Represente graficamente o processo de tratamentos termomecânico Ausforming e explique as razões que justificam o aumento de propriedades mecânicas dos aços submetidos a este processo. (0,4).
10) Um eixo de aço de 65 mm de diâmetro deve ser endurecido por têmpera em óleo. O centro da barra deve ser de
de martensita. A tabela a seguir apresenta a taxa de resfriamento no centro da barra para resfriamento em óleo, em função do diâmetro da barra.
Diâmetro barra
500
0,17
100
2,5
20
50
5
667
Propõe-se fazer o eixo com um aço de baixa liga NiCrMo. A taxa de resfriamento crítica dos aços Ni-Cr-Mo é fornecida pela equação empírica:
Com base nestas informações quais aços apresentados a seguir são adequados para produzir o eixo.
Aço
0,30
2,40
1,00
0,02
0,02
0,40
0,60
0,50
0,30
1,50
0,26
0,70
1,50
0,25
1,50
0,40
0,60
1,20
0,15
1,50
0,41
0,85
0,50
0,25
0,55
0,40
0,65
0,75
0,25
0,85
0,25
0,60
0,65
0,55
2,55
10) Um eixo de aço de 65 mm de diâmetro deve ser endurecido por têmpera em óleo. O centro da barra deve ser de
| Diâmetro barra
|
|
| 500 | 0,17 |
| 100 | 2,5 |
| 20 | 50 |
| 5 | 667 |
| Aço |
|
|
|
|
|
|
|
0,30 | 2,40 | 1,00 | 0,02 | 0,02 |
|
|
0,40 | 0,60 | 0,50 | 0,30 | 1,50 |
|
|
0,26 | 0,70 | 1,50 | 0,25 | 1,50 |
|
|
0,40 | 0,60 | 1,20 | 0,15 | 1,50 |
|
|
0,41 | 0,85 | 0,50 | 0,25 | 0,55 |
|
|
0,40 | 0,65 | 0,75 | 0,25 | 0,85 |
|
|
0,25 | 0,60 | 0,65 | 0,55 | 2,55 |
Passo 1
O enunciado tem duas partes. Primeiro, pede uma representação gráfica do ciclo de tratamento termomecânico conhecido como Ausforming e a justificativa para o aumento das propriedades mecânicas dos aços submetidos a esse processo. Isso envolve o conteúdo de metalurgia do ferro-carbono: deformação a quente em fase austenítica, refino de grão e nucleação de martensita. Em seguida, temos um problema de têmpera por resfriamento em óleo de um eixo de diâmetro
,mm. Com a taxa de resfriamento no centro da barra dada em função do diâmetro, e a equação empírica para a taxa crítica de resfriamento
de aços Ni-Cr-Mo, precisamos identificar quais dos aços listados permitem atingir
de martensita no centro.
Passo 2
Representação esquemática do Ausforming (temperatura versus tempo):
Temperatura
^
| C <-- têmpera rápida (quench)
| /
| /
| ____B/ <-- deformação a quente em austenita
| /
| / A <-- aquecimento até austenita
|/
+------------------> Tempo
A: aquecer acima de A\(c_{3}\) e estabilizar em austenita
B: deformar nessa faixa (\(\approx 800\)–\(950\circ\)C), gerando alta densidade de discordâncias e refino de grão
C: resfriamento rápido para obter martensita
Razões para o aumento das propriedades mecânicas com Ausforming:
- Deformação em austenita produz alta densidade de discordâncias, favorecendo nucleação de martensita fina.
- Refino de grão austenítico aumenta a barreira à deformação (Lei de Hall–Petch).
- Maior homogeneidade de distribuição de elementos de liga e possíveis precipitados finos na matriz martensítica.
Tudo isso eleva a resistência ao escoamento, a resistência à tração e a dureza, sem perda acentuada de tenacidade.
Passo 3
Cálculo da taxa de resfriamento em óleo no centro de uma barra de
,mm:
Usamos interpolação entre os pontos da tabela para ,mm (
°C/s ) e
,mm (
°C/s ):
Usamos interpolação entre os pontos da tabela para
Passo 4
Cálculo da
crítica de cada aço pela fórmula
Para cada aço:
Para A: , soma
°C/s
Para B: , soma
°C/s
Para C: , soma
°C/s
Para D: , soma
°C/s
Para E: , soma
°C/s
Para F: , soma
°C/s
Para G: , soma
°C/s
Para A:
Para B:
Para C:
Para D:
Para E:
Para F:
Para G:
Passo 5
Para obter
de martensita, a taxa de resfriamento em óleo (
°C/s) deve ser maior ou igual à
de cada aço. Comparamos e selecionamos os aços com
°C/s.
Resposta
Os aços adequados são A, B, C, D e G.