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UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
BRUNO GOMES REIS
MARIA ANTÔNIA DE ALMEIDA BRAGA
IGOR DE PAULA BASTOS
SAMUEL LOPES DE SOUZA
JOÃO PEDRO BREDER
TÊMPERA E REVENIMENTO DO AÇO 1080
JUIZ DE FORA
2025
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Relatório sobre têmpera e revenimento, Exercícios de Ciência e Tecnologia dos Materiais
Relatório dobre os processos de têmpera e revenimento
Tipologia: Exercícios
2025
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
BRUNO GOMES REIS
MARIA ANTÔNIA DE ALMEIDA BRAGA
IGOR DE PAULA BASTOS
SAMUEL LOPES DE SOUZA
JOÃO PEDRO BREDER
TÊMPERA E REVENIMENTO DO AÇO 1080
JUIZ DE FORA
BRUNO GOMES REIS
MARIA ANTÔNIA DE ALMEIDA BRAGA
IGOR DE PAULA BASTOS
SAMUEL LOPES DE SOUZA
JOÃO PEDRO BREDER
TÊMPERA E REVENIMENTO DO AÇO 1080
Relatório a respeito do estudo das alterações das propriedades mecânicas do aço 1080 a partir do processo de têmpera e revenimento.
JUIZ DE FORA
ABSTRACT
This report presents the analysis of the effects of quenching and tempering heat treatments on SAE 1080 steel billets, highlighting their influence on the microstructure and mechanical properties of the material. Initially, the billets were subjected to the normalization process, which resulted in a structure composed predominantly of fine pearlite and ferrite, providing moderate hardness and good mechanical strength. Then, both billets were quenched and rapidly cooled to obtain a martensitic microstructure, characterized by high hardness, as proven by measurements on the Rockwell C (HRC) scale, which ranged from 45 HRC to 60 HRC. However, this structure also presented greater brittleness. To reduce this brittleness and improve toughness, one of the billets was subjected to tempering, resulting in a decrease in hardness to values between 37 HRC and 42 HRC, confirming the partial transformation of martensite into a more ductile structure. The results obtained demonstrate the importance of tempering to balance hardness and impact resistance, making the steel more suitable for applications where the combination of mechanical strength and toughness is essential. The study reinforces the relevance of heat treatments in controlling the properties of materials, being fundamental for several industrial applications.
Keywords: Heat treatment, quenching, tempering, normalizing, SAE 1080 steel.
SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO
O estudo das transformações microestruturais e das propriedades mecânicas dos aços é fundamental para compreender e otimizar processos industriais de tratamento térmico. Neste contexto, a têmpera e o revenimento são etapas cruciais para o ajuste das características mecânicas do aço, como dureza, tenacidade e resistência ao desgaste. Este relatório apresenta a análise experimental do processo de têmpera e revenimento aplicado a dois tarugos de aço SAE 1080, um aço de alto carbono amplamente utilizado em aplicações que exigem alta resistência mecânica. Inicialmente, ambos os tarugos foram submetidos ao processo de normalização, visando refinar sua microestrutura e eliminar tensões internas. Em seguida, foram temperados para obter uma estrutura martensítica, caracterizada por elevada dureza e fragilidade. Por fim, apenas um dos tarugos foi revenido, procedimento que busca reduzir a fragilidade da martensita, melhorando sua tenacidade sem comprometer excessivamente a dureza. O objetivo deste estudo é avaliar o impacto dessas etapas de tratamento térmico na microestrutura e nas propriedades mecânicas dos tarugos, comparando o comportamento dos materiais temperados com e sem revenimento. Para isso, foram realizadas medidas de dureza de ambas as peças e um ensaio mecânico de choque, permitindo uma correlação entre as mudanças de suas propriedades e o desempenho mecânico dos materiais.
2.METODOLOGIA 2.1 AMOSTRAS USADAS As duas amostras de aço SAE 1080 possuem as mesmas dimensões, com aproximadamente 15 cm de comprimento, 2 cm de largura e 2 cm de altura 2.2 NORMALIZAÇÃO A normalização é um exemplo de tratamento térmico que tem como intuito reduzir as tensões internas decorrentes de outros tratamentos térmicos que o material foi submetido anteriormente, melhorando suas propriedades mecânicas e homogeneizando a estrutura. Outro uso do processo de normalização é no desfazimento total de características provenientes de tratamentos térmicos feitos anteriormente na peça em estudo, no intuito de deixar a microestrutura do metal utilizado em um formato já conhecido pelo operador do tratamento térmico. Para o aço 1080, essa microestrutura resultante do processo de normalização é a perlita fina, lamelas de ferrita e cementita, com uma pequena fração de ferrita. Tal microestrutura apresenta dureza moderada, devido a perlita, boa resistência à tração e ductilidade suficiente para aplicações industriais. Tal tratamento térmico em questão é constituído de três etapas:
- Aquecimento: Material aquecido à uma temperatura acima da zona crítica (800°C - 900°C);
- Manutenção: Permanência do material na zona crítica para completar a austenitização;
- Resfriamento: Feito ao ar para a formação homogênea de perlita.
Figura 1: imagem das peças sendo aquecidas na normalização
Fonte: Elaborado pelo autor
2.3 TÊMPERA A têmpera é outro tratamento térmico utilizado durante a manipulação dos corpos de prova. Esse tratamento térmico tem o intuito de aumentar a dureza do material. O processo de têmpera é razoavelmente simples, primeiro se aquece a peça a uma temperatura próxima de austenitização, em seguida se faz um resfriamento rápido, para as peças em estudo foi utilizado o óleo de motor automotivo. Tal resfriamento repentino provoca a formação de martensita, o qual justifica a alta dureza. Entretanto, a mudança repentina de microestrutura aumenta os esforços internos, tornando a peça temperada mais frágil. Figura 2: Imagem do processo de têmpera
Fonte: Elaborado pelo autor
Ademais, visando resultados fidedignos, foram feitas 3 medidas oficiais (descartando-se a primeira, feita apenas para “calibrar” a máquina). As medidas subsequentes foram feitas de modo que o furo de penetração fosse o mais distante possível do anterior.
Figura 4: Imagem do durômetro utilizado
Fonte: Elaborado pelo autor
2.6 ENSAIO DE IMPACTO Após medida a dureza das amostras, que é feita através da aplicação de uma carga gradual, foi feito um teste de impacto para avaliar a resistência à cargas repentinas. Para isso, as amostras foram presas usando-se uma morsa de bancada e foram aplicados choques mecânicos até a fratura. Para garantir que o ensaio fosse confiável, as amostras sofreram cortes parciais através de uma Policorte, garantido que elas ficassem bem presas na morsa de bancada e que o ensaio fosse realizado corretamente.
Figura 5: Imagem das peças preparadas para o ensaio de impacto
Fonte: Elaborado pelo autor
3.RESULTADOS E DISCUSSÕES
A partir dos tratamentos térmicos realizados, foi possível analisar as alterações nas propriedades mecânicas do aço SAE 1080, destacando os efeitos da têmpera e do revenimento. Após a têmpera, foram realizadas três medições de dureza na escala Rockwell C (HRC), obtendo-se valores de 53 HRC, 45 HRC e 60 HRC. Essa variação pode estar associada a diferenças sutis na taxa de resfriamento ou pequenas variações microestruturais ao longo do tarugo. No geral, os resultados confirmam a formação de martensita, característica do aço temperado, apresentando elevada dureza, mas com maior fragilidade. Já no tarugo submetido ao revenimento, as medições de dureza apresentaram valores de 37 HRC, 42 HRC e 41 HRC. Essa redução em relação ao material temperado indica a transformação parcial da martensita em estruturas mais dúcteis, como a martensita revenida e a possível formação de pequenas frações de bainita. O revenimento resultou em um equilíbrio entre resistência e tenacidade, reduzindo a fragilidade do material. Os valores de dureza obtidos após a têmpera ficaram abaixo dos encontrados na literatura, onde se espera uma dureza em torno de 65 HRC. Essa diferença pode estar associada a variações na taxa de resfriamento, na homogeneidade da microestrutura ou à retenção de austenita. Já no revenimento, os valores medidos se alinharam com os dados teóricos, que indicam uma faixa entre 40 HRC e 45 HRC para esse material tratado nessa condição. Assim, enquanto a têmpera apresentou uma dureza inferior à esperada, possivelmente devido a parâmetros do processo, o revenimento demonstrou coerência com os valores tabelados, confirmando sua eficácia na redução da dureza e aumento da tenacidade. Estas propriedades observadas a partir dos valores de dureza medidos foram evidenciadas ao se realizar o teste de impacto mecânico em ambas as peças. Neste teste, as
4.CONCLUSÃO
O estudo realizado permitiu avaliar os impactos dos tratamentos térmicos de têmpera e revenimento nas propriedades mecânicas do aço SAE 1080. Os resultados confirmaram que a têmpera promove um aumento significativo na dureza do material devido à formação de martensita, porém, à custa de uma elevada fragilidade, como evidenciado no ensaio de impacto. Por outro lado, o revenimento demonstrou sua importância ao proporcionar uma redução controlada da dureza, tornando o material menos frágil e mais resistente a impactos. A transformação parcial da martensita em estruturas mais dúcteis contribuiu para um melhor equilíbrio entre dureza e tenacidade, tornando o aço mais adequado para aplicações que exigem resistência mecânica combinada com maior capacidade de absorção de impacto. Dessa forma, os resultados reforçam a relevância do revenimento como etapa complementar à têmpera, permitindo a obtenção de materiais com propriedades mecânicas ajustadas às exigências específicas de cada aplicação industrial.
REFERÊNCIAS
1. W. D. Callister. Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução , 7 ª edição,
LTC, 2008
2. R. F. Marcomini. Ciências dos Materiais- notas de aula , 2015
- ASM INTERNATIONAL. Metals Handbook. 10th ed. Ohio: ASM
International, 2002.
4. SHACKELFORD, J. F. Introdução a Ciência dos Materiais para
Engenheiros , 6 ª edição, Person Prentice Hall, 2006.