Explique as variações de dureza para barras de mesmo aço, porém com diâmetros diferentes, submetidas ao mesmo ciclo de normalização.
Aço (AISI)
Temperatura de normalização (
)
Dureza HB para barras com diâmetro de
13 mm
25 mm
100 mm
1040
900
183
170
167
4140
870
302
290
241
6150
870
285
269
255
Aço (AISI) | Temperatura de normalização (
|
Dureza HB para barras com diâmetro de | ||
13 mm | 25 mm | 100 mm | ||
1040 | 900 | 183 | 170 | 167 |
4140 | 870 | 302 | 290 | 241 |
6150 | 870 | 285 | 269 | 255 |
Passo 1
O enunciado mostra barras de três aços (AISI
,
e
) normalizadas à mesma temperatura (
para
e
para
e
) e cujas durezas em HB foram medidas para diâmetros de
,mm,
,mm e
,mm. O conteúdo envolve o efeito da taxa de resfriamento (dependente do tamanho de seção) sobre a microestrutura obtida na normalização e, consequentemente, sobre a dureza.
Passo 2
Na normalização aquece-se o aço acima da linha Ac
, forma-se austenita, em seguida resfria-se ao ar. A velocidade de resfriamento em seções finas (diâmetro pequeno) é maior do que em seções espessas, porque o calor é dissipado mais rapidamente na superfície.
Uma taxa de resfriamento mais elevada leva à formação de perlita mais fina e até de bainita ou martensita em aços ligados, resultando em dureza maior. Em seções mais grossas o resfriamento é lento, dá tempo para cristalização da perlita grosseira e redução da fração de fases duras, gerando dureza menor.
Uma taxa de resfriamento mais elevada leva à formação de perlita mais fina e até de bainita ou martensita em aços ligados, resultando em dureza maior. Em seções mais grossas o resfriamento é lento, dá tempo para cristalização da perlita grosseira e redução da fração de fases duras, gerando dureza menor.
Passo 3
Comparando os dados para cada aço observa-se que, para diâmetros de
,mm,
,mm e
,mm, a dureza decresce consistentemente:
AISI
: de
HB a
HB a
HB
AISI
: de
HB a
HB a
HB
AISI
: de
HB a
HB a
HB
Note que nos aços ligados ( e
) a queda de dureza entre
,mm e
,mm é mais acentuada, pois esses aços exigem maior velocidade de resfriamento para formar bainita/martensita. Em seções grossas a taxa não é suficiente, predominando perlita grosseira e reduzindo muito a dureza.
Note que nos aços ligados (
Passo 4
Em resumo, barras de mesmo aço submetidas ao mesmo ciclo de normalização apresentam dureza maior quanto menor o diâmetro, devido à maior taxa de resfriamento e à microestrutura mais fina (perlita fina e fases duras).
Resposta
A dureza diminui à medida que o diâmetro aumenta porque barras finas resfriam mais rápido, formando microestrutura mais fina (maior fração de perlita fina, bainita ou martensita) e, portanto, maior dureza. Em barras grossas, o resfriamento lento favorece perlita grosseira, reduzindo a dureza.