Efeito do silício e da temperatura de austêmpera na microestrutura dos ferros fundidos nodulares austemperados

Abstract

O objetivo do presente trabalho foi estudar o efeito do silício e da temperatura de austêmpera na microestrutura dos ferros fundidos nodulares. Foram fundidas duas ligas de ferros nodulares, na forma de blocos Y, com teores de silício de 2,27 e 2,64%. Os ferros fundidos (brutos de fusão) foram analisados por espectroscopia de emissão ótica e microscopia ótica. Posteriormente foram retiradas pequenas amostras dos blocos Y e austemperadas. A austenitização foi realizada a uma temperatura de 910 oC, por um tempo de uma hora. As temperaturas de austêmpera foram de 320 e 370 oC, por tempos que variaram de cinco segundos a quinze horas, tanto para as amostras com baixo como para as de alto teor de silício. As caracterizações dos ferros fundidos austemperados foram realizadas por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, ensaios de dureza Brinell e microdureza Vickers e difração de elétrons retroespalhados. Os resultados mostraram que os ferros fundidos brutos de fusão apresentaram microestrutura e austemperabilidade suficiente para os objetivos do trabalho. As micrografias obtidas a partir das microscopias ótica e eletrônica mostraram que tanto a nucleação da ferrita quanto à forma e a distribuição da ferrita e da austenita se alteram com as diferentes temperaturas de austêmpera e teores de silício. Os ensaios de dureza mostraram que há diferenças nos tempos de início e final dos estágios da austêmpera para as diferentes temperaturas e teores de silício utilizados. Verificou-se a partir da microscopia eletrônica de transmissão que, para a temperatura de austêmpera de 370 0C, a precipitação de cementita ocorreu somente em tempos mais longos de austêmpera (15 horas). Nos demais tempos observou-se as microestruturas previstas, ou seja, martensita para as amostras austemperadas a 15 segundos e ausferrita (ferrita e austenita) para as amostras austemperadas por uma hora. As análises por EBSD mostraram que tanto o silício quanto a temperatura de austêmpera interferem na orientação cristalográfica da ferrita e da austenita, porém, a distribuição destas orientações ocorre de forma aleatória.<br>

Abstract: The aim of this work was to study the effect of silicon content and austempering temperature on the microstructure of nodular cast irons. Two alloys of nodular irons were cast, in the form of Y blocks with silicon contents of 2.27 and 2.64%. The cast alloys were analyzed by optical emission spectroscopy and optical microscopy. Then, small samples were removed from Y blocks and austempered. The austenitizing temperature was 910 oC for one hour. For both samples with low and high silicon contents, the austempering temperatures were 320 oC and 370 oC, for times ranging from five seconds to 15 hours. The austempered alloys were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, Brinell hardness and Vickers microhardness tests, and electron backscatter diffraction. The results showed that the cast samples presented microstructure and austemperability sufficient to meet the objective of this work. The micrographs obtained from the optical and electron microscopy showed that both the nucleation of ferrite and the form and distribution of ferrite and austenite change with the austempering temperature and silicon content. Hardness tests showed that there are differences in the start and end times of the austempering stages for the austempering temperatures and silicon levels used. It was found from the transmission electron microscopy that for the austempering temperature of 370 oC, the cementite precipitation occurred only in longer austempering times (15 hours). In all other times, the expected microstructures were observed, i.e martensite for the austempered samples for 15 seconds, and ausferrite (austenite and ferrite) for the austempered samples for one hour. The EBSD analysis showed that both silicon content and austempering temperature interfere with the crystallographic orientation of ferrite and austenite; however, the distribution of these directions occurs randomly.