Comportamento Microestrutural e Mecânico de Ferro Fundido Nodular ao Ni+Cu, Quando Submetido a Diferentes Condições de Austêmpera e Têmpera e Partição

Abstract

O ferro fundido nodular austêmperado (ADI) é considerado um dos mais importantes materiais de engenharia por apresentar um atraente compromisso de propriedades mecânicas. As propriedades nestes materiais são resultado do controle das principais variáveis dos tratamentos térmicos que são desenvolvidos, objetivando uma microestrutura formada por feixes de ferrita acicular e austenita retida rica em carbono. Essa microestrutura garante ao ADI elevada resistência mecânica, resistência ao desgaste e ductilidade. Neste trabalho estudou-se o comportamento microestrutural e mecânico de uma liga de ferro fundido nodular, quando submetida a diferentes condições de temperatura e tempo no tratamento de austêmpera e no de têmpera e partição. Os tratamentos térmicos consistiram de um pré-aquecimento a 450°C, seguido da etapa de austenitização a 880°C por um tempo fixo de 60 min. A austêmpera foi realizada em banho de sais em temperaturas de 300°C e 380°C. Para a têmpera e partição, também, foram utilizados fornos com banho de sais, sendo que a têmpera se realizou a 160ºC e a partição nas mesmas temperaturas da austêmpera. Os tempos, em ambos os ciclos de tratamento, variaram em 10 a 120 min. A caracterização microestrutural das amostras tratadas foi realizada com o auxílio das técnicas de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura, ambas com interface para a análise de imagens. Foram realizados ensaios de impacto Charpy para determinar a energia absorvida em corpos de prova correspondentes com cada uma das condições experimentais desenvolvidas. Os estudos com microscopia eletrônica de varredura revelaram uma microestrutura multifásica predominantemente formada por ausferrita e austenita retida, nas condições experimentais de austêmpera, e por martensita, ausferrita e austenita retida, nas condições experimentais de têmpera e partição. Verificou-se que, independentemente das condições de tratamento térmico de austêmpera ou de têmpera e partição, a austenita retida se desenvolve na forma de filmes finos, entre as ripas de ausferrita, e na forma de blocos, no encontro dos agrupamentos de feixes. Constatou-se um aumento gradual da energia absorvida com o aumento do tempo independentemente de qual seja a temperatura de tratamento. Os valores mais expressivos de energia absorvida foram constatados na temperatura de tratamento de 380ºC, em ambos as rotas investigadas. O tratamento de austêmpera reporta valores mais altos de energia absorvida, quando comparados aos obtidos nas condições experimentais de têmpera e partição

The austempered ductile iron (ADI) is considered one of the most important engineering materials because it presents an attractive compromise of mechanical properties The properties in these materials are the result of the control of the main variables of the thermal treatments that are developed, aiming a microstructure formed by bundles of acicular ferrite and retained austenite rich in carbon. This microstructure guarantees ADI high mechanical strength, wear resistance and ductility. In this work, the microstructural and mechanical behavior of a ductile cast iron alloy was studied when subjected to different temperature and time conditions in the treatment of austempering and quenching and partitioning The heat treatments consisted of a preheating at 450°C, followed by the austenitizing step at 900° C for a fixed time of 60 min. The austempering was carried out in a salt bath at temperatures of 300°C and 380°C. For quenching and partitioning, salt-stoving furnaces were also used, and the quenching was carried out at 160 ° C and the partition at the same temperature as the austempering. The times in both treatment cycles ranged from 10 to 120 min. The microstructural characterization of the treated samples was performed with the aid of light optical microscopy (LOM) and electronic microscopy (SEM), both with an interface for image analysis. Charpy impact tests were performed to determine the energy absorbed in corresponding proof bodys with each of the experimental conditions developed. The electronic microscopy studies revealed a multiphase microstructure predominantly formed by ausferrite and austenite retained in the experimental conditions of austempering, and by martensite, ausferrite and retained austenite, under the experimental conditions of quenching and partitioning. It was found that, regardless of the heat treating conditions of austempering or quenching and partitioning, the retained austenite develops in the form of thin films, between the slats of ausferrite, and in the form of blocks, in the meeting of the groupings of bundles. There was a gradual increase in absorbed energy with increasing time irrespective of the treatment temperature. The most expressive values of absorbed energy were observed at the treatment temperature of 380ºC, in both routes investigated. The treatment of austempering reports higher values of energy absorbed, when compared to those obtained in the experimental conditions of quenching and partitioning