( PDF ) Características mecânicas de vergalhões de aço auto-revenido

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Características Mecânicas de Vergalhões de

Aço Auto - Revenido

Dissertação de Mestrado

Autor: Matheus de Faria e Oliveira Barreto

Orientador: Prof. Dr. Paulo Roberto Cetlin

Universidade Federal de Minas Gerais

Escola de Engenharia

2009

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MATHEUS DE FARIA E OLIVEIRA BARRETO

Características Mecânicas de Vergalhões de

Aço Auto - Revenido

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-

Graduação em Construção Civil da

Universidade Federal de Minas Gerais, como

parte dos requisitos para obtenção do título de

Mestre em Construção Civil.

Orientador: Prof. Dr. Paulo Roberto Cetlin

Belo Horizonte

Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais

2009

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Barreto, Matheus de Faria e Oliveira

B273c

Características mecânicas de vergalhões de aço auto-revenido [manuscrito] /

Matheus de Faria e Oliveira Barreto. – 2009.

157 f., enc. : il.

Orientador: Paulo Roberto Cetlin.

Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Minas Gerais, Escola de

Engenharia.

Anexos: f.: 130-157.

Bibliografia: f. 128-129.

1. Construção civil – Teses. 2. Aço – Propriedades mecânicas – Teses. I. Cetlin,

Paulo Roberto. II. Universidade Federal de Minas Gerais, Escola de Engenharia. III.

Título.

CDU:691 (043)

iii

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

ESCOLA DE ENGENHARIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CONSTRUÇÃO CIVIL

CARACTERISTICAS MECÂNICAS DE VERGALHÕES DE AÇO AUTO – REVENIDO

Matheus de Faria e Oliveira Barreto

Dissertação apresentada ao Curso de Pós-

Graduação em Construção Civil da Escola de

Engenharia da Universidade Federal de Minas

Gerais, como parte dos requisitos necessários

à obtenção do titulo de Mestre em Construção

Civil.

Comissão Examinadora:

________________________________

Prof. Dr . Paulo Roberto Cetlin

DEMET/DEMC/UFMG – (Orientador)

________________________________

Prof. Dr. Haroldo Beria Campos

DEMEC/UFMG

________________________________

Profa. Dra. Elaine Carballo Siqueira Corrêa

CEFET/MG

Belo Horizonte, 28 de dezembro de 2009.

AGRADECIMENTOS

Gostaria de agradecer primeiramente a Deus pela saúde, vitalidade,

força e paz para que eu pudesse desenvolver este trabalho de pesquisa.

A minha mamãe Margarida e a minha noiva Aline, pelo apoio irrestrito,

dedicação e compreensão em todos os momentos.

Ao Prof. Dagoberto Brandão por ter disponibilizado toda a estrutura do

Laboratório de Metalografia e Tratamentos Térmicos e de Microscopia

Eletrônica da UFMG para que eu pudesse fazer os ensaios de caracterização

das amostras, bem como os técnicos em laboratório Breno César e Patrícia

Azevedo que me auxiliaram nos ensaios.

A Prof.ª Teresa Aguilar e ao Prof. Paulo Cetlin por também

disponibilizarem seus laboratórios para os ensaios mecânicos.

A toda a equipe do laboratório de Metalurgia Mecânica da Universidade

de Itaúna, principalmente ao Prof. Ewerton, pela ajuda com as usinagens e nos

ensaios mecânicos.

Aos professores Antônio Neves Junior e Adriano de Paula que sempre

deram apoio ao trabalho.

A FAPEMIG pelo financiamento da pesquisa.

E por último e mais importante ao Prof. Paulo Cetlin e a Profª Maria

Teresa Aguilar, pela orientação comprometida e desinteressada, pela lealdade

e apoio irrestrito, e por todos os ensinamentos durante os dois anos de

desenvolvimento deste trabalho.

Dedico este trabalho primeiramente às duas pessoas mais importantes na

minha vida, que me apóiam incondicionalmente, me dão Amor, Carinho,

Atenção, Muita Dedicação e que sempre acreditaram em mim e que Eu tanto

Amo. Minha Alma Gêmea Aline e Minha Mamãe Margarida.

Dedico também a todos que me ajudaram nesta jornada e me mostraram a real

importância e o significado do título de Mestre, além de terem despertado em

mim o gosto pela Ciência.

“Algo só é impossível até que alguém duvide e

acabe provando o contrário.”

(Albert Einstein)

“Excelência é uma habilidade conquistada

através de treinamento e prática. Nós somos

aquilo que fazemos repetidamente. Excelência,

então, não é um ato, mas um hábito”.

(Aristóteles)

“Duas coisas são infinitas:

o universo e a estupidez humana.

Mas, no que respeita ao universo,

ainda não adquiri a certeza absoluta”

(Albert Einstein)

vii

RESUMO

O vergalhão de aço é um dos materiais de uso mais difundido na

construção civil brasileira e mundial, porem é necessário conhecer com mais

detalhes o comportamento do vergalhão como material e não somente como

elemento estrutural. A cada dia a construção civil busca novas alternativas para

maximizar o uso dos materiais, desde novas ferramentas de cálculo estrutural a

novas técnicas de solda em vergalhões. Neste sentido este trabalho se propôs

a estudar as características mecânicas de vergalhões de aço auto-revenido

destinados à construção civil, elegendo as barras de 6,3 a 25,4mm de diâmetro

para o estudo. O processo de resfriamento dos vergalhões, após a laminação,

conhecido como auto-revenimento produz um vergalhão com ótimas

características mecânicas e com baixo custo para a usina, porem o vergalhão

passa a ser constituído por camadas concêntricas com propriedades

mecânicas diferentes entre si. Para estudar a influência destas camadas no

comportamento mecânico do vergalhão foi feita a caracterização

microestrutural por meio de análises em microscópio eletrônico de luz

transmitida e de varredura, além de ter sido traçado o perfil de microdureza

Vickers de todas as amostras. A partir dos resultados foi constatado que

apenas as barras de 20 e 25mm de diâmetro possuíam um tratamento térmico

por auto-revenimento relevante. Optou-se então por descascar a barra de

20mm de diâmetro e obter as curvas de tensão-deformação do material

completo e descascado a fim de se obter seu comportamento com a extração

das camadas externas, com dureza superior. Os resultados obtidos mostram

que com a retirada da primeira camada e redução do diâmetro do vergalhão de

20mm para 17mm, a curva tensão-deformação sofre um decréscimo

substancial e que a partir das demais reduções o decréscimo passa a ser

irrisório.

Palavras-chave: Vergalhões, Aço auto – revenido, Características mecânicas.

viii

ABSTRACT

The rebar steel is one of the most utilized and diffused materials in

Brazilian civil construction, as it is in the whole world, but it’s necessary to know

more details about the rebar behavior as a material and not only as a structural

element. Each day civil engineering searches for new alternatives to maximize

the use of materials, from new structural calculation tools, to new techniques in

welding rebar steel. In that sense, this study shows the mechanic

characteristics of the self-tempering rebar steel used in civil construction,

analyzing in this case the 6.3 to 25.4mm bar diameter. The cooling process of

the rebar, after lamination, known as self-tempering, produces a rebar steel with

great mechanical characteristics, and low costs to the industry, but the beam

turns to be constituted, in this process, by concentric layers with different

mechanical proprieties. To study the influence of these layers in the rebar steel

mechanical behavior, a microstructure characterization was made through

analyses using optical and scanning electron microscopes, besides showing the

profile of microhardness Vickers in every sample. From the results, we could

see that only the 20 and 25.4mm bar had a thermal treatment by self-tempering

of some relevance. It was chosen then, to peel the 20mm bar to obtain the

tensile-deformation curves from the complete and peeled material, in order to

observe its behavior within the extraction of the external layers, of superior

hardness. The obtained results show that, with the extraction of the first layer

and the reduction of the bar diameter from 20mm to 17mm, the tensile-

deformation curves suffer a substantial decreasing, and from this point, the

decreasing in the other reductions turns to be derisive.

Key-words: Rebar Steel, Steel self-tempering, Mechanical characteristics.

SUMÁRIO

RESUMO...........................................................................................................vii

ABSTRACT......................................................................................................viii

SUMÁRIO...........................................................................................................ix

LISTA DE TABELAS ..........................................................................................xi

LISTA DE FIGURAS .........................................................................................xii

1 INTRODUÇÃO .............................................................................................. 18

2 OBJETIVOS.................................................................................................. 20

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.......................................................................... 21

3.1 DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE MATERIAIS

COMPOSTOS .............................................................................................. 21

3.1.1 Regra das Misturas.......................................................................... 22

3.2 VERGALHÕES DE AÇO AUTO-REVENIDO PARA CONSTRUÇÃO

CIVIL............................................................................................................. 25

3.2.1 Uso do Vergalhão de Aço Auto – Revenido na Construção Civil..... 25

3.2.2 Auto-revenimento Aplicado aos Vergalhões para Construção Civil . 29

3.2.3 Principais Sistemas de Tratamento Térmico de Auto-revenimento.. 33

3.2.3.1 Sistema Tempcore..................................................................... 33

3.2.3.2 Sistema Thermex....................................................................... 35

3.2.4 Características Mecânicas dos Vergalhões Auto-Revenidos........... 37

3.2.4.1 Propriedades Mecânicas ........................................................... 38

3.2.4.2 Relação Dureza – Temperatura de Revenimento...................... 39

3.2.5 Vantagens do Auto-revenimento para a Construção Civil................ 42

4 MATERIAIS E MÉTODOS............................................................................. 45

4.1 MATERIAIS ............................................................................................ 47

4.2 MÉTODOS.............................................................................................. 47

4.2.1 Metalografia ..................................................................................... 48

4.2.2 Microscopia Ótica............................................................................. 48

4.2.3 Microdureza Vickers......................................................................... 50

4.2.4 Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV .................................... 52

4.2.5 Ensaios de Tração ........................................................................... 53

4.2.6 Obtenção das curvas tensão-deformação........................................ 56

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO..................................................................... 57

5.1 Microscopia Ótica e Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV........... 57

5.2 Microdureza Vickers ............................................................................. 101

5.3 Ensaio de Tração.................................................................................. 117

5.4 Modelagem Teórica.............................................................................. 126

6 CONCLUSÕES ........................................................................................... 127

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................ 128

8 ANEXO........................................................................................................ 130

LISTA DE TABELAS

Tabela 4.1 – Composição química (% em peso) do aço estudado..................... 47

Tabela 8.1 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 6,3 mm........................ 130

Tabela 8.2 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 6,3 mm........................ 130

Tabela 8.3 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 8,0 mm........................ 130

Tabela 8.4 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 8,0 mm........................ 131

Tabela 8.5 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 10,0 mm...................... 131

Tabela 8.6 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 10,0 mm...................... 131

Tabela 8.7 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 12,5 mm...................... 132

Tabela 8.8 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 12,5 mm...................... 132

Tabela 8.9 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 16,0 mm...................... 133

Tabela 8.10 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 16,0 mm.................... 133

Tabela 8.11 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 20,0 mm.................... 134

Tabela 8.12 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 20,0 mm.................... 134

Tabela 8.13 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 25,4 mm.................... 135

Tabela 8.14 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 25,4 mm.................... 136

xii

LISTA DE FIGURAS

Figura 3.1 - Evolução da Produção Brasileira de Aço Bruto no período de 1980 a

2008. Adaptado Abracave (1980 a 1997) e IBS (1998 a 2009)..... 26

Figura 3.2 – Evolução da Produção Brasileira de Aços Laminados Longos e

Planos no período de 1980 a 2006. Adaptado Abracave (1980 a

1997) e IBS (1998 a 2006). ........................................................... 27

Figura 3.3 – Produção anual de vergalhões para construção civil de 2001 a 2006.

Adaptado IBGE (2009). ................................................................. 28

Figura 3.4 – Participação dos sistemas estruturais na construção civil brasileira

de 1999 a 2007. Adaptado CBCA (2009)...................................... 28

Figura 3.5 – Corte em seção transversal de vergalhão com tratamento térmico

superficial. (FILHO, 2004).............................................................. 31

Figura 3.6 – Evolução da produção de vergalhões (em milhões de toneladas/ano)

com a utilização do processo Tempcore. (SIMON et al., 1984)..... 32

Figura 3.7 – Curva de variação de temperatura da barra para diferentes posições

de raio durante o processo de tratamento térmico superficial.

(FILHO, 2004)................................................................................ 34

Figura 3.8 – Comparativo entre sistema Thermex e Tempcore – curvas de

temperatura superficial. (TAMM, 2003). ........................................ 37

Figura 3.9 - Perfil de Durezas em secção transversal de barra de aço submetida

ao processo Tempcore para barra de 22 mm. (RODRIGUES et

al.,1993)......................................................................................... 40

Figura 3.10 - Perfil de temperaturas de revenimento em secção transversal de

barra de aço submetida ao processo Tempcore para barra de 22

mm. (RODRIGUES et al., 1993).................................................... 41

Figura 3.11 – Perfis de dureza normalizado de barras CA50. Adaptado Filho

(2004)............................................................................................ 42

Figura 3.12 - Conceitos de análise de faixas de segurança na fabricação de aços

para construção civil. (FILHO, 2004)............................................. 43

Figura 4.1 – Fluxograma simplificado do projeto de pesquisa............................ 45

Figura 4.2 – Fluxograma completo do projeto de pesquisa. ............................... 46

Figura 4.3 – Microscópio utilizado na caracterização das amostras................... 49

xiii

Figura 4.4 – Lupa estereoscópica utilizada na caracterização das amostras..... 49

Figura 4.5 – Perfis de microdureza Vickers avaliados. ....................................... 50

Figura 4.6 – Equipamento de microdureza......................................................... 51

Figura 4.7 – Perfis perpendiculares de microdureza Vickers, barra de 8mm...... 51

Figura 4.8 – Detalhe da impressão deixada na amostra pelo ensaio de

microdureza Vickers, aumento de 1000 vezes.............................. 52

Figura 4.9 – Microscópio eletrônico de varredura............................................... 53

Figura 4.10 – Usinagem do corpo de prova, torno Nardini-Ms 175E. ................. 54

Figura 4.11 – Corpos de prova usinados............................................................ 54

Figura 4.12 – Ensaio de tração utilizando a máquina Mohr Federhaff

Losenhausen (UIT)........................................................................ 55

Figura 4.13 – Detalhe do extensômetro eletrônico utilizados nos ensaios.......... 55

Figura 5.1 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 6,3 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3................................................................ 59

Figura 5.2 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 6,3 mm, b) Região 4,

c) Região 5.................................................................................... 60

Figura 5.3 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 6,3 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3................................................................ 61

Figura 5.4 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 6,3 mm, b) Região 4,

c) Região 5.................................................................................... 62

Figura 5.5 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 8,0 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3................................................................ 63

Figura 5.6 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 8,0 mm, b) Região 4,

c) Região 5.................................................................................... 64

Figura 5.7 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 8,0 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3................................................................ 65

Figura 5.8 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 8,0 mm, b) Região 4,

c) Região 5.................................................................................... 66

Figura 5.9 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 10,0 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3................................................................ 67

Figura 5.10 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 10,0 mm, b) Região

4, c) Região 5. ............................................................................... 68

Figura 5.11 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 10,0 mm, b) Região

1, c) Região 2, d) Região 3............................................................ 69

xiv

Figura 5.12 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 10,0 mm, b) Região

4, c) Região 5. ............................................................................... 70

Figura 5.13 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 12,5 mm, b) Região

1, c) Região 2, d) Região 3............................................................ 71

Figura 5.14 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 12,5 mm, b) Região

4, c) Região 5. ............................................................................... 72

Figura 5.15 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 12,5 mm, b) Região

1, c) Região 2, d) Região 3............................................................ 73

Figura 5.16 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 12,5 mm, b) Região

4, c) Região 5. ............................................................................... 74

Figura 5.17 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 16,0 mm, b) Região

1, c) Região 2, d) Região 3............................................................ 75

Figura 5.18 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 16,0 mm, b) Região

4, c) Região 5. ............................................................................... 76

Figura 5.19 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 16,0 mm, b) Região

1, c) Região 2, d) Região 3............................................................ 77

Figura 5.20 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 16,0 mm, b) Região

4, c) Região 5. ............................................................................... 78

Figura 5.21 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 20,0 mm, b) Região

1, c) Região 2, d) Região 3............................................................ 79

Figura 5.22 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 20,0 mm, b) Região

4, c) Região 5. ............................................................................... 80

Figura 5.23 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 20,0 mm, b) Região

1, c) Região 2, d) Região 3............................................................ 81

Figura 5.24 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 20,0 mm, b) Região

4, c) Região 5. ............................................................................... 82

Figura 5.25 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 25,4 mm, b) Região

1, c) Região 2, d) Região 3............................................................ 83

Figura 5.26 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 25,4 mm, b) Região

4, c) Região 5. ............................................................................... 84

Figura 5.27 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 25,4 mm, b) Região

1, c) Região 2, d) Região 3............................................................ 85

Figura 5.28 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 25,4 mm, b) Região

4, c) Região 5. ............................................................................... 86

Figura 5.29 – MEV da seção transversal. a) Barra de 6,3 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 87

Figura 5.30 – MEV da seção transversal. a) Barra de 6,3 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 88

Figura 5.31 – MEV da seção transversal. a) Barra de 8,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 89

Figura 5.32 – MEV da seção transversal. a) Barra de 8,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 90

Figura 5.33 – MEV da seção transversal. a) Barra de 10,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 91

Figura 5.34 – MEV da seção transversal. a) Barra de 10,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 92

Figura 5.35 – MEV da seção transversal. a) Barra de 12,5 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 93

Figura 5.36 – MEV da seção transversal. a) Barra de 12,5 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 94

Figura 5.37 – MEV da seção transversal. a) Barra de 16,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 95

Figura 5.38 – MEV da seção transversal. a) Barra de 16,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 96

Figura 5.39 – MEV da seção transversal. a) Barra de 20,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 97

Figura 5.40 – MEV da seção transversal. a) Barra de 20,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 98

Figura 5.41 – MEV da seção transversal. a) Barra de 25,4 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................... 99

Figura 5.42 – MEV da seção transversal. a) Barra de 25,4 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.................................................................. 100

Figura 5.43 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 6,3 mm........................... 103

Figura 5.44 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 6,3 mm........................... 103

Figura 5.45 – Distância entre impressões da microdureza Vickers, barra 6,3 mm.

.................................................................................................... 104

Figura 5.46 – Detalhe das impressões de microdureza Vickers próximo da borda,

barra 6,3 mm. .............................................................................. 104

xvi

Figura 5.47 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 8,0 mm........................... 105

Figura 5.48 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 8,0 mm........................... 105

Figura 5.49 – Impressões perpendiculares da microdureza Vickers, barra 8,0

mm............................................................................................... 106

Figura 5.50 – Distância entre impressões da microdureza Vickers, barra 8,0 mm.

.................................................................................................... 106

Figura 5.51 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 10,0 mm......................... 107

Figura 5.52 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 10,0 mm......................... 107

Figura 5.53 – Detalhe das impressões de microdureza Vickers próximo da borda,

barra 10,0 mm. ............................................................................ 108

Figura 5.54 – Impressões perpendiculares da microdureza Vickers, barra 10,0

mm............................................................................................... 108

Figura 5.55 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 12,5 mm......................... 109

Figura 5.56 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 12,5 mm......................... 109

Figura 5.57 – Detalhe das impressões de microdureza Vickers próximo da borda,

barra 12,5 mm. ............................................................................ 110

Figura 5.58 – Distância entre impressões da microdureza Vickers, barra 12,5

mm............................................................................................... 110

Figura 5.59 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 16,0 mm......................... 111

Figura 5.60 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 16,0 mm......................... 111

Figura 5.61 – Distância entre impressões da microdureza Vickers, barra 16,0

mm............................................................................................... 112

Figura 5.62 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 20,0 mm......................... 112

Figura 5.63 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 20,0 mm......................... 113

Figura 5.64 – Distância entre impressões da microdureza Vickers, barra 20,0

mm............................................................................................... 113

Figura 5.65 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 25,4 mm......................... 114

Figura 5.66 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 25,4 mm......................... 114

Figura 5.67 – Distância entre impressões da microdureza Vickers, barra 25,4

mm............................................................................................... 115

Figura 5.68 – Detalhe das impressões de microdureza Vickers próximo da borda,

barra 25,4 mm. ............................................................................ 115

Figura 5.69 – Gráfico da microdureza Vickers para todas as barras. ............... 116

Figura 5.70 – Gráfico da microdureza Vickers para todas as barras. ............... 116

xvii

Figura 5.71 – Curva tensão-deformação do vergalhão de 20 mm de diâmetro.118

Figura 5.72 – Curva tensão-deformação de camada do vergalhão de 20 mm

usinado com 17 mm de diâmetro. ............................................... 118

Figura 5.73 – Curva tensão-deformação de camada do vergalhão de 20 mm

usinado com 16 mm de diâmetro. ............................................... 119

Figura 5.74 – Curva tensão-deformação de camada do vergalhão de 20 mm

usinado com 14 mm de diâmetro. ............................................... 119

Figura 5.75 – Curva tensão-deformação de camada do vergalhão de 20 mm

usinado com 12 mm de diâmetro. ............................................... 120

Figura 5.76 – Curva tensão-deformação de camada do vergalhão de 20 mm

usinado com 10 mm de diâmetro. ............................................... 120

Figura 5.77 – Curva tensão-deformação de camada do vergalhão de 20 mm

usinado com 8 mm de diâmetro. ................................................. 121

Figura 5.78 – Curvas tensão-deformação de camadas do vergalhão de 20 mm

usinados com vários diâmetros. .................................................. 121

Figura 5.79 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm de

diâmetro....................................................................................... 122

Figura 5.80 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm

usinado com 17 mm de diâmetro. ............................................... 122

Figura 5.81 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm

usinado com 16 mm de diâmetro. ............................................... 123

Figura 5.82 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm

usinado com 14 mm de diâmetro. ............................................... 123

Figura 5.83 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm

usinado com 12 mm de diâmetro. ............................................... 124

Figura 5.84 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm

usinado com 10 mm de diâmetro. ............................................... 124

Figura 5.85 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm

usinado com 8 mm de diâmetro. ................................................. 125

Figura 5.86 – Curvas de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm

completo e usinado com 17 mm de diâmetro.............................. 125

Figura 5.87 – Curva de escoamento prevista para a camada retirada do

vergalhão de 20 mm.................................................................... 126

Capítulo 1

1 INTRODUÇÃO

Os aços laminados longos comumente chamados de vergalhões são

produtos utilizados em larga escala na construção civil brasileira e mundial,

proporcionando resistência ao concreto e sendo comumente utilizados como

armadura de pilares, vigas e lajes de concreto, conferindo a estes, resistência à

tração, compressão, flexão, fissuração, dentre outros. Eles são muito utilizados,

por exemplo, para construção de casas, conjuntos habitacionais, edifícios

comerciais e residenciais, supermercados, shoppings, galpões, pré-fabricados,

viadutos, pontes, barragens, obras de saneamento, dentre outros.

Segundo dados do CBCA (2009), o uso de estruturas de concreto

armado no Brasil corresponde a aproximadamente 83% das soluções

estruturais adotadas na construção civil, o que evidencia a importância do

vergalhão no contexto do desenvolvimento do país.

Somente no ano de 2004 as usinas siderúrgicas brasileiras produziram

aproximadamente trinta e três milhões de toneladas de aço laminado, deste

total a construção civil é o segundo maior consumidor de produtos siderúrgicos

laminados, sendo responsável por aproximadamente 13,9% do consumo

aparente destes e os vergalhões aparecem em uma posição de absoluto

destaque, representando um consumo de cerca de três milhões de toneladas

somente para o mercado interno brasileiro.

O consumo cada vez mais crescente dos vergalhões na construção civil

é um ótimo indicativo do desenvolvimento econômico que o país vem passando

nos últimos anos, como Brasil enfrenta um déficit habitacional muito grande e

também um déficit histórico de investimentos em infra-estrutura, a construção

civil se aproveita do bom momento da economia mundial para crescer em ritmo

empolgante devido ao crescimento exposto acima e as demais demandas

reprimidas do setor.

Abordando agora o processo industrial de fabricação do vergalhão, uma

das formas mais usuais de obtenção que gera um produto com elevada

resistência mecânica e baixo custo de produção é chamado industrialmente de

Thermex e Tempcore.

Estes processos consistem em produzir um aço que possui a

peculiaridade de ser auto-revenido durante o processo de resfriamento, em

função da alta diferença de temperatura entre o núcleo, mais quente e a borda

mais fria.

Além disso, estes processos promovem um aumento de resistência

mecânica nos aços através de tratamento térmico com água após processos

de laminação a quente e se consolidaram como uma das alternativas mais

práticas e rentáveis utilizadas. (FILHO, 2004).

Por esta razão o aço resultante deste processo de fabricação passa a

ser constituído por camadas concêntricas com propriedades mecânicas

diferentes entre si.

Visando contribuir para a determinação do comportamento mecânico

dos vergalhões de aço auto-revenido, este trabalho se propõe a avaliar as

características mecânicas destes aços a fim de evidenciar os diferentes

comportamentos das camadas concêntricas no compósito vergalhão.

Capítulo 2

2 OBJETIVOS

Avaliar experimentalmente o comportamento mecânico de diferentes

regiões do vergalhão auto-revenido. Sendo, os objetivos específicos deste

trabalho:

• Avaliar a micro-estrutura da seção transversal de várias bitolas de

vergalhões, obtidos pelo processo de auto-revenimento.

• Avaliar as propriedades mecânicas locais das diversas regiões da seção

transversal dos vergalhões de aço auto-revenido, através do ensaio de

microdureza.

• Avaliar o comportamento mecânico experimental, sob tração, de

vergalhões de aço auto-revenido, tanto para sua seção completa quanto

para seções reduzidas através de usinagem.

Capítulo 3

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Neste capítulo são apresentados os tópicos relevantes do levantamento

bibliográfico realizado. Inicialmente é apresentado tópico sobre propriedades

de materiais compostos.

E em um segundo momento, é abordado o auto-revenimento de

vergalhões e seu uso na construção civil.

3.1 DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE MATERIAIS

COMPOSTOS

Segundo Ferrante (1996), um material composto é formado por dois ou

mais componentes, com identidade química e forma diferentes, que se

conservam diferentes entre si após o processamento e que são separados por

uma interface mais ou menos definida. A adesão entre esses componentes é

tal que as cargas são transferidas para os elementos de maior resistência

mecânica, geralmente dispersas no componente que atua como matriz.

Ainda segundo Ferrante (1996), basicamente os materiais compósitos se

dividem em três grupos: fibrosos, laminados e particulados.

Os fibrosos possuem fibras contínuas ou descontínuas alojadas em uma

matriz, como exemplos podem ser citados: madeiras, polímeros reforçados

com fibras de vidro, etc.

Já os laminados possuem camadas alternadas de materiais diferentes

como metais, tecidos, vidros, etc.

Os compósitos particulados são os materiais utilizados como reforço,

são equiaxiais, podendo possuir forma esférica e apresentam-se com matriz

metálica ou polimérica.

Sabariz et. al (2006) concordam e dizem que de acordo com as

características do reforço, os materiais compósitos podem ser classificados em

compósitos particulados com orientação preferencial ou aleatória, e compósitos

fibrosos podendo ser constituídos por uma única camada ou por várias

camadas de fibras. Estes últimos são chamados de laminados quando as

camadas são constituídas pelo mesmo material.

Segundo Passos (2005), até o presente, quase todo o desenvolvimento

de materiais compósitos teve como objetivo as aplicações estruturais. Devido à

sua complexa microestrutura, estes materiais são de difícil caracterização. Na

avaliação das propriedades mecânicas deve-se levar em conta a complexidade

da interação mecânica entre o reforço e a matriz. Em relação às propriedades

mecânicas, as de maior interesse são: resistência à tração, compressão,

flexão, impacto, fadiga, e abrasão, além do módulo de elasticidade em tração e

flexão, dureza e tenacidade à fratura.

Segundo Sabariz et. al (2006), a fase dispersa ou reforço, dos materiais

compostos, exerce uma função estrutural e é a responsável pela resistência do

compósito. A geometria do reforço é um dos principais parâmetros a ser

considerado, visto que as propriedades mecânicas destes materiais dependem

da forma e das dimensões do reforço.

Segundo Ferrante (1996), com relação às propriedades mecânicas do

compósito, é possível inferir esta propriedade se forem conhecidas as

propriedades mecânicas das fibras e da matriz, aplicando-se a regra das

misturas.

3.1.1 Regra das Misturas

Segundo Callister (2006), é considerado um compósito qualquer material

multifásico que exibe uma porção significativa das propriedades de ambas as

fases que o constituem, de modo tal que é obtida uma melhor combinação de

propriedades. Segundo este princípio da ação combinada, melhores

combinações de propriedades são criadas através de uma combinação

judiciosa de dois ou mais materiais distintos.

Ainda segundo ele, para o material ser um compósito, as fases

constituintes devem ser quimicamente diferentes e devem estar separadas por

uma interface distinta.

Segundo Ferrante (1996), se for assegurada uma perfeita aderência

fibra-matriz, sob a ação de uma tensão, a deformação das fibras será idêntica a

deformação da matriz:

= ε

(1)

onde c, f e m indicam respectivamente compósito, fibras e matriz.

A regra das misturas para o módulo de elasticidade longitudinal do

compósito, paralelo à direção das fibras, pode ser descrita da seguinte

maneira:

= E

+ E

(2)

onde;

E = módulo de elasticidade longitudinal,

V = fração volumétrica,

c, f e m indicam respectivamente compósito, fibras e matriz.

Ainda segundo a regra das misturas, admitindo-se que a deformação em

cada volume que compõe o material é a mesma, a tensão média de fluxo no

material, considerando apenas dois volumes parciais, seria dada pela equação:

med

= v

+ v

(3)

onde, σ e v indicam, respectivamente, a tensão de fluxo e a fração volumétrica.

SOUZA (1982).

Porém, a regra das misturas não é totalmente perfeita, ela não considera

a interface entre as fases nos comportamento do material.

Segundo Ferrante (1996), a heterogeneidade do compósito faz com que

o trabalho de fratura, perpendicular ao plano da trinca, para tensões σx não

seja dado pela regra das misturas, isto é:

Gx ≠ V

+ V

(4)

onde;

G = trabalho de fratura,

V = fração volumétrica,

f e m indicam respectivamente fibras e matriz.

Neste caso, fibras e matriz interagem de formas diferentes, ora

aumentando ora diminuindo a energia global de fratura. Dependendo se as

fibras do compósito são contínuas ou descontínuas, dois comportamentos

diferentes manifestam-se. Para o primeiro caso, o trabalho de fratura é

executado pela deformação da fibra e escorregamento desta na matriz. Já para

o caso das fibras descontínuas, a energia dissipa-se principalmente no

processo de arraste e destacamento das fibras. (FERRANTE, 1996).

3.2 VERGALHÕES DE AÇO AUTO-REVENIDO PARA CONSTRUÇÃO CIVIL

Hoje em dia todo o aço na forma de vergalhão destinado à construção

civil brasileira é produzido pelo processo denominado auto-revenimento, são

vários os motivos para o sucesso de tal processo, conforme será abordado

neste texto. Abaixo serão apresentadas algumas considerações sobre o uso do

vergalhão na construção civil brasileira.

3.2.1 Uso do Vergalhão de Aço Auto – Revenido na Construção Civil

O aço é amplamente utilizado no Brasil e segundo IBS (2008), os

maiores consumidores deste aço são os setores: automotivo, construção civil,

embalagens e recipientes, fundição, bens de capital, máquinas e

equipamentos, utilidades domesticas e comerciais, dentre outros. Devido a

isso, a produção de aço é considerada um importante indicador do estágio de

desenvolvimento econômico de um país.

Os aços laminados se dividem em planos (chapas e tiras) e longos

(perfilados e trefilados). Na construção civil brasileira os aços laminados longos

comumente chamados de vegalhões são os responsáveis por boa parte do

consumo do aço neste setor, sendo comumente utilizados como armadura de

pilares, vigas e lajes de concreto, conferindo a estes, resistência à tração,

compressão, flexão, fissuração, dentre outros.

Já os aços laminados longos na forma de perfilados são comumente

utilizados em obras industriais, na fabricação de estruturas industrializadas e

em obras de infra-estrutura como em pontes, linhas ferroviárias, torres de

transmissão de energia e de telefonia, dentre outros.

A figura 3.1 mostra a evolução da produção brasileira de aço bruto,

usado como insumo para a produção dos laminados e semi-acabados. De

acordo com este gráfico, observa-se que a produção brasileira segue uma

tendência de aumento, apesar de algumas quedas eventuais. Segundo

Carvalho (2008), através do cálculo da taxa geométrica de crescimento, tem-se

que a produção de aço bruto obteve um crescimento de 2,95% a.a. no período

de 1980 a 2006.

Este aumento foi principalmente liderado pelo aumento da demanda

tanto no mercado interno, quanto no mercado externo e pela elevação da

intensidade dos investimentos e expansões no período pós-privatização,

iniciado em 1994. Em virtude do crescimento nos investimentos, as empresas

puderam modernizar seus parques industriais, aumentando a capacidade

produtiva e também reduzindo custos, tornando a indústria nacional do aço

mais competitiva.

A demanda nacional e internacional estimula a expansão do setor

siderúrgico, que passa a oferecer produtos com grande padrão de qualidade e

em quantidade suficiente para abastecer o mercado nacional e ainda exportar.

Outro dado relevante foi que no ano de 2007 o Brasil bateu o recorde

histórico de 33,8 milhões de toneladas de aço bruto produzido, tendência de

novo recorde de produção que se manteria em 2008 e 2009 se o mercado

mundial do aço não tivesse se retraído devido a uma crise na economia

americana e mundial, o que afetou diretamente a produção nacional de aço.

Aço Bruto Total

2002

Ano

Produção em milhões de

toneladas (t)

Figura 3.1 - Evolução da Produção Brasileira de Aço Bruto no período de 1980 a

2008. Adaptado Abracave (1980 a 1997) e IBS (1998 a 2009).

Segundo IBS (2009), quase 96% da produção de aço bruto e 92% dos

laminados e semi-acabados no Brasil se concentra na região sudeste e que

Minas Gerais é o maior estado brasileiro produtor de aço.

Observa-se na figura 3.2 que a produção de aços laminados planos é

maior que a de laminados longos no período compreendido entre 1980 e 2006

e que, suas respectivas taxas de crescimento geométrico são de 2,81% a.a. e

de 1,83% a.a.. Com relação à comercialização de tais produtos, Carvalho

(2008), destaca uma tendência de permanência dos preços dos produtos

laminados planos superiores aos dos longos, devido ao maior valor agregado

do primeiro, sendo isto um dos motivos da maior produção no Brasil.

Produção de Laminados Longos e Planos

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

2004

2006

Ano

Produção em milhões de

toneladas (t)

Longos

Planos

Figura 3.2 – Evolução da Produção Brasileira de Aços Laminados Longos e

Planos no período de 1980 a 2006. Adaptado Abracave (1980 a 1997) e IBS (1998

a 2006).

Já o setor de construção civil, segundo maior consumidor de produtos

siderúrgicos laminados, é caracterizado como um setor não exportador,

responsável por 13,9% do consumo aparente destes, dos quais 60% são

produtos longos, destacando-se os vergalhões para concreto armado. Na figura

3.3 pode ser acompanhada a produção de vergalhões no Brasil de 2001 a

2006.

Produção de Vergalhões no Brasil

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

2001 2002 2003 2004 2005 2006

Ano

Produção em milhões de

toneladas (t)

Figura 3.3 – Produção anual de vergalhões para construção civil de 2001 a 2006.

Adaptado IBGE (2009).

Já na figura 3.4, podemos ver a participação do sistema estrutural

concreto armado, o maior consumidor de aço da cadeia da construção civil. O

uso das estruturas de concreto armado é muito difundido no Brasil o que

explica o grande consumo e a importância dos vergalhões para a engenharia

brasileira.

Participação no Mercado da Construção Civil

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

100,00%

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Estruturas de Concreto Armado

Estruturas Metálicas

Figura 3.4 – Participação dos sistemas estruturais na construção civil brasileira

de 1999 a 2007. Adaptado CBCA (2009).

3.2.2 Auto-revenimento Aplicado aos Vergalhões para Construção Civil

Segundo Simon et al. (1984), quando se refere ao processo de

fabricação de barras de aço destinadas à construção civil e à indústria de uma

forma geral, possuindo alto limite de escoamento e boa ductilidade, existem

dois métodos as quais se podem fabricá-las.

No primeiro método, o material, em forma de tarugos (também

denominados “billets”), é laminado a quente, com subsequente resfriamento ao

ar até a temperatura ambiente. Neste método, é comum o aço possuir um teor

de carbono elevado (0,4%), o que gera prejuízo em suas características de

soldabilidade. Utiliza-se então adições variadas de elementos de liga (Nióbio e

Vanádio) com o objetivo de reduzir o teor de carbono e melhorar a capacidade

de soldagem das barras. Porém, isto implica em um aumento de custos do

material.

No segundo método as barras são encruadas por trabalho a frio após o

processo de laminação. A resistência ao escoamento é aprimorada por

acréscimos na quantidade de deformação no aço, possibilitando a produção de

barras com elevada resistência e excelente soldabilidade, porém, também

possuem um acréscimo nos custos devido a este processo. (FILHO, 2004).

Segundo Simon et al. (1984), de modo a evitar os inconvenientes

gerados pelos métodos alternativos, a partir de década de 70, começaram a

surgir os primeiros projetos de sistemas de tratamentos térmicos de

vergalhões. Este método inovador inseriu no campo da siderurgia uma

alternativa altamente eficiente e rentável se comparado com os métodos até

então existentes.

Simon et al. (1984) menciona que posterior aos primeiros testes

experimentais realizados em laboratório no Centre de Recherches

Metallurgiques (C.R.M.) em Liege, Bélgica, surgem em 1975, as primeiras

instalações industriais.

Estas instalações referem-se ao sistema denominado Tempcore, que foi

um dos primeiros a ser desenvolvido com o conceito de resfriamento de barras

com água. O nome dado foi escolhido para ilustrar o fato de que a camada

martensítica é revenida (em inglês “TEMPered”) pelo calor proveniente do

centro (em inglês “CORE”) da barra após estágio de têmpera superficial. A

primeira instalação foi na Usina Siderúrgica de Schifflange em 1975, e

posteriormente diversas siderúrgicas na Bélgica, Europa, estendendo-se a

diversas partes do mundo. (SIMON et al., 1984).

Segundo Economopoulos et al. (1975), basicamente o processo

Tempcore consiste em um tratamento térmico especial das barras de aço,

realizado após o último passe de laminação, o qual se divide em três etapas

básicas.

O vergalhão ao deixar a última cadeia de laminação passa através de

uma série de canhões com sistema de resfriamento em água, onde são

resfriadas bruscamente pelo contato com um fluxo de água dirigido no mesmo

sentido da barra, passando a temperatura superficial da barra de cerca de 1000

ºC para valores próximos de 300 ºC. (RODRIGUES et al., 1993).

Neste instante ocorre uma têmpera da camada superficial da barra de

aço transformando-se em martensita, enquanto o centro permanece

austenítico. A quantidade de martensita transformada cresce do centro para a

extremidade da barra. (SIMON et al., 1984).

Ainda segundo Simon et al. (1984), quando o vergalhão deixa o sistema

de resfriamento, surge um gradiente de temperaturas ao longo da seção

transversal da barra e o calor proveniente do seu centro aquece a camada de

martensita, ocorrendo um auto-revenimento. Por último, no leito de estocagem,

o centro da barra, austenítico, resfria-se lentamente até a temperatura

ambiente, transformando-se em ferrita e perlita.

Na figura 3.5 pode-se visualizar as regiões afetadas através da

transferência de calor citada acima.

Figura 3.5 – Corte em seção transversal de vergalhão com tratamento térmico

superficial. (FILHO, 2004).

Considerando três estágios de fabricação, têmpera da camada

superficial, auto-revenimento da martensita e a transformação do centro do

vergalhão, observa-se como principais parâmetros de controle do processo a

taxa de vazão de água durante o resfriamento, o tempo necessário para

realizar a têmpera e a temperatura de revenimento das barras no leito de

estocagem. (SIMON et al., 1984).

Ainda segundo ele, existe uma interdependência entre estes parâmetros,

sendo a temperatura de revenimento a variável de controle do processo, uma

vez que terá influência direta nas propriedades mecânicas do aço.

Nos estudos de Economopoulos et al. (1975) e Simon et al. (1984) esta

interdependência é comprovada, onde é apresentado o aumento da resistência

mecânica com o decréscimo na temperatura de revenimento, ou com o

aumento da taxa de vazão de água durante o resfriamento das barras de aço,

cujas composições químicas podem assumir padrões diferentes.

Ao apresentar a figura 3.6 podemos perceber a rápida evolução de

utilização do sistema de tratamento térmico de barras desde sua implantação

na década de 70.

Figura 3.6 – Evolução da produção de vergalhões (em milhões de toneladas/ano)

com a utilização do processo Tempcore. (SIMON et al., 1984).

Segundo Filho (2004), nos anos seguintes (entre 1980 e 1990), os

sistemas de tratamentos térmicos se tornaram uma solução popular e viável

para fabricação de barras nervuradas. Tendo em vista a vantagem referente ao

custo de produção comparado aos processos de fabricação através da adição

de elementos de liga ou deformação plástica a frio, mais de cinqüenta

companhias em todo mundo adotaram esta técnica inovadora que surgia no

mercado.

O desenvolvimento e popularização da tecnologia de produção de

vergalhões pelo processo de auto-revenimento possibilitou um aumento

gradual na produção mundial saltando da produção de trinta mil toneladas no

ano 1974 em todo o mundo, a três milhões de toneladas somente no Brasil em

2004, segundo IBS (2009).

3.2.3 Principais Sistemas de Tratamento Térmico de Auto-revenimento

Segundo Filho (2004), os sistemas de resfriamento controlado em linhas

de laminação a quente são processos de tratamento térmico superficial de

barras denominados sistemas QTB (Quenching and Tempering Bars).

Dentre os principais sistemas de tratamento térmico para a produção de

vergalhões em linha com leito de resfriamento, destacam-se o Tempcore e o

Thermex. Estes sistemas, por sua vez, são semelhantes no conceito e nas

instalações usadas, diferindo em detalhes construtivos e de processos, mas, no

entanto, com idênticos fenômenos associados.

Ainda segundo Filho (2004), os tubos de resfriamento são construídos

de forma modular ou fixa (para o caso de Tempcore ou Thermex

respectivamente), variando suas características e dimensões em função da

faixa de bitolas de vergalhão laminado, da velocidade de saída do laminador,

da temperatura das barras laminadas, vazão de água disposta, assim como

outros fatores.

Conforme a faixa de bitolas e as respectivas velocidades de saída do

laminador, são usados módulos de tubos no Tempcore (ou canhões no caso do

sistema Thermex). Ambos apresentam o dimensionamento adequado para

promover uma velocidade de resfriamento eficiente de modo a atribuir ao

material às características desejadas nas barras recém laminadas.

3.2.3.1 Sistema Tempcore

Segundo Filho (2004), o processo de tratamento térmico em linha

tempcore é realizado no interior de tubos adequadamente projetados, onde a

barra, após o último passe de laminação entra em contato com água sob

pressão, sofrendo ali um rápido e intenso resfriamento superficial, a fim de

obter uma camada superficial endurecida.

Ainda segundo ele, o núcleo da barra, que permanece quente, reaquece

esta camada endurecida e promove o seu revenimento para diminuir a sua

dureza. Então, o vergalhão obtém uma camada superficial com alto limite de

escoamento proveniente da martensita revenida e um núcleo com alta

ductilidade devido à microestrutura ferrita-perlita fina.

Nessas condições, a estrutura de uma camada superficial da barra sofre

transformação de austenita para martensita. Simultaneamente com o

resfriamento dessa camada superficial da barra, seu núcleo apresenta um

resfriamento mais lento, mantendo sua estrutura austenítica, durante o tempo

em que a região superficial está sendo resfriada rapidamente no interior dos

tubos com água, isto é, até o final da fase 1 do tratamento, conforme verificado

na figura 3.7.

Figura 3.7 – Curva de variação de temperatura da barra para diferentes posições

de raio durante o processo de tratamento térmico superficial. (FILHO, 2004).

Quando o material deixa de ser resfriado nos tubos com água, a curva

de resfriamento superficial se interrompe e essa camada da barra passa a ser

reaquecida pelo calor armazenado ainda no núcleo. Essa parte correspondente

à fase 2 do tratamento, até o ponto em que toda a seção fica praticamente com

a mesma temperatura. (FILHO, 2004).

Desse ponto em diante, toda a seção da barra segue se resfriando ao ar,

mantendo a mesma taxa de resfriamento, seguindo a curva de variação de

temperatura que corresponde a terceira e última fase do tratamento.

3.2.3.2 Sistema Thermex

Segundo Filho (2004), o sistema Thermex por sua vez apresenta uma

facilidade de operação e praticamente não requer trabalho operacional durante

seu funcionamento.

Neste sistema são utilizados tubos, também denominados canhões,

onde a água troca calor com as barras tendo seu fluxo no mesmo sentido de

laminação. Este sistema de troca térmica garante, por sua vez, que a barra

tenha um resfriamento homogêneo em sua superfície, para garantir suas

propriedades mecânicas ao final do processo. (ALONSO, 2006).

Segundo Alonso (2006), o sistema Thermex apresenta um

direcionamento mais estável da barra através dos tubos dos canhões e uma

redução da temperatura do leito de resfriamento, melhorando as condições de

operação permitindo assim uma menor quantidade de água em relação aos

demais sistemas.

Ainda segundo ele, o mesmo disponibiliza conjunto de bombeamento de

retorno, recalque e reservatório de água reduzidos em relação aos demais

sistemas, com facilidade de trocas para produção com sistemas com e sem a

utilização de água.

Segundo Filho (2004), o sistema Thermex de resfriamento apresenta um

dispositivo de controle baseado na medição de pressão e temperaturas. Além

destes, são utilizados outros controladores, previamente dispostos nas demais

etapas do processo de laminação. Os principais itens e parâmetros controlados

relevantes à garantia do processo estão descritos a seguir:

• Temperatura da barra no processo de laminação;

• Temperatura de equalização da barra no leito de resfriamento;

• Pressão de água da linha de recalque do sistema;

• Temperatura da água de entrada;

• Temperatura da água de retorno;

• Velocidade de laminação;

• Controle de níveis dos reservatórios de água;

• Controle da torre de resfriamento de água do sistema.

As medições de temperaturas da água de entrada e retorno do sistema

fornecem as informações necessárias para o funcionamento da torre de

resfriamento.

Do mesmo modo, a temperatura das barras durante o processo de

laminação serve como parâmetro para controle e regulagem do forno de

reaquecimento.

De acordo com Economopoulos et al. (1975) e Simon et al. (1984), o

principal fator que deve ser controlado no processo de resfriamento de barras é

a temperatura de equalização das barras na chegada do leito de resfriamento.

Com o controle deste parâmetro, pode-se garantir a funcionalidade do sistema,

tendo em vista que a mesma é função de todos os outros itens de controle e

parâmetros de processo mencionados.

Tamm (2003) apresenta um gráfico comparativo entre as curvas de

temperatura superficial das barras para os sistemas Thermex e Tempcore,

conforme apresentado na figura 3.8. Através da mesma, pode-se verificar que

a variação existente entre os dois sistemas é basicamente referente à

velocidade de resfriamento superficial, o qual é mais intenso no sistema

Thermex.

Ainda segundo ele, o mesmo é dado em função deste projeto objetivar

operação em alta pressão em contraposição ao sistema Tempcore que visa

operação a partir dos níveis de vazão de injeção de água, garantindo uma

maior transferência de calor no interior dos tubos de refrigeração.

Figura 3.8 – Comparativo entre sistema Thermex e Tempcore – curvas de

temperatura superficial. (TAMM, 2003).

Economopoulos et al. (1975) e Simon et al. (1984) verificaram a

existência da interdependência entre os parâmetros, vazão de água durante o

resfriamento, tempo necessário para realizar a têmpera e temperatura de

revenimento das barras no leito, sendo que a temperatura de revenimento é a

variável de controle de processo, uma vez que esta tem uma influência direta

nas propriedades mecânicas do aço. Os mesmos autores apresentam dados

referentes ao aumento da resistência mecânica com o decréscimo da

temperatura de revenimento.

3.2.4 Características Mecânicas dos Vergalhões Auto-Revenidos

Segundo Bauer (1994), em relação às barras utilizadas na construção

civil, de acordo com o processo de fabricação, podemos dividir em dois grupos:

classe A, que são as barras laminadas a quente, com escoamento definido

caracterizado por patamar no diagrama tensão-deformação e os classe B, que

são as barras encruadas por deformação a frio, com tensão de escoamento

convencionada em uma deformação permanente de 0,2%, objeto do presente

estudo.

Segundo os estudos de Economopoulos et al. (1975), vergalhões

submetidos ao processo de resfriamento denominado Tempcore possuíam

grandes incrementos de resistência devido a este processo se comparado com

os demais. Naquela época, ele mostrou em seus estudos que a tensão de

escoamento destes vergalhões era da ordem de 500 MPa e o limite de

resistência variava de 585 MPa a 660 MPa, considerando que os testes foram

feitos com a seção completa do vergalhão. Além disso, os vergalhões

possuíam boa ductilidade, uma propriedade mecânica primordial para sua

utilização na construção civil.

3.2.4.1 Propriedades Mecânicas

Em seus estudos, Silva et al. (1994), na investigação das propriedades

mecânicas de barras de aço fabricadas pelo processo Tempcore, chegou a

resultados da ordem de 610 MPa para a tensão de escoamento e 750 MPa

para a tensão máxima para barras de 10mm de diâmetro. Já para as barras de

12,5mm, seus estudos mostraram resultados da ordem de 570 MPa para a

tensão de escoamento e 700 MPa para a tensão máxima.

Silva et al. (1994) ainda analisou o comportamento mecânico das barras

de 20mm e 22,5mm de diâmetro chegando aos seguintes resultados

respectivamente, 600 MPa e 605 MPa para a tensão de escoamento e 730

MPa e 740 MPa para a tensão máxima.

Ele analisou ainda o alongamento dos vergalhões chegando a valores

da ordem de 13,1 a 16,5 (%).

Nikolaou (2005) também analisou as propriedades mecânicas de

vergalhões fabricados pelo processo de resfriamento Tempcore, estudando

diferentes variações na composição química do aço, chegou a valores de 570

MPa a 597 Mpa para a tensão de escoamento e 665 MPa a 692 MPa para a

tensão máxima, avaliando barras de 8 a 14mm de diâmetro.

Ainda em seus experimentos, Nikolaou (2005) chegou a valores de

alongamento da ordem de 20 a 24%.

Riva et al. (2001) em seus experimentos também chegou a valores bem

satisfatórios para as propriedades mecânicas dos vergalhões fabricados pelo

processo Tempcore. Ele chegou a valores da ordem de 535 MPa para a tensão

de escoamento e 635 MPa para a tensão máxima, avaliando barras de 16mm

de diâmetro e 550 MPa para a tensão de escoamento e 650 MPa para a tensão

máxima avaliando barras de 24mm de diâmetro.

Em relação ao mercado brasileiro, usinas siderúrgicas fabricantes de

vergalhões como a Gerdau anunciam em suas especificações técnicas que

seus vergalhões possuem, de forma geral, 500 MPa de tensão de escoamento

e 540 MPa para a tensão máxima que as barras suportam, neste caso eles

consideram apenas que a tensão máxima é 8% superior a tensão de

escoamento. Outro dado informado pela empresa é que o alongamento

esperado para os seus vergalhões é da ordem de 8%.

Já a Votorantim Siderúrgica divulga em seu manual técnico informações

bem parecidas, que seus vergalhões possuem, de forma geral, 500 MPa de

tensão de escoamento e 550 MPa para a tensão máxima que as barras

suportam, é que o alongamento esperado para os seus vergalhões é da ordem

de 8%.

Na prática, conforme demonstrado acima, encontramos valores bastante

superiores aos informados pelos fabricantes, tanto em termos de resistência

mecânica quanto para o alongamento. Os valores informados por eles são

apenas uma referência mínima de valores que podem ser encontrados.

3.2.4.2 Relação Dureza – Temperatura de Revenimento

Rodrigues et al. (1993) em seus experimentos traçou o perfil de durezas

em secção transversal de vergalhões de aço fabricados pelo processo

Tempcore, ele utilizou neste experimento uma barra de 22 mm de diâmetro e o

resultado pode ser visto na figura 3.9.

A partir dos valores médios de microdureza Vickers

calculados para

diversas secções transversais, sujeitas às diferentes temperaturas de

revenimento, foi utilizado o método dos mínimos quadrados, onde se obteve a

curva de ajuste para os dados mostrado a seguir.

Figura 3.9 - Perfil de Durezas em secção transversal de barra de aço submetida

ao processo Tempcore para barra de 22 mm. (RODRIGUES et al.,1993).

Rodrigues et al. (1993) ressaltam ainda a importância de se conhecer a

temperatura de revenimento, pois é uma importante variável de controle no

processo de fabricação e obtenção de resistência para os vergalhões auto-

revenidos.

Simon et al. (1984) comenta que a dureza do aço submetido ao

processo Tempcore é uma função da temperatura de revenimento, assim

conhecer a distribuição destas temperaturas ao longo da secção transversal da

barra, durante o processamento, garante uma melhor previsão para possíveis

combinações entre as propriedades mecânicas finais do aço e os parâmetros

do processo Tempcore, necessários à fabricação, segundo Rodrigues et al.

(1993).

Para determinação da temperatura de revenimento do material, foram

realizados ensaios em barras da mesma bitola, submetendo-as ao

recozimento, com tratamento térmico de têmpera e posterior revenimento a

diferentes temperaturas, como pode ser visto na figura 3.10.

Figura 3.10 - Perfil de temperaturas de revenimento em secção transversal de

barra de aço submetida ao processo Tempcore para barra de 22 mm.

(RODRIGUES et al., 1993).

A figura 3.11 apresenta os resultados dos perfis de microdureza Vickers

com comparativo entre bitolas de CA50, obtidos por Filho (2004) e Nikolau et

al. (2004), para amostras de barras de 8 mm a 25 mm. Verifica-se, que de uma

forma geral, todas as amostras apresentam o mesmo perfil de dureza

normalizado.

Figura 3.11 – Perfis de dureza normalizado de barras CA50. Adaptado Filho

(2004).

3.2.5 Vantagens do Auto-revenimento para a Construção Civil

Segundo Filho (2004), durante várias décadas, o projeto de estruturas

de concreto era baseado em conceitos referentes à análise de tensões, ou

seja, assumia-se que as cargas de serviço existentes nas estruturas deveriam

induzir somente tensões que estivessem na região elástica do material. Neste

caso, a faixa de segurança no projeto das estruturas era definida em termos da

relação entre tensões de serviço e o campo de escoamento das barras de aço

nervuradas conforme a figura 3.12 (a).

Simon et al. (1984) referencia os trabalhos de pesquisa realizados em

1980, pelo European Committee four Concrete (C.E.B.), no qual se concluiu

que o conceito baseado na análise e cálculo de tensões de vergalhões não era

suficiente, pois, em várias estruturas, deformações plásticas localizadas

necessitam ser absorvidas sem que, no entanto, ocorram falhas.

Nestas circunstâncias, a margem de segurança de uma edificação

deveria ser expressa em termos da relação de deformação admissível,

conforme verificado na figura 3.12 (b), referindo-se a relação entre a

deformação plástica sujeita a ocorrer e o alongamento das barras nervuradas.

Figura 3.12 - Conceitos de análise de faixas de segurança na fabricação de aços

para construção civil. (FILHO, 2004).

A partir das novas demandas emergentes, conduziu-se a definição de

conceitos modernos para vergalhões, com elevada resistência, soldabilidade e

ductilidade, cujas características de fabricação permanecem até a atualidade.

Já Alonso (2006) destaca que os pontos mais importantes na produção

do vergalhão de aço CA-50 referem-se ao seu carbono equivalente, e a

obtenção de dois tipos de microestruturas localizadas em regiões distintas, ou

seja, na camada superficial e no núcleo da barra nervurada. O controle do

carbono equivalente é importante, pois aço com baixos teores de carbono,

manganês e outros elementos químicos facilitam a execução de emenda

soldada, recurso muito utilizado na construção civil.

Segundo Filho (2004), a utilização destes sistemas de auto-revenimento

proporciona uma otimização do processo de laminação de uma forma geral,

sendo considerada como uma técnica economicamente viável de utilização em

usinas siderúrgicas.

A redução da temperatura das barras na saída da laminação é um dos

principais fatores associados à redução de interrupções e, conseqüentemente

à melhoria no processo produtivo, tendo em vista que as barras após o

tratamento térmico estão mais rígidas em decorrência da redução de sua

temperatura.

Ainda segundo Filho (2004), sem os sistemas de resfriamento, as

mesmas permaneceriam a altas temperaturas (temperaturas de laminação a

quente), e por conseqüência, apresentariam uma baixa resistência e uma

grande facilidade de deformação, se comparadas às propriedades do aço a

temperatura ambiente.

Desta forma, a possibilidade de operação com a chegada do material

sob as condições anteriormente mencionadas possibilita uma considerável

redução de refugo de material, além de fornecer um diferencial em qualidade

tendo em vista o aspecto mais homogêneo e compacto do feixe, aqui

considerado como etapa final do processo de laminação.

Capítulo 4

4 MATERIAIS E MÉTODOS

Este projeto de pesquisa foi executado com vergalhões de aço

nervurado para construção civil CA-50.

As amostras dos vergalhões foram caracterizadas por meio de

microscopia ótica e eletrônica de varredura, a fim de se obter informações

sobre a influência do tratamento térmico na microestrutura do aço.

Também foram realizados ensaios mecânicos de microdureza e tração,

com a intenção de se verificar o comportamento mecânico das camadas

concêntricas formadas no aço provenientes do auto-revenimento.

Para facilitar a compreensão dos procedimentos adotados nesta

pesquisa foram elaborados um fluxograma simplificado, conforme pode ser

visto na figura 4.1 e um fluxograma mais detalhado conforme pode ser visto na

figura 4.2.

Amostras de Vergalhão Ø

6.3, 8.0, 10.0, 12.5, 16.0, 20.0 e 25.4 mm

Ensaio de Tração

6.3, 8.0, 10.0, 12.5, 16.0, 20.0 e 25.4 mm

Microscopia Eletrônica de Varredura

6.3, 8.0, 10.0, 12.5, 16.0, 20.0 e 25.4 mm

Dureza Microvickers

6.3, 8.0, 10.0, 12.5, 16.0, 20.0 e 25.4 mm

Metalografia

6.3, 8.0, 10.0, 12.5, 16.0, 20.0 e 25.4 mm

Descascamento da Amostra

20.0 mm

Ensaio de Tração

20.0 mm

Curvas tensão-deformação

20.0 mm

Figura 4.1 – Fluxograma simplificado do projeto de pesquisa.

Fluxograma do Projeto de Pesquisa

Primeira Fase - Caracterização Micro-Estrutural

Amostras de Vergalhão Ø

6.3, 8.0, 10.0, 12.5, 16.0, 20.0

e 25.4 mm

Embutimento

Ampliação de 100 e 500 vezes em 5 regiões

Lixamento / Polimento

Ataque com Nital 2%

Metalografia

Amostra semi-atacada (polimento)

Distância de 0,45 milímetros entre pontos

Carga de 500 gramas

Dureza Microvickers

Microdureza

Polimento

Ampliação de 1000 e 3000 vezes em 3 regiões

Amostra atacada (Nital 2%)

MEV

Determinação do descascamento

Segunda Fase - Ensaios de Tração

Determinação do limite de resistência

Determinação do alongamento

Amostra integra

Redução do diâmetro de 20 mm para 17 mm

Redução do diâmetro de 20 mm para 12 mm

Redução do diâmetro de 20 mm para 14 mm

Redução do diâmetro de 20 mm para 16 mm

Descascamento

Amostras de Vergalhão Ø

6.3, 8.0, 10.0, 12.5, 16.0, 20.0

e 25.4 mm

Determinação do limite de resistência

Determinação do alongamento

Redução do diâmetro de 20 mm para 8 mm

Redução do diâmetro de 20 mm para 10 mm

Amostra de Vergalhão Ø

20.0 mm

Terceira Fase - Curvas Tensão-Deformação

Figura 4.2 – Fluxograma completo do projeto de pesquisa.

4.1 MATERIAIS

Os materiais utilizados nesta pesquisa foram adquiridos no mercado

sendo escolhidas para os ensaios as barras de 6,3mm, 8,0mm, 10,0mm,

12,5mm, 16mm, 20,0mm e 25mm de diâmetro, mais comumente utilizadas na

construção civil.

As amostras dos vergalhões foram adquiridas de um revendedor da

Companhia Siderúrgica Votorantim, fabricadas na Usina de Barra Mansa - RJ,

com certificado de qualidade da usina, (em anexo). As amostras do aço foram

produzidas pelo processo de auto-revenimento, e serão do aço CA-50.

A composição química aproximada dos vergalhões utilizados nesta

pesquisa pode ser vista na tabela 4.1.

Tabela 4.1 – Composição química (% em peso) do aço estudado

C Mn P S Si

0,24 0,89 0,029 0,024 0,25

4.2 MÉTODOS

Inicialmente todas as amostras foram caracterizadas a partir dos ensaios

metalográficos, microscópicos e de microdureza Vickers, que serviram de base

para evidenciar as camadas concêntricas geradas a partir do tratamento

térmico que o aço sofreu, ou seja, definindo o diâmetro destas camadas e com

isso definir quais amostras seriam usinadas e quais diâmetros seriam utilizados

nesta usinagem, ou seja, o descascamento das amostras.

Ainda na fase de caracterização, todas as amostras foram submetidas à

microscopia eletrônica de luz transmitida e de varredura para evidenciar a

variação na micro-estrutura do aço e juntamente com os resultados dos perfis

de microdureza Vickers, definir o planejamento dos ensaios mecânicos.

Após a etapa de caracterização, a amostra de 20mm foi escolhida para o

descascamento em função dos resultados obtidos com as microscopias e

também do seu perfil de microdureza, sendo submetida ao ensaio de tração a

fim de se obter a curva de tensão x deformação.

Assim, as amostras de 20mm foram usinadas, e seu diâmetro foi

reduzido para 8mm, 10mm, 12mm, 14mm, 16mm e 17mm, e o ensaio de

tração foi executado obtendo-se as curvas de tensão x deformação verdadeiras

para as amostras.

4.2.1 Metalografia

Para a identificação das camadas existentes nas barras em decorrência

do tratamento térmico superficial foi utilizada a caracterização metalografica de

todas as amostras. O procedimento de preparação das amostras consistiu no

corte, embutimento, lixamento mecânico, polimento com alumina 1µm e ataque

com Nital (2%).

4.2.2 Microscopia Ótica

Após a preparação, as amostras foram analisadas em um microscópio

de luz transmitida, OLYMPUS CH30 - Leica DFC 290, conforme pode ser visto

na figura 4.3, com aproximações da ordem de 200 e 500 vezes em cinco

regiões distintas ao longo do diâmetro da amostra, isto serviu para demonstrar

as diferenças na microestrutura das amostras e a identificação das camadas

causadas pelo tratamento térmico sofrido na usina.

As amostras também foram analisadas em uma Lupa Estereoscópica,

ZEISS com aproximação de 1,25 e 1,60 vezes, figura 4.4.

Figura 4.3 – Microscópio utilizado na caracterização das amostras.

Figura 4.4 – Lupa estereoscópica utilizada na caracterização das amostras.

4.2.3 Microdureza Vickers

Em um segundo momento, ainda na fase de caracterização, todas as

amostras foram polidas com alumina 1µm e novamente atacadas com Nital

(2%), em seguida foram levemente polidas com alumina 1µm, para que fosse

possível a visualização e fotografia das amostras, e submetidas ao ensaio de

microdureza Vickers, sendo feito dois perfis de dureza em cada amostra um

perfil perpendicular ao outro percorrendo todo o diâmetro das amostras,

conforme pode ser visto na figura 4.5.

Figura 4.5 – Perfis de microdureza Vickers avaliados.

Para este experimento foi utilizado o equipamento de microdureza

automatizado Future Tech modelo FM-700, figura 4.6, com a carga de 500

gramas para a penetração no aço, observando uma distância de

aproximadamente 0,450 milímetros entre pontos de penetração, figura 4.7. Os

resultados obtidos com os perfis de microdureza das amostras auxiliaram na

definição de quais amostras seriam utilizadas na fase final da pesquisa e quais

diâmetros seriam utilizados no descascamento dos corpos de prova, ou seja, a

usinagem para redução do diâmetro das amostras.

Na figura 4.8 podemos ver um detalhe da impressão deixada na amostra

pelo ensaio de microdureza Vickers com um aumento de 1000 vezes.

Figura 4.6 – Equipamento de microdureza.

Figura 4.7 – Perfis perpendiculares de microdureza Vickers, barra de 8mm.

Figura 4.8 – Detalhe da impressão deixada na amostra pelo ensaio de

microdureza Vickers, aumento de 1000 vezes.

4.2.4 Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV

Nesta fase todas as amostras foram novamente polidas com alumina

1µm e atacadas por um tempo um pouco maior com Nital (2%) a fim de que

ficassem em boas condições para a análise no MEV e as imagens geradas

fossem de boa qualidade.

O equipamento utilizado foi o Microscópio Eletrônico de Varredura,

marca JEOL, modelo JSM 6360LV, com aproximação máxima de 300.000

vezes, como pode ser visto na figura 4.9. Porém, por se tratar de amostras de

aço, a aproximação escolhida foi da ordem de 1000 e 3000 vezes, em três

regiões distintas ao longo do diâmetro de todas as amostras.

Figura 4.9 – Microscópio eletrônico de varredura.

4.2.5 Ensaios de Tração

Após a etapa de caracterização, foi definido que apenas a barra de

20mm de diâmetro seria utilizada na parte final da pesquisa em virtude do

tratamento térmico superficial detectado na etapa de caracterização.

Após a definição do uso da barra de 20mm, as amostras foram cortadas

com 30cm de comprimento, e uma faixa de 10cm de comprimento foi usinada

na região central dos corpos de prova, com 8mm, 10mm, 12mm, 14mm, 16mm

e 17mm de diâmetro, conforme pode ser visto nas figuras 4.10 e 4.11. Os

ensaios de tração foram executados em uma máquina Mohr Federhaff

Losenhausen modelo UPD 60 EJ573, figuras 4.12 e 4.13, com capacidade de

carga de 60 toneladas e dotada de um extensômetro eletrônico encarregado de

fazer as medições das deformações durante o ensaio.

Figura 4.10 – Usinagem do corpo de prova, torno Nardini-Ms 175E.

Figura 4.11 – Corpos de prova usinados.

Ø20mm Ø17mm Ø16mm Ø14mm Ø12mm

Ø10mm

Ø8mm

Figura 4.12 – Ensaio de tração utilizando a máquina Mohr Federhaff

Losenhausen (UIT).

Figura 4.13 – Detalhe do extensômetro eletrônico utilizados nos ensaios.

4.2.6 Obtenção das curvas tensão-deformação

Para a obtenção das curvas de tensão-deformação os dados extraídos

da máquina de tração foram colocados em planilhas, tratados para se obter as

curvas de tensão verdadeira-deformação verdadeira e plotados em gráficos

individualizados.

Posteriormente, a parte elástica da deformação foi retirada e novas

curvas foram plotadas. No mesmo gráfico também foi plotada a curva de ajuste

teórico, sendo sua equação indicada. Este procedimento foi feito para todas as

amostras ensaiadas.

Após a análise das curvas foram elaborados mais dois gráficos, o

primeiro com as curvas da deformação plástica para as amostras de 20mm e

17mm de diâmetro juntamente com suas curvas de ajuste, e o segundo gráfico

foi simulado uma terceira curva representando o comportamento da camada

retirada da barra de 17mm, chamada de camada Z.

A curva da camada Z foi obtida pela regra das misturas utilizando como

referência as equações de ajuste das amostras de 20mm e 17mm.

Capítulo 5

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados obtidos utilizando-se os métodos e os materiais descritos

no Capítulo 4 são apresentados em cinco diferentes grupos: resultados

experimentais de microscopia ótica, microdureza Vickers, microscopia

eletrônica de varredura e ensaios de tração, além da modelagem teórica

utilizada para analisar os resultados experimentais.

No primeiro grupo são apresentadas todas as micrografias realizadas

para os materiais analisados, ao todo foram feitas 70 fotografias da

microestrutura das amostras que possibilitaram evidenciar as diferenças no

tratamento térmico sofrido pelo aço em função do seu diâmetro. No segundo

grupo são apresentados os perfis de microdureza das amostras, tendo sido

feito dois perfis para cada diâmetro analisados.

Já no terceiro grupo são apresentadas as 42 fotografias realizadas no

microscópio eletrônico de varredura ainda na fase de caracterização do

material. Na quarta fase os resultados dos ensaios de tração são apresentados

e discutidos.

No final é discutido os resultados da modelagem teórica obtida a partir

das curvas tensão-deformação.

5.1 Microscopia Ótica e Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV

Para a análise microscópica foi definida uma separação do vergalhão

em cinco regiões distintas, camadas concêntricas, a fim de que fosse possível

detectar variações microestruturais no aço em virtude do tratamento térmico

recebido pelos vergalhões na usina. Após a definição das cinco regiões foi feita

uma fotografia para cada região com aproximação de 200 e 500 vezes para

todas as amostras.

Já para a análise via microscópio eletrônico de varredura foi definida

uma separação do vergalhão em três regiões distintas, camadas concêntricas.

Após esta definição foram feitas uma fotografia para cada região com

aproximação de 1000 e 3000 vezes para todas as amostras.

Nas figuras 5.1 a 5.4, 5.29 e 5.30 são mostradas as imagens obtidas da

microestrutura para a amostra do vergalhão de 6,3mm de diâmetro, podemos

notar que na borda existe uma pequena camada de martensita revenida, e em

todo o restante aparece uma camada aparentemente única formada por perlita

e ferrita.

Nas figuras 5.5 a 5.8, 5.31 e 5.32 são mostradas as imagens obtidas da

microestrutura para a amostra do vergalhão de 8,0mm de diâmetro, e podemos

notar um comportamento bem semelhante ao obtido para a amostra de 6,3mm

de diâmetro, ou seja, que na borda a existência de uma pequena camada de

martensita revenida, e em todo o restante aparecendo uma camada

aparentemente única formada por perlita e ferrita.

Este comportamento segue para as amostras de 10mm e 12,5mm como

pode ser visto nas figuras 5.9 a 5.16 e 5.33 a 5.36.

Já para a amostra de 16mm podemos notar uma mudança no

comportamento, e a partir das figuras 5.17 a 5.20, 5.37 e 5.38, podemos notar

que em todo o diâmetro da amostra aparece apenas uma camada formada por

ferrita e perlita com uma muito pequena cama de martensita revenida nas

bordas.

Para a amostra de 20mm, como pode ser notado nas figuras 5.21 a

5.24, 5.39 e 5.40 o tratamento térmico ficou mais próximo do esperado para o

processo de auto-revenimento, ou seja, a borda junto a superfície do vergalhão

constituída por martensita revenida, a região intermediária com a formação de

bainita com a presença de traços de martensita, ferrita e perlita e com o núcleo

da amostra constituído por perlita e ferrita.

E finalmente para a amostra de 25,4mm podemos notar um

comportamento semelhante à amostra de 20mm, porém com uma camada

mais fina de martensita revenida junto a borda da amostra, conforme visto nas

figuras 5.25 a 5.28, 5.41 e 5.42.

a) Barra de 6,3mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

d) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.1 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 6,3 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

b) Barra de 6,3mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.2 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 6,3 mm, b) Região 4, c)

Região 5.

a) Barra de 6,3mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

d) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.3 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 6,3 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 6,3mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.4 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 6,3 mm, b) Região 4, c)

Região 5.

a) Barra de 8,0mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

d) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.5 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 8,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 8,0mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.6 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 8,0 mm, b) Região 4, c)

Região 5.

a) Barra de 8,0mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

d) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.7 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 8,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 8,0mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.8 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 8,0 mm, b) Região 4, c)

Região 5.

a) Barra de 10mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

d) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.9 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 10,0 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 10mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.10 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 10,0 mm, b) Região 4,

c) Região 5.

a) Barra de 10mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

d) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.11 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 10,0 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 10mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.12 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 10,0 mm, b) Região 4,

c) Região 5.

a) Barra de 12,5mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

d) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.13 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 12,5 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 12,5mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.14 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 12,5 mm, b) Região 4,

c) Região 5.

a) Barra de 12,5mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

d) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.15 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 12,5 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 12,5mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.16 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 12,5 mm, b) Região 4,

c) Região 5.

a) Barra de 16mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

d) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.17 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 16,0 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 16mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.18 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 16,0 mm, b) Região 4,

c) Região 5.

a) Barra de 16mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

d) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.19 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 16,0 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 16mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.20 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 16,0 mm, b) Região 4,

c) Região 5.

a) Macrografia 20mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

d) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.21 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 20,0 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3.

a) Macrografia 20mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.22 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 20,0 mm, b) Região 4,

c) Região 5.

a) Macrografia 20mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

d) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.23 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 20,0 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3.

a) Macrografia 20mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.24 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 20,0 mm, b) Região 4,

c) Região 5.

a) Barra de 25,4mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

d) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.25 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 25,4 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 25,4mm

b) Microestrutura (200 vezes)

c) Microestrutura (200 vezes)

Figura 5.26 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 25,4 mm, b) Região 4,

c) Região 5.

a) Barra de 25,4mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

d) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.27 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 25,4 mm, b) Região 1,

c) Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 25,4mm

b) Microestrutura (500 vezes)

c) Microestrutura (500 vezes)

Figura 5.28 – Micrografia da seção transversal. a) Barra de 25,4 mm, b) Região 4,

c) Região 5.

a) Barra de 6,3mm

b) Microestrutura (1000 vezes)

c) Microestrutura (1000 vezes)

d) Microestrutura (1000 vezes)

Figura 5.29 – MEV da seção transversal. a) Barra de 6,3 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 6,3mm

b) Microestrutura (3000 vezes)

c) Microestrutura (3000 vezes)

d) Microestrutura (3000 vezes)

Figura 5.30 – MEV da seção transversal. a) Barra de 6,3 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 8,0mm

b) Microestrutura (1000 vezes)

c) Microestrutura (1000 vezes)

d) Microestrutura (1000 vezes)

Figura 5.31 – MEV da seção transversal. a) Barra de 8,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 8,0mm

b) Microestrutura (3000 vezes)

c) Microestrutura (3000 vezes)

d) Microestrutura (3000 vezes)

Figura 5.32 – MEV da seção transversal. a) Barra de 8,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 10mm

b) Microestrutura (1000 vezes)

c) Microestrutura (1000 vezes)

d) Microestrutura (1000 vezes)

Figura 5.33 – MEV da seção transversal. a) Barra de 10,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 10mm

b) Microestrutura (3000 vezes)

c) Microestrutura (3000 vezes)

d) Microestrutura (3000 vezes)

Figura 5.34 – MEV da seção transversal. a) Barra de 10,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 12,5mm

b) Microestrutura (1000 vezes)

c) Microestrutura (1000 vezes)

d) Microestrutura (1000 vezes)

Figura 5.35 – MEV da seção transversal. a) Barra de 12,5 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 12,5mm

b) Microestrutura (3000 vezes)

c) Microestrutura (3000 vezes)

d) Microestrutura (3000 vezes)

Figura 5.36 – MEV da seção transversal. a) Barra de 12,5 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 16mm

b) Microestrutura (1000 vezes)

c) Microestrutura (1000 vezes)

d) Microestrutura (1000 vezes)

Figura 5.37 – MEV da seção transversal. a) Barra de 16,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 16mm

b) Microestrutura (3000 vezes)

c) Microestrutura (3000 vezes)

d) Microestrutura (3000 vezes)

Figura 5.38 – MEV da seção transversal. a) Barra de 16,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Macrografia 20mm

b) Microestrutura (1000 vezes)

c) Microestrutura (1000 vezes)

d) Microestrutura (1000 vezes)

Figura 5.39 – MEV da seção transversal. a) Barra de 20,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Macrografia 20mm

b) Microestrutura (3000 vezes)

c) Microestrutura (3000 vezes)

d) Microestrutura (3000 vezes)

Figura 5.40 – MEV da seção transversal. a) Barra de 20,0 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

a) Barra de 25,4mm

b) Microestrutura (1000 vezes)

c) Microestrutura (1000 vezes)

d) Microestrutura (1000 vezes)

Figura 5.41 – MEV da seção transversal. a) Barra de 25,4 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

100

a) Barra de 25,4mm

b) Microestrutura (3000 vezes)

c) Microestrutura (3000 vezes)

d) Microestrutura (3000 vezes)

Figura 5.42 – MEV da seção transversal. a) Barra de 25,4 mm, b) Região 1, c)

Região 2, d) Região 3.

101

5.2 Microdureza Vickers

Outro método empregado para analisar a microestrutura das amostras

dos vergalhões foi a microdureza Vickers, a partir da definição na seção de

métodos, que seriam analisados dois perfis perpendiculares em cada amostra

a fim de se conseguir uma caracterização eficiente do material estudado.

Nas figuras 5.43 e 5.44 são mostrados os gráficos dos perfis de

microdureza para a amostra do vergalhão de 6,3mm de diâmetro, podemos

perceber que a variação da microdureza da borda mais dura (286 HV) para o

centro mais macio (240 HV) é relativamente pequena para um vergalhão de

aço auto-revenido.

Já nas figuras 5.45 e 5.46 é mostrado, por meio de imagem do

microscópio, a distância entre impressões de microdureza utilizada,

aproximadamente 0,45mm.

Para a amostra de 8mm de diâmetro os perfis de microdureza indicaram

uma dureza máxima da ordem de 287 HV próximo a borda do vergalhão e 255

HV próximo ao centro, conforme pode ser visto nas figuras 5.47 e 5.48. Na

figura 5.49 podemos ver em detalhe os perfis perpendiculares a partir da

imagem do microscópio.

Já para a amostra de 10mm podemos perceber uma elevação na dureza

da amostra, o ensaio apontou uma microdureza de 330 HV para a região

próxima a uma das bordas e 285 HV para a outra borda, e com o centro da

amostra apresentando uma microdureza ligeiramente elevada 270 HV,

conforme pode ser visto nas figuras 5.51 e 5.52. A diferença grande no valor de

microdureza entre as bordas pode ser explicada por jatos de água desiguais no

vergalhão durante o processo de resfriamento na usina.

Já nas figuras 5.55 e 5.56 podemos ver os perfis de microdureza para a

amostra de 12,5mm, nele encontramos valores de 277 HV próximos a borda e

230 HV no centro.

Para a amostra de vergalhão de 16mm de diâmetro, encontramos os

resultados mais inesperados, como pode ser visto nas figuras 5.59 e 5.60, os

perfis de microdureza apresentam uma tendência homogenia distribuída por

todo o diâmetro da amostra com valores oscilando de 255 HV a 225 HV. Neste

102

caso ficou evidenciado que o tratamento térmico sofrido pelo vergalhão na

usina não proporcionou ao aço o auto-revenimento das camadas mais

exteriores.

Em virtude dos resultados podemos perceber uma homogeneidade de

microestrutura nas amostras de 6,3mm a 16mm de diâmetro.

Os valores de microdureza encontrados para os vergalhões de 6,3mm,

8,0mm e 10mm de diâmetro se mostraram superiores aos valores encontrados

para a amostra de 16mm de diâmetro, podendo evidenciar que a ferrita está na

forma acicular com presença de martensita.

Já para a amostra de 20mm, os perfis de microdureza apresentaram

valores satisfatórios, evidenciando que o tratamento térmico por auto-

revenimento surtiu o efeito esperado, que é uma borda mais dura (270 HV) e

um centro mais mole apresentando uma microdureza de 162 HV, conforme

pode ser visto nas figuras 5.62 e 5.63.

Para a última amostra analisada, a de 25,4mm, os perfis de microdureza

apresentaram nova variação, com um valor de 330 HV para a borda e 195 HV

para o centro da amostra do vergalhão, conforme pode ser visto nas figuras

5.65 e 5.66.

Em função dos resultados encontrados nas microscopias óptica e

eletrônica de varredura e nos perfis de microdureza Vickers citados acima,

optou-se por utilizar apenas o vergalhão de 20mm de diâmetro para o restante

da pesquisa, em virtude de ter sido comprovado que apenas nos vergalhões de

20mm e 25,4mm o tratamento térmico sofrido pelo aço na usina foi realmente o

auto-revenimento. A exclusão do vergalhão de 25,4mm de diâmetro no restante

da pesquisa se deu apenas porque o ensaio de tração não seria possível em

virtude de limitações no equipamento utilizado.

Nas figuras 5.50, 5.53, 5.54, 5.57, 5.58, 5.61, 5.64, 5.67 e 5.68 são

apresentados detalhes das distâncias entre as impressões deixadas nas

amostras dos vergalhões pela micro-dureza Vickers.

Nas figuras 5.69 e 5.70 podemos ver os perfis de todos os vergalhões

plotados em conjunto, o que dá uma real idéia da diferença de resultados

apresentados pelos diversos diâmetros analisados.

Todos os resultados de microdureza foram organizados nas tabelas 8.1

a 8.14 que encontram-se em anexo neste documento.

103

Barra 6,3 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

0 0,45 0,9 1,35 1,8 2,25 2,7 3,15 3,6 4,05 4,5 4,95 5,4 5,85 6,3

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.43 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 6,3 mm.

Barra 6,3 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

0 0,45 0,9 1,35 1,8 2,25 2,7 3,15 3,6 4,05 4,5 4,95 5,4 5,85 6,3

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.44 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 6,3 mm.

104

Figura 5.45 – Distância entre impressões da microdureza Vickers, barra 6,3 mm.

Figura 5.46 – Detalhe das impressões de microdureza Vickers próximo da borda,

barra 6,3 mm.

105

Barra 8,0 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

1,35

1,8

,25

2,7

,15

5,4

6,3

,75

,65

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.47 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 8,0 mm.

Barra 8,0 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

1,8

2,25

3,15

4,05

5,4

6,3

6,75

7,65

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.48 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 8,0 mm.

106

Figura 5.49 – Impressões perpendiculares da microdureza Vickers, barra 8,0 mm.

Figura 5.50 – Distância entre impressões da microdureza Vickers, barra 8,0 mm.

107

Barra 10,0 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

7,4

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.51 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 10,0 mm.

Barra 10,0 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

0,9

1,4

3,6

4,1

6,4

6,8

9,1

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV))

Figura 5.52 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 10,0 mm.

108

Figura 5.53 – Detalhe das impressões de microdureza Vickers próximo da borda,

barra 10,0 mm.

Figura 5.54 – Impressões perpendiculares da microdureza Vickers, barra 10,0

mm.

109

Barra 12,5 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

0,0 0,9 1,7 2,6 3,4 4,3 5,2 6,0 6,9 7,8 8,6 9,5 10,3 11,2 12,1

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.55 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 12,5 mm.

Barra 12,5 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

0,0 0,9 1,9 2,8 3,7 4,6 5,6 6,5 7,4 8,3 9,3 10,2 11,1 12,0

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.56 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 12,5 mm.

110

Figura 5.57 – Detalhe das impressões de microdureza Vickers próximo da borda,

barra 12,5 mm.

Figura 5.58 – Distância entre impressões da microdureza Vickers, barra 12,5 mm.

111

Barra 16,0 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

0,9

1,8

2,7

3,6

4,5

5,4

6,3

7,2

8,1

9,9

10,8

11,7

12,6

13,5

14,4

15,3

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.59 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 16,0 mm.

Barra 16,0 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

0,9

1,8

2,7

3,6

4,5

5,4

6,3

7,2

8,1

9,9

10,8

11,7

12,6

13,5

14,4

15,3

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.60 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 16,0 mm.

112

Figura 5.61 – Distância entre impressões da microdureza Vickers, barra 16,0 mm.

Barra 20,0 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

0,91

1,82

5,45

6,36

9,09

0,00

0,91

,82

,73

3,64

4,55

,36

7,27

8,18

,00

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.62 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 20,0 mm.

113

Barra 20,0 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

,48

,43

,38

,33

,29

,24

,19

,14

,10

,05

,00

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.63 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 20,0 mm.

Figura 5.64 – Distância entre impressões da microdureza Vickers, barra 20,0 mm.

114

Barra 25,4 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

9,53

0,89

2,25

3,61

4,97

,33

,69

19,05

,41

,77

,13

,49

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.65 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 25,4 mm.

Barra 25,4 mm

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

3,50

7,01

,51

2,26

,01

15,77

,27

1,02

,77

4,52

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

Figura 5.66 – Gráfico da microdureza Vickers, barra 25,4 mm.

115

Figura 5.67 – Distância entre impressões da microdureza Vickers, barra 25,4 mm.

Figura 5.68 – Detalhe das impressões de microdureza Vickers próximo da borda,

barra 25,4 mm.

116

Perfil A

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

-15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15

Distância do centro a borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

25,4mm

20,0mm

16,0mm

12,5mm

10,0mm

8,0mm

6,3mm

Figura 5.69 – Gráfico da microdureza Vickers para todas as barras.

Perfil B

150

165

180

195

210

225

240

255

270

285

300

315

330

-15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15

Distância da borda (mm)

Microdureza Vickers (HV)

25,4mm

20,0mm

16,0mm

12,5mm

10,0mm

8,0mm

6,3mm

Figura 5.70 – Gráfico da microdureza Vickers para todas as barras.

117

5.3 Ensaio de Tração

Após a escolha de trabalhar somente com o vergalhão de 20mm de

diâmetro, sete amostras foram separadas e preparadas para o ensaio de

tração, ou seja, seis amostras de 20mm foram usinadas e assim obtivemos

corpos de prova com: 20mm, 17mm, 16mm, 14mm, 12mm, 10mm e 8mm de

diâmetro.

A partir dos valores fornecidos pelo ensaio de tração (carga e

deformação convencional) e do diâmetro inicial dos corpos de prova, foi

possível calcular as deformações e tensões verdadeiras para cada um dos

corpos de prova tracionados (os resultados dos ensaios de tração estão em

anexo).

Utilizando esses dados foram calculadas as deformações verdadeiras

(total e plástica) que permitiram a determinação das tensões verdadeiras, estes

dados foram plotados em gráficos conforme podemos ver nas figuras 5.71 a

5.77.

Inicialmente foram plotados a curva σ-ε dos vergalhões analisados e não

se determinou as equações de ajuste. Em um segundo momento considerou-

se apenas as deformações plásticas, e em cada gráfico estão superpostas a

curva experimental e as curvas de melhor ajuste, conforme podemos ver nas

figuras 5.78 a 5.84. As equações que descrevem essas curvas são também

apresentadas nos gráficos.

Foi plotado também, figura 5.85, as curvas e as equações que as

descrevem, contendo apenas as deformações plásticas dos resultados das

amostras de 20mm e 17mm, o que evidenciou uma diferença no

comportamento mecânico do aço, ou seja, ao retirar a primeira camada do

vergalhão de 20mm de diâmetro, os valores de tensão para a mesma

deformação foram menores para a amostra de vergalhão com 17mm de

diâmetro. Isto evidencia que ao retirar a camada mais externa, com dureza

superior, à amostra perdeu parte de sua resistência.

Fazendo a mesma comparação para as demais camadas retiradas, não

houve reduções significativas para as demais curvas, ou seja, de 17mm até

8mm, a diminuição da tensão para uma mesma deformação é muito pequena.

118

Tensão x Deformação (20 mm)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação real (mm/mm)

Tensão real (MPa)

Figura 5.71 – Curva tensão-deformação do vergalhão de 20 mm de diâmetro.

Tensão x Deformação (17 mm)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação real (mm/mm)

Tensão real (MPa)

Figura 5.72 – Curva tensão-deformação de camada do vergalhão de 20 mm

usinado com 17 mm de diâmetro.

119

Tensão x Deformação (16 mm)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação real (mm)

Tensão (MPa)

Figura 5.73 – Curva tensão-deformação de camada do vergalhão de 20 mm

usinado com 16 mm de diâmetro.

Tensão x Deformação (14 mm)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação real (mm)

Tensão (Mpa)

Figura 5.74 – Curva tensão-deformação de camada do vergalhão de 20 mm

usinado com 14 mm de diâmetro.

120

Tensão x Deformação (12 mm)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação real (mm)

Tensão (MPa)

Figura 5.75 – Curva tensão-deformação de camada do vergalhão de 20 mm

usinado com 12 mm de diâmetro.

Tensão x Deformação (10 mm)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação real (mm)

Tensão (kgf/mm²)

Figura 5.76 – Curva tensão-deformação de camada do vergalhão de 20 mm

usinado com 10 mm de diâmetro.

121

Tensão x Deformação (8 mm)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação real (mm)

Tensão (MPa)

Figura 5.77 – Curva tensão-deformação de camada do vergalhão de 20 mm

usinado com 8 mm de diâmetro.

Tensão x Deformação

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação real (mm/mm)

Tensão real (MPa)

20 mm

17 mm

16 mm

14 mm

12 mm

10 mm

8 mm

Figura 5.78 – Curvas tensão-deformação de camadas do vergalhão de 20 mm

usinados com vários diâmetros.

122

Tensão x Deformação (20 mm)

y = 5585x + 622,57

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045

Deformação real (mm/mm)

Tensão real (MPa)

Figura 5.79 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm de

diâmetro.

Tensão x Deformação (17 mm)

y = 3882,3x + 596,58

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação real (mm/mm)

Tensão real (MPa)

Figura 5.80 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm usinado

com 17 mm de diâmetro.

Ø20mm

Ø17mm

123

Tensão x Deformação (16 mm)

y = 4282x + 589,01

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação (mm)

Tensão (MPa)

Figura 5.81 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm usinado

com 16 mm de diâmetro.

Tensão x Deformação (14 mm)

y = 4991,5x + 579,42

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação (mm)

Tensão (Mpa)

Figura 5.82 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm usinado

com 14 mm de diâmetro.

Ø16mm

Ø14mm

124

Tensão x Deformação (12 mm)

y = 4582x + 588,99

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação (mm)

Tensão (MPa)

Figura 5.83 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm usinado

com 12 mm de diâmetro.

Tensão x Deformação (10 mm)

y = 4785,7x + 579,06

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação (mm)

Tensão (kgf/mm²)

Figura 5.84 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm usinado

com 10 mm de diâmetro.

Ø12mm

Ø10mm

125

Tensão x Deformação (8 mm)

y = 4869,3x + 583,23

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

Deformação (mm)

Tensão (MPa)

Figura 5.85 – Curva de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm usinado

com 8 mm de diâmetro.

Tensão x Deformação

y = 5585x + 622.57

y = 3882.3x + 596.58

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045

Deformação real (mm/mm)

Tensão real (MPa)

20 mm

17 mm

Figura 5.86 – Curvas de escoamento de camadas do vergalhão de 20 mm

completo e usinado com 17 mm de diâmetro.

Ø8mm

126

5.4 Modelagem Teórica

A partir das curvas da parte plástica para as amostras de vergalhão com

20mm e 17mm de diâmetro foi inferido pela regra das misturas o

comportamento da camada concêntrica retirada do vergalhão de 17mm por

usinagem.

Esta camada foi denominada de Z e sua curva, bem como seu ajuste,

foram plotados juntamente com as curvas de 20mm e 17mm de diâmetro como

pode ser visto na figura 5.86.

Tensão x Deformação

= 5585x + 622.57

= 3882.3x + 596.58

yz = 7206.5x + 626.32

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045

Deformação real (mm/mm)

Tensão real (MPa)

20 mm

17 mm

Camada Z

Figura 5.87 – Curva de escoamento prevista para a camada retirada do vergalhão

de 20 mm.

Camada Z

127

Capítulo 6

6 CONCLUSÕES

Ao avaliar a microestrutura dos vergalhões pelos resultados da

microscopia e pelos perfis de microdureza, o rumo da pesquisa mudou, pois foi

uma grande surpresa descobrir que apenas as barras de 20mm e 25,4mm de

diâmetro possuíam as características de vergalhões auto-revenidos. Todas as

demais barras (6.3, 8.0, 10, 12.5 e 16) apresentavam perfis microestruturais

estranhos ao esperado.

Em relação aos ensaios, todos foram adequados ao fim desejado, as

microscopias ótica e eletrônica de varredura se mostraram importantes

ferramentas de investigação e caracterização microestrutural, já a microdureza

Vickers também se mostrou muito adequada na análise de vergalhões, tanto

em relação ao material quanto ao tamanho das amostras, se mostrando eficaz

e confiável.

A usinagem e os ensaios mecânicos também se mostraram adequados

à situação simulada.

Em relação avaliação das camadas concêntricas podemos concluir que

a retirada da camada que possuía maior dureza, no vergalhão de 20mm de

diâmetro, contribui para um decréscimo significativo da resistência da barra. E

que a avaliação do vergalhão como material compósito se mostrou bastante

apropriada, pois o comportamento da camada retirada pode ser previsto pela

regra das misturas.

Porém os resultados indicam que mais investigações são necessárias

para se chegar a uma conclusão mais detalhada sobre o comportamento

mecânico das camadas concêntricas nos vergalhões de aço auto-revenido.

128

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALONSO, Marcelo de Barros. Caracterização de União por Solda de Topo

em Barras CA-50 com Eletrodos Revestidos. Originalmente apresentada

como dissertação de mestrado, Universidade Federal de Santa Catarina,

Florianópolis, 2006. 67 p.

BAUER, Luis Alfredo Falcão. Materiais de Construção. 05 ed. Rio de Janeiro:

LTC. 1994, 935 p. ISBN 85-216-0921-3.

CALLISTER, William D. Jr. Fundamentos da Ciência e Engenharia de

Materiais. 02 ed. Rio de Janeiro: LTC. 2006, 702 p. ISBN 85-216-1515-9.

CARVALHO, Thaís Hortense de, BACHA, Carlos José Caetano. Análise da

Evolução e da Estrutura da Siderurgia Brasileira e do Uso de Carvão

Vegetal no Período de 1980 a 2006. In: XLVI CONGRESSO DA SOCIEDADE

BRASILEIRA DE ECONOMIA, ADMINISTRAÇÃO E SOCIOLOGIA RURAL.

Anais. Rio Branco, AC. 2008. 20 p.

CONFEDERAÇÃO BRASILEIRA DA CONSTRUÇÃO METÁLICA, CBCA.

Estatísticas do Uso de Sistemas Estruturais na Construção Civil.

Disponível em <http://www.cbca-ibs.org.br/nsite/site/estatisticas.asp>. Acesso

em: 27 de mar. 2009, 11:20:27.

ECONOMOPOULOS, M., RESPEN, Y.,LESSEL, G., STEFFES, G.,

Application of the Tempcore Process to the Fabrication of High Yield

Strength Concrete-reinforcing Bars. C.R.M. n. 45, Dez. 1975. p. 01-17.

FERRANTE, Maurizio. Seleção de Materiais. 1ª ed. São Carlos: UFSCar.

1996, 326p. ISBN 85-85173-12-2

FILHO, Cláudio Henrique Macedo Alves. Análise da Influência da Taxa de

Resfriamento no Gradiente Microestrutural de Barras Laminadas a Quente

Tratadas Termicamente. Originalmente apresentada como dissertação de

mestrado, Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba 2004. 133 p.

INSTITUTO BRASILEIRO DE SIDERURGIA, IBS. Siderurgia Brasileira:

Relatório de Sustentabilidade 2008. Rio de Janeiro, 2009. 64 p.

INSTITUTO BRASILEIRO DE SIDERURGIA, IBS. Estatística da Produção de

Aço 2009. Disponível em <http://www.ibs.org.br/estatisticas.asp>. Acesso em:

18 de mar. de 2009, 10:45:45.

NIKOLAOU, J.; PAPADIMITRIOU, G. D. Impact Toughness of of Reinforcing

Steels Produced by (i) the Tempcore Process and (ii) Microalloyins with

Vanadium. International Journal of Impact Engineering. v.31, 2005. p. 1065-

1080.

129

NIKOLAOU, J.; PAPADIMITRIOU, G. D. Microstructures and Mechanical

Properties after Heating Reinforcing 500MPa class Weldable Steels

Produced by Various Processes (Tempcore, Microalloyed with Vanadium

and Work-Hardened). Construction and Building Materials v.18, 2004. p. 243-

254.

PASSOS, P. R. A. Destinação Sustentável de Cascas de Coco (cocos

nucifera) Verde: Obtenção de Telhas e Chapas de Partículas. 2005, 169p.

Originalmente apresentado como tese de doutorado a Universidade Federal do

Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.

RIVA, P. FRANCHI, A. TABENI, D. Welded Tempcore Reinforcement

Behaviour for Seismic Applications. Materials and Structures/Matériaux et

Constructions, v. 34. 2001. p. 240-247.

RODRIGUES, Paulo César de Matos, CETLIN, Paulo Roberto, SILVA, Adriano

de Paula e, AGUILAR, Maria Tereza Paulino. Perfil de Temperatura em Aço

para Construção Civil Fabricado pelo Processo Tempcore. Revista

Metalurgia & Materiais – ABM, v. 49. n. 418. Artigo. jun. 1993.

SABARIZ, Antônio. SILVA, Vânia Regina Velloso. SILVA, Leandro José.

MARQUES, Daniel. Propriedades Mecânicas de Compósitos Formados por

Matriz Epoxídica Reforçada com Fibras Vegetais. 2006, 11p. Artigo

apresentado ao 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência

dos Materiais

SILVA, Adriano de Paula. RODRIGUES, Paulo César. CETLIN, Paulo César.

AGUILAR, Maria Teresa Paulino. Propriedades Mecânicas e Soldabilidade

de Barras de Aço para Concreto Armado Fabricadas pelo Processo

Tempcore. Anais do 47º 47º Congresso Anual da Associação Brasileira de

Metalurgia e Materiais - ABM, 1992. v. 4. p. 459-472.

SIMON, P.; ECONOMOPOULOS, M.; NILLES, P. Tempcore: A New Process

for the Production of High-Quality Reinforcing Bars. Iron and Steel

Engineering, mar. 1984. p. 53-57

SIMON, P.; ECONOMOPOULOS, M.; NILLES, P. Tempcore, an Economical

Process for the Production of High Quality Rebars. Metallurgical Plant and

Technology, mar. 1984. p. 80-93.

SOUZA, Sérgio Augusto. Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos. Edgard

Blucher LTDA, 5ª ed, 1982.

TAMM, H. Manual Técnico Thermex – HSE, Hennigsdorfer Stahl Engineering,

2003. 28 p.

130

8 ANEXO

Tabela 8.1 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 6,3 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

287,72 0 239,1 3,6

262,91 0,45 269,42 4,05

267,78 0,9 258,93 4,5

268,57 1,35 267,75 4,95

267,75 1,8 269,41 5,4

242,58 2,25 274,48 5,85

239,08 2,7 277,06 6,3

244,73 3,15

Tabela 8.2 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 6,3 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

313,03 0 255,08 3,6

299,98 0,45 250,56 4,05

295,17 0,9 256,64 4,5

277,89 1,35 260,54 4,95

266,13 1,8 255,83 5,4

259,73 2,25 246,9 5,85

247,62 2,7 285,67 6,3

237,72 3,15

Tabela 8.3 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 8,0 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

269,48 0 261,31 4,5

288,63 0,45 270,24 4,95

288,61 0,9 266,11 5,4

285 1,35 272,78 5,85

270,26 1,8 273,6 6,3

268,59 2,25 279,65 6,75

255,86 2,7 276,19 7,2

255,86 3,15 271,92 7,65

252,8 3,6 285,88 8

271,11 4,05

131

Tabela 8.4 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 8,0 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

265,31 0 261,3 4,5

273,62 0,45 255,83 4,95

270,26 0,9 262,1 5,4

266,12 1,35 257,41 5,85

276,15 1,8 260,53 6,3

262,91 2,25 255,84 6,75

273,62 2,7 266,13 7,2

264,51 3,15 270,23 7,65

256,63 3,6 275,34 8

258,17 4,05

Tabela 8.5 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 10,0 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

289,54 0,0 277,9 5,2

309,96 0,4 278,9 5,7

326,94 0,9 272,79 6,1

308,93 1,3 289,52 6,5

284,08 1,7 285,89 7,0

272,76 2,2 284,96 7,4

274,46 2,6 288,64 7,8

276,19 3,0 280,52 8,3

271,08 3,5 284,11 8,7

275,3 3,9 295,15 9,1

270,24 4,3 295,17 9,6

283,2 4,8 295,12 10,0

Tabela 8.6 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 10,0 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

337,26

0,0

276,17

5,5

334,92

0,5

271,91

5,9

313,06

0,9

277,91

6,4

307,91

1,4

276,17

6,8

294,19

1,8

292,33

7,3

299,99

2,3

283,2

7,7

293,28

2,7

279,65

8,2

284,09

3,2

279,66

8,6

283,19

3,6

290,42

9,1

280,52

4,1

283,19

9,5

293,27

4,5

277,88

10,0

275,31

5,0

132

Tabela 8.7 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 12,5 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

244,02 0,0 239,08 6,5

258,16 0,4 235,66 6,9

265,3 0,9 246,16 7,3

254,33 1,3 243,97 7,8

255,07 1,7 259,72 8,2

261,33 2,2 256,62 8,6

255,08 2,6 256,63 9,1

248,34 3,0 259,73 9,5

249,8 3,4 262,87 9,9

246,15 3,9 277,04 10,3

252,8 4,3 266,14 10,8

250,57 4,7 271,91 11,2

244,72 5,2 273,63 11,6

232,29 5,6 264,51 12,1

244,72 6,0 275,31 12,5

Tabela 8.8 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 12,5 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

264,55 0,0 252,08 6,5

268,6 0,5 256,6 6,9

257,39 0,9 249,83 7,4

272,78 1,4 250,73 7,9

257,4 1,9 256,62 8,3

261,29 2,3 255,86 8,8

266,94 2,8 257,39 9,3

254,32 3,2 266,11 9,7

252,05 3,7 271,06 10,2

263,72 4,2 269,42 10,6

254,32 4,6 277,9 11,1

241,17 5,1 273,61 11,6

236,33 5,6 273,62 12,0

255,09 6,0 262,92 12,5

133

Tabela 8.9 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 16,0 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

250,6

0 233,67

8,55

244,03

0,45

232

243,3

0,9

236,35

9,45

251,32

1,35

246,16

9,9

239,79

1,8

249,83

10,35

242,6

2,25

238,41

10,8

249,09

2,7

231,65

11,25

245,45

3,15

249,83

11,7

245,45

3,6

239,1

12,15

246,89

4,05

248,34

12,6

231,62

4,5

239,09

13,05

243,27

4,95

239,78

13,5

242,56

5,4

239,09

13,95

244,74

5,85

246,17

14,4

251,31

6,3

241,19

14,85

250,57

6,75

242,58

15,3

235,63

7,2

255,09

15,75

234,56

7,65

249,08

232,67

8,1

Tabela 8.10 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 16,0 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

242,59

0 243,29

8,55

249,08

0,45

251,35

247,62

0,9

237,03

9,45

246,16

1,35

238,37

9,9

246,17

1,8

249,06

10,35

243,3

2,25

244

10,8

251,32

2,7

244,71

11,25

243,29

3,15

241,88

11,7

246,18

3,6

237,02

12,15

243,98

4,05

241,14

12,6

247,61

4,5

239,08

13,05

239,78

4,95

246,15

13,5

243,27

5,4

243,99

13,95

243,29

5,85

243,28

14,4

249,07

6,3

243,31

14,85

234,98

6,75

253,56

15,3

237,7

7,2

249,09

15,75

245,08

7,65

243,29

242,99

8,1

134

Tabela 8.11 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 20,0 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

223,91 0 163,26 10,45

269,45 0,45 170,1 10,91

271,08 0,91 162,46 11,36

262,1 1,36 167,23 11,82

269,41 1,82 168,87 12,27

252,05 2,27 174,84 12,73

211,27 2,73 166,44 13,18

198,09 3,18 168,47 13,64

186,6 3,64 167,64 14,09

185,65 4,09 170,96 14,55

183,31 4,55 164,42 15,00

174,34 5,00 167,65 15,45

167,64 5,45 170,1 15,91

174,34 5,91 177,85 16,36

170,1 6,36 183,78 16,82

172,62 6,82 196,03 17,27

169,7 7,27 199,15 17,73

166,44 7,73 202,36 18,18

178,3 8,18 248,37 18,64

168,88 8,64 265,29 19,09

164,44 9,09 260,54 19,55

170,11 9,55 241,87 20,00

163,26 10,00

Tabela 8.12 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 20,0 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

237,7 0,00 164,42

10,48

266,96 0,48 161,32

10,95

259,75 0,95 169,27

11,43

227,71 1,43 167,64

11,90

197,6 1,90 165,22

12,38

184,24 2,38 165,63

12,86

176,09 2,86 171,35

13,33

173,05 3,33 168,87

13,81

174,36 3,81 168,04

14,29

165,63 4,29 168,88

14,76

163,26 4,76 165,23

15,24

172,19 5,24 162,84

15,71

162,09 5,71 173,06

16,19

168,86 6,19 179,21

16,67

168,46 6,67 189,5

17,14

163,25 7,14 195,01

17,62

177,86 7,62 236,34

18,10

170,96 8,10 254,33

18,57

176,51 8,57 264,51

19,05

164,44 9,05 266,97

19,52

171,79 9,52 252,08

20,00

161,32 10,00

135

Tabela 8.13 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 25,4 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

291,39 0 213,03 13,15

319,37 0,45 210,12 13,61

332,6 0,91 219,56 14,06

309,93 1,36 217,73 14,51

287,7 1,81 230,32 14,97

227,68 2,27 211,27 15,42

221,4 2,72 217,75 15,88

215,95 3,18 221,42 16,33

222,66 3,63 213,6 16,78

220,79 4,08 234,31 17,24

189,96 4,54 218,35 17,69

206,19 4,99 222,63 18,14

216,53 5,44 207,86 18,60

212,43 5,90 223,92 19,05

225,79 6,35 214,79 19,50

221,39 6,80 214,18 19,96

220,8 7,26 220,2 20,41

215,38 7,71 225,84 20,86

221,4 8,16 217,75 21,32

224,54 8,62 225,15 21,77

220,83 9,07 225,19 22,23

207,86 9,53 233,61 22,68

209,56 9,98 224,54 23,13

214,17 10,43 222,65 23,59

222,66 10,89 227,67 24,04

208,42 11,34 294,19 24,49

231,63 11,79 309,94 24,95

225,17 12,25 293,25 25,40

198,64 12,70

136

Tabela 8.14 – Ensaio de microdureza Vickers, barra de 25,4 mm

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

Microdureza

Vickers (HV)

Distância da Borda

(mm)

289,52 0 227,05 13,14

318,29 0,44 226,46 13,58

288,62 0,88 215,37 14,01

222,66 1,31 223,29 14,45

224,54 1,75 241,15 14,89

223,27 2,19 227,07 15,33

200,22 2,63 216,56 15,77

217,75 3,07 225,17 16,20

227,07 3,50 209,01 16,64

214,76 3,94 217,76 17,08

211,28 4,38 234,99 17,52

218,96 4,82 214,76 17,96

216,56 5,26 225,81 18,39

217,76 5,69 208,41 18,83

223,26 6,13 225,18 19,27

217,72 6,57 220,79 19,71

225,8 7,01 200,49 20,14

225,17 7,44 222,03 20,58

197,07 7,88 219,56 21,02

210,71 8,32 215,38 21,46

214,17 8,76 210,11 21,90

219,59 9,20 213,03 22,33

225,14 9,63 223,26 22,77

206,74 10,07 224,52 23,21

214,78 10,51 219,57 23,65

200,23 10,95 271,06 24,09

212,44 11,39 290,46 24,52

213 11,82 287,72 24,96

227,08 12,26 284,05 25,40

241,16 12,70

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

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