Avaliação da austemperabilidade de um ferro fundido nodular em banho de ligas metálicas

Abstract

O Ferro Fundido Nodular Austemperado (ADI) consiste em um ferro fundido nodular tratado termicamente pelo processo de austêmpera. Sua microestrutura única resulta em um material com elevados valores de resistência mecânica, ductilidade, resistência ao impacto e resistência ao desgaste. Levando em consideração a relação peso/resistência o ADI passa a ser competitivo quando comparado com aços de maior resistência e ligas de alumínio. Atualmente o meio de resfriamento mais utilizado para o tratamento térmico de austêmpera nos ferros fundidos nodulares são os sais fundidos. Entretanto a utilização de sais fundidos gera uma preocupação referente a questão ambiental, pois os banhos de sais são insalubres e geram resíduos que devem ter destinação controlada. O objetivo deste trabalho é desenvolver através de ensaios práticos um tratamento térmico em banho de ligas metálicas fundidas, tornando-se uma alternativa ao banho de sais fundidos, menos nocivo ao meio ambiente. Corpos de prova (CPs) de Ferro Fundido Nodular foram extraídos de blocos padronizados para a realização do tratamento de austêmpera. Estes corpos de prova foram instrumentados com termopares, para aquisição de curvas de resfriamento. Os CPs foram austenitizados a 900ºC por 60 minutos em forno mufla, e resfriados em dois banhos nas temperaturas de 400ºC e 370 ºC durante 30, 60, 90 e 120 minutos. Os banhos são de liga Zamac 5 para temperatura de 400ºC e Zamac 5 com adição de Estanho para temperatura de 370ºC. Após os tratamentos os corpos de prova foram analisados por microscopia óptica, difração de raios X e ensaios mecânicos (Resistência à Tração, Teste de Impacto Charpy e Dureza Brinell). Os resultados foram comparados com as propriedades requeridas pela norma ASTM A897M. O tratamento mostrou-se eficiente, confirmando a efetividade do banho e do tratamento.

The Austempered ductile iron (ADI) consists of a nodular cast iron heat-treated by the process of temperature. Its unique microstructure results in a material with high values of mechanical strength, ductility, impact resistance and wear resistance. Taking into account the weight / resistance ratio the ADI becomes competitive when compared to higher strength steels up to aluminum alloys. Currently the most used cooling medium for the austenite heat treatment in ductile iron are the salt baths. However, the use of molten salts generates a concern regarding the environmental issue, since salt baths are unhealthy and generate waste that must have a controlled destination. The objective of this work is to develop, through practical tests, a heat treatment in a molten metal alloy bath, making it an alternative to the salt baths, less harmful to the environment. Ductile iron test specimens (TSs) were extracted from standard blocks for the austempering. These specimens were instrumented with thermocouples to acquire cooling curves. The TSs were austenitized at 900 ºC for 60 minutes in a muffle oven and cooled in two baths at temperatures of 400ºC and 370ºC for 30, 60, 90 and 120 minutes. The baths are Zamac 5 alloy for temperature of 400ºC and Zamac 5 with addition of Tin for temperature of 370ºC. After the treatment the specimens were analyzed by optical microscopy, X-ray diffraction and mechanical tests (tensile strength, Charpy Impact Test and Brinell Hardness). The results were compared to the properties required by ASTM A897M. The treatment was efficient, confirming the effectiveness of the bath and the treatment.