Estudo dos parâmetros de tratamento térmico para a liga de alumínio AA 355 modificada com adição de terras raras e zircônio

Abstract

Neste trabalho foram analisados os parâmetros de tratamento térmico da liga AA 355 modificada com a adição de 0,3% de Cério, Ce, e Zircônio, Zr. Foram utilizados os ensaios de DSC, dureza, metalografia, microscopia eletrônica de varredura e tração. O trabalho avaliou dois patamares de solubilização com a técnica de DSC e foram utilizadas como temperatura final 525°C, 530°C e 535°C. O envelhecimento das ligas solubilizadas nas temperaturas citadas anteriormente também foi realizado em três temperaturas diferentes 180°C, 200°C e 215°C. As curvas de envelhecimento indicaram que as amostras solubilizadas a temperatura de 535°C obtiveram maiores valores de dureza. Também foi possível observar que quando envelhecida a 215°C a liga modificada alcançou seu pico de dureza de 123HBW em três horas. O valor obtido contrasta com do tratamento convencional da liga AA 355 que alcançou a dureza de 109HBW com 8 horas de tratamento térmico mostrando que a adição realizada é eficiente para aumentar a dureza. Logo, a adição de Ce e Zr propiciou uma maior dureza e um ganho de temperatura de 20%. Os valores do ensaio de tração indicaram um aumento de aproximadamente 10% nas propriedades mesmo no ensaio a alta temperatura. A adição de Ce e Zr ainda provocou refino microestrutural e a presença de intermetálicos contendo Al-Si-Mg-Zr, Al-Si-Cu-Ce-La, Al-Si-Ti-Cu-Zr e a presença do Zr e do Ti em fases ricas em Fe. Os intermetálicos encontrados são responsáveis pelo aumento de fragilidade na liga.

In this work, the heat treatment parameters of modified AA 355 alloy with the addition of 0.3% Ce and Zr were analyzed. The DSC, hardness, metallography, scanning electron microscopy and tensile tests were used. This work evaluated two different stages of solution treatments and was studied three final temperatures, 525 °C, 530 °C and 535 °C. The aging of solution treated alloys at the above temperatures was also performed at three different temperatures 180 ° C, 200 ° C and 215 ° C. The aging curves indicated that the samples solution treated at 535 ° C obtained higher hardness values. It was also observed that when aged at 215 ° C, the modified alloy reached its hardness peak of 123HBW within three hours. The obtained data contrasts with the conventional treatment of AA 355 alloy that reached the hardness of 109HBW with 8 hours of heat treatment, showing that the addition performed is efficient to increase the hardness. Thus, the addition of Ce and Zr provided a higher hardness and a temperature gain of 20%. Tensile strength values indicated an approximately 10% increase in properties even in the high temperature test. The addition of Ce and Zr induced a fine microstructure and the presence of intermetallic Al-Si-Mg-Zr, Al-Si-Cu-Ce-La, Al-Si-Ti-Cu-Zr. The presence of Zr and Ti was observed in phases rich in Fe. The intermetallic found are responsible for increased brittleness in the alloy.