Caracterização metalúrgica e mecânica de ferro fundido nodular por tratamento alternativo de austêmpera em banho metálico fundido Zamac

Abstract

O ferro fundido nodular austemperado – ADI, é considerado um material de engenharia que possui uma notável combinação de propriedades mecânicas desejadas em inúmeras aplicações e segmentos. O objetivo deste trabalho é avaliar a possibilidade de aplicação do tratamento térmico de austêmpera, para obtenção de um Ferro Nodular Austemperado (ADI), através da utilização de uma liga de Zn-Al-Mg-Cu ( Zamac 5), como meio de resfriamento isotérmico da austêmpera. Mensurou-se a influência do tempo de austêmpera e da temperatura de austenitização nas propriedades mecânicas do ferro nodular. Para determinação da influência do tempo de austêmpera nas propriedades do ADI, blocos de ferro fundido nodular de matriz predominantemente perlítica foram austenitizados a 900°C por 90 minutos, posteriormente resfriados no banho de Zamac 5 a 380ºC, permanecendo neste processo em intervalos de tempo de 15, 30, 60, 90 e 120 minutos, e posteriormente resfriados ao ar até a temperatura ambiente. Para determinação da influência da temperatura de austenitização nas propriedades do ADI, blocos de ferro fundido nodular de matriz perlítica foram austenitizados a 820°C e 860ºC por 90 minutos, posteriormente resfriados no banho de Zamac 5 a 380ºC, no qual permaneceram neste processo por intervalo de tempo de 60 minutos, e posteriormente resfriados até a temperatura ambiente. A análise morfológica evidenciou a formação de ausferrita em todas as amostras analisadas, sem a presença de perlita, caracterizando a obtenção do ADI. Foi evidenciada a viabilidade de realização da austêmpera em temperaturas superiores a 375ºC. A melhor combinação de propriedades mecânicas com relação às classes de ADI disponíveis ocorreu através do ciclo combinado de austenitização a 860ºC e tempo de austêmpera de 60 minutos.

The austempered nodular cast iron – ADI, is considered an engineering material that has a remarkable combination of mechanical properties in numerous of engineering applications. The objective of this work is to evaluate the possibility of applying austempering heat treatment to obtain an austempered nodular iron (ADI), through the use of a Zn-Al-Mg-Cu alloy (Zamac 5), as an isothermal cooling of austempering process. It was measured the influence of austenitization time and the temperature in the mechanical properties of nodular iron. At the initial validation step, a nodular cast iron alloy with perlitic matrix, was monitored and austenitized at 880°C and 900°C for evaluate the applicability of Zamac 5 as a cooling method. In order to determine the influence of the austempering time on the properties of ADI, some nodular cast iron blocks with predominantly perlitic matrix, were austenitized at 900 °C for 90 minutes, subsequently cooled in the Zamac 5 bath at 380ºC, remaining in this process at time intervals of 15, 30, 60, 90 and 120 minutes, and subsequently cooled to air in room temperature. The treatment with austempering in Zamac 5 process, proved to be efficient. To determine the influence of austenitization temperature on the properties of ADI, some nodular cast iron blocks with predominantly perlitic matrix were austenitized at 820°C and 860ºC for 90 minutes, subsequently cooled in the bath of Zamac 5 to 380ºC and kept parts in this temperature during a time interval of 60 minutes, and subsequently cooled in room temperature. The morphological analysis evidenced the formation of ausferrite, without the presence of perlite, thus characterizing the obtaining of the ADI. Was determined the feasibility of performing of austempering with Zamac 5 in temperature renge above 380 ºC The best combination of mechanical properties in relation to the available ADI classes, occurs through the combined austenitization cycle of 860 º C and 60 minutes of austempering cycle time.