈ 30 mm → H ≈ 300 HV
- r = 0 mm (centro) ↔ x ≈ 37,5 mm → H ≈ 220 HV
Passo 5
Desenhando o perfil
Agora basta montar um gráfico H® decrescente:
Agora basta montar um gráfico H® decrescente:
- No eixo horizontal vai r de 0 até 37,5 mm
- No eixo vertical vai H de ~200 HV até ~620 HV
- Ligar os pontos acima, formando uma curva suave que cai rápido no início e depois mais devagar conforme r→0.
Resposta
O perfil radial de dureza (em HV) para o cilindro de Aço 5140 temperado em óleo com agitação moderada é aproximadamente:
r (mm) | H (HV)
0 | 220
7,5 | 300
17,5 | 360
27,5 | 420
32,5 | 490
35 | 550
37,5 | 610
r (mm) | H (HV)
0 | 220
7,5 | 300
17,5 | 360
27,5 | 420
32,5 | 490
35 | 550
37,5 | 610