EFEITO DO ENVELHECIMENTO A 550°C NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE LIGAS CUPRONÍQUEL (Cu10Ni) COM ADIÇÕES DE ALUMINIO E FERRO AUTOR: Calebe Bandeira Roquim.

Apresentação em tema: "EFEITO DO ENVELHECIMENTO A 550°C NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE LIGAS CUPRONÍQUEL (Cu10Ni) COM ADIÇÕES DE ALUMINIO E FERRO AUTOR: Calebe Bandeira Roquim."— Transcrição da apresentação:

1 EFEITO DO ENVELHECIMENTO A 550°C NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE LIGAS CUPRONÍQUEL (Cu10Ni) COM ADIÇÕES DE ALUMINIO E FERRO AUTOR: Calebe Bandeira Roquim - Orientador: Rodrigo Magnabosco – Colaborador: Rodrigo César Nascimento Liberto – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais Introdução As ligas cuproníquel apresentam uma longa historia de utilização em trocadores de calor e condensadores em sistema de resfriamento e refrigeração, que normalmente utilizam águas de reservatórios ou água do mar. A literatura apresenta ainda que a adição de alumínio promove grandes efeitos na resistência mecânica e melhora a resistência à corrosão. No entanto, estes valores de resistência mecânica estão associados à presença de precipitados de Ni3Al. Estudos recentes mostram que a adição de 3% de alumínio junto com 1,3% de ferro, em ligas Cu10Ni na condição monofásica, provocam um efeito benéfico na resistência à corrosão seletiva do níquel e nas propriedades mecânicas. (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) Objetivos Este trabalho teve como objetivo obter as propriedades mecânicas e estudar as alterações microestruturais da liga cuproníquel (Cu10Ni) com adições de ferro e alumínio envelhecidas por até 1032 horas a 550°C. Materiais e métodos As cinco ligas do material em estudo foram fundidas resultando nas composições químicas da Tabela 1. Figura 1 – (a) Amostra liga A Solubilizada 500x – (b) Amostra liga D Solubilizada 500x (c) Amostra liga A envelhecida 2h 500x – (d) Amostra liga D envelhecida 2h 500x (e) Amostra liga A envelhecida 4h 500x – (f) Amostra liga A envelhecida 16h 500x (g) Amostra liga A envelhecida 720h 500x – (h) Amostra liga C envelhecida 1032h 500x Tabela 1 - Composição química (% massa) da ligas obtidas. Bal. Ni Al Fe Cu Liga A 10,68 2,27 1,15 Liga B 10,74 3,16 1,34 Liga C 8,16 2,90 1,06 Liga D 9,06 2,61 1,11 Liga E 9,40 2,37 Analisando as microestruturas da figura 1 percebe-se a precipitação de uma segunda fase em contorno de grão (Ni3Al) que causa o endurecimento da liga. O pico de endurecimento ocorre com 16 horas de envelhecimento, sendo que o coalescimento inicia-se com 4 horas de envelhecimento. A evolução das propriedades mecânicas através do tempo de envelhecimento pode ser verificada no gráfico 2, onde se nota o máximo de resistência a 16 h de envelhecimento, como era esperado após a análise dos dados de dureza As ligas foram homogeneizadas a 900ºC por 3 horas e laminadas a frio, com aproximadamente 90% de redução, sendo, na seqüência, solubilizadas à 900ºC por 1 hora. A seguir, foram envelhecidas a 550°C por até 1032 horas com o intuito de obter a curva de envelhecimento e as propriedades mecânicas para diferentes tempos de envelhecimento. A partir das amostras envelhecidas, foram confeccionados corpos-de-prova para microdureza e metalografia. A revelação da microestrutura foi feita utilizando reativo Grade 7 e as amostras foram observadas no microscópio LEICA DMLM. Cada corpo-de-prova de dureza foi submetido a 30 medidas de microdureza Vickers com carga de 9,8 N (1 kgf). Os ensaios de tração foram realizados em uma máquina universal de ensaios MTS 810 de 250 kN de capacidade máxima, servo-controlada. Resultados e Discussão No gráfico 1 são apresentados os valores encontrados de dureza para cada liga como média e desvio padrão para cada tempo de envelhecimento; além disso foi traçada uma curva média que representa o comportamento dessa família de ligas. Gráfico 2 – Propriedades mecânicas em função do tempo de envelhecimento a 550°C das ligas em estudo Conclusões: - O tratamento de envelhecimento a 550°C atinge pico de dureza máximo com 16 horas de envelhecimento com valor máximo de 230 HV1 na média das ligas, após esse tempo inicia-se o superenvelhecimento que promove a queda nas propriedades mecânicas. - O aumento da dureza é provocado pela precipitação de Ni3Al que ocorre preferencialmente em contorno de grão, com 4 horas de tratamento de envelhecimento inicia-se o coalescimento dos precipitados em contorno de grão, porem fica evidente a existência de precipitação intragranular, pois apesar do coalescimento a dureza continua a aumentar até o tempo de 16 horas de envelhecimento. - A precipitação intragranular ocorre de maneira fina e dispersa sendo que sua caracterização somente é possível utilizando microscópio eletrônico de transmissão. - O endurecimento da liga ocorre basicamente por dois mecanismos distintos: a precipitação de fase Ni3Al e a presença de Ni, Al e Fe em solução sólida na matriz. Gráfico 1 – Dureza em função do tempo de envelhecimento a 550°C das ligas em estudo Conforme observado no gráfico 1, o pico de endurecimento ocorre em torno de 16 horas, tendo a dureza em média aumentado de 110 HV1 para 230 HV1. Agradecimentos: Ao Centro Universitário da FEI pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsa de iniciação científica ao aluno Calebe Bandeira Roquim