Avaliação da influência do uso de precondicionador à base de Zr sobre o processo de inoculação em ferro fundido nodular da classe ABNT FE 50007

Abstract

Os ferros fundidos nodulares têm como característica fundamental a distribuição, tamanho, forma e número de nódulos de grafita que, associados às características da matriz, definem seu comportamento mecânico. São determinantes para o controle destas características, além da composição química da liga, a temperatura de fusão, tempo de processo, emprego adequado de nodularizantes e, principalmente a adição de inoculantes, os quais facilitam a nucleação da grafita dentro dos parâmetros de superresfriamento presentes. Na indústria são utilizadas diversas rotas de inoculação, o que abre margem para desenvolvimentos próprios em cada empresa. Uma vez que se tratam de insumos caros, a otimização do uso de inoculantes é um desafio permanente. Neste contexto, no presente trabalho foi avaliada a influência de um precondicionador à base de zircônio na microestrutura e nas propriedades mecânicas do Ferro Fundido Nodular FE50007. Para tanto, três procedimentos experimentais de inoculação foram realizados em escala industrial; i) fusão seguida de tempo de espera para desnucleação e emprego de precondicionador antes da nodularização e inoculação final; ii) fusão seguida de adição de precondicionador antes da nodularização e inoculação final; iii) fusão seguida de da nodularização e inoculação final. Os resultados obtidos indicam que o uso do precondicionador não trouxe significativa diferença nas propriedades microestruturais do material, de forma que para as três corridas avaliadas a distribuição, número de nódulos e grau de nodularização mostraram-se similares. Em relação à dureza e a resistência ao escoamento e à tração e à ductilidade verificou-se sensível diferença entre as corridas, uma vez que em cada caso foi verificada variação nas frações dos microconstituintes na matriz, esta determinada pela diferença na composição química em relação à presença dos elementos perlitizantes O uso de precondicionador reduziu significativamente a altura de coquilhamento no ensaio de cunha em comparação com a corrida obtida sem o uso do aditivo.

Ductile cast irons have as fundamental characteristic the distribution, size, shape and number of graphite nodules that associated to the matrix characteristics define its mechanical behavior. To control these characteristics, it is critical to take care of the composition of the alloy, casting temperature, time of the process and the adequate nodularization process and mostly the inoculation process, which helps the nucleation of the graphite. In the industry several ways to inoculate are used, opening a way that each one of them can chose the best way for it. Once de starting materials are expensive, the optimization of the inoculation process is a permanent challenge. On this context, this study intends to evaluate the influence of a preconditioner based on zirconium on the microstructure and mechanical properties of the ductile cast iron ABNT NBR 50007. Three different paths were taken on industrial scale: i) casting, waiting to the metal denucleation, addition of the preconditioner and final inoculation; ii) casting, addition of the preconditioner and final inoculation; iii) casting just with the final inoculation. Results shows that the preconditioner didn’t bring too Much change to the microstructure as all compositions have similar number of nodules and distribution. The composition of the samples was quite different impacting on the mechanical properties and on the matrix of the analyzed samples. The chilling analyzes showed that the preconditioner was effective, preventing the material.