Desenvolvimento de compósito de matriz ferro-níquel reforçado por carbeto de nióbio formado in situ durante a sinterização.

Abstract

Os compósitos de matriz metálica são materiais de engenharia avançados que oferecem uma combinação de alta dureza, resistência ao desgaste e tenacidade, devido à incorporação de reforços cerâmicos de alta dureza em uma matriz metálica tenaz. Esta pesquisa propõe a adição do elemento de liga Níquel ao compósito de matriz ferrosa reforçado com carbeto de nióbio formado in situ, com o objetivo de estudar o efeito desse elemento de liga na microestrutura da matriz ferrosa. Através de simulações termodinâmicas, optou-se pela rota in situ em detrimento da rota ex situ. Na rota indireta, foram fabricados intermetálicos do tipo (Fe1-xNix)2Nb, que posteriormente foram misturados ao grafite e sinterizados. Foram produzidas amostras com teores de níquel na matriz de 5%, 10%, 15%, 20% e 30%, e com teores totais de carbono de 4,5%, 5%, 5,5%, 6% e 6,5%. Após a sinterização a 1150 °C por uma hora, observou-se a conversão completa dos intermetálicos em matriz e reforços, como comprovado por difratometria de raios-X.As amostras com teores de níquel inferiores a 20% e carbono entre 4,5% e 6,5% apresentaram matriz ferrítica ou martensítica, assim como as amostras com 20% de níquel e menos de 6% de carbono. Por outro lado, as amostras com 20% de níquel e 6% a 6,5% de carbono, bem como as amostras com 30% de níquel e 4,5% a 6,5% de carbono, apresentaram uma matriz predominantemente austenítica.As amostras foram submetidas à caracterização por meio de dilatometria, e suas propriedades mecânicas foram avaliadas por meio de ensaios de macrodureza e microdureza. No entanto, devido à alta porosidade, os resultados dos ensaios de dureza foram negativamente afetados. Destaca-se a amostra com 20% de Ni e 4,5% de C, que apresentou uma microdureza de 669 ± 223 HV0,2kgf, e a amostra com 20% de Ni e 6% de C, que apresentou uma microdureza de 633 ± 281 HV0,2kgf.