Enunciado
Ciência dos Materiais - Callister - Ciência e Engenharia de Materiais. Uma Introdução- Ed: 8º - Capítulo 7.Problemas de Projetos - Ex. P7
Uma barra cilíndrica de aço 1040 com um limite de resistência à tração mínimo de 865MPa (125000 psi), uma ductilidade de pelo menos 10%AL e um diâmetro final de 6,0mm (0,25in) é desejada. Uma peça de aço 1040 bruta com diâmetro de 7,94 mm (0,313 in) que foi trabalhada a frio em 20% está disponível. Descreve o procedimento que você adotaria para obter o material com as características desejadas. Assuma que o aço 1040 apresenta trincas quando deformado a 40%TF.
Passo 1
Esse problema exige que trabalhemos a frio algum material de aço 1040 que foi previamente trabalhado a frio para atingir valores mínimos de resistência à tração e ductilidade de 865 MPa (125.000 psi) e 10% EL, respectivamente, enquanto o diâmetro final deve ser 6,0 mm (0,25 pol.). Além disso, o material não pode ser deformado além de 40%CW.
Vamos começar decidindo qual porcentagem de trabalho a frio é necessário para os valores mínimos de resistência à tração e ductilidade, supondo que seja possível um tratamento térmico por recristalização.
Na Figura 7.19b, são necessários pelo menos 25% de CW para uma resistência à tração de 865 MPa. Além disso, de acordo com a Figura 7.19c, 10% EL corresponde a um máximo de 30% CW.
Figura 7.19.b e 7.19.c abaixo:
Passo 2
Vamos tomar a média desses dois valores (ou seja, 27,5% CW) e determinar qual diâmetro de amostra anterior é necessário para produzir um diâmetro final de 6,0 mm. Para amostras cilíndricas, a Equação 7.8 assume a forma:
A resolução para o diâmetro original nos dá:
Agora, vamos determinar seu diâmetro não deformado, percebendo que um diâmetro de 7,94 mm corresponde a 20% CW. Resolvendo novamente para usando a equação acima e assumindo que , temos:
Passo 3
Neste ponto, vamos ver se é possível deformar o material de 8,88 mm a 7,05 mm sem exceder o limite de 40% de CW. Empregando novamente a Equação 7.8:
Em resumo, o procedimento que pode ser usado para produzir o material desejado seria o seguinte: trabalhe a frio o material recebido até 7,05 mm (0,278 pol.). Trate-o com calor para obter recristalização completa e depois trabalhe a frio novamente a 6,0 mm (0,25 pol.), o que proporcionará a resistência à tração e ductilidade desejadas.
Resposta
O procedimento que pode ser usado para produzir o material desejado seria o seguinte: trabalhe a frio o material recebido até 7,05 mm (0,278 pol.). Trate-o com calor para obter recristalização completa e depois trabalhe a frio novamente a 6,0 mm (0,25 pol.), o que proporcionará a resistência à tração e ductilidade desejadas.