Efeito da adição de nitrogênio nas propriedades mecânicas e metalúrgicas do ferro fundido nodular austemperado

Abstract

O ferro fundido nodular austemperado (ADI) é um importante material para indústria, já que possui propriedades mecânicas competitíveis às do aço, mas com um menor peso devido a presença da grafita, que torna sua densidade menor. O nitrogênio, quando usado como elemento de liga, contribui para a austemperabilidade e na melhoria das propriedades mecânicas. Com isso, o objetivo do trabalho foi avaliar as propriedades mecânicas e metalúrgicas do ADI após a adição de nitrogênio utilizando 49Si-31N-Fe em pó, tanto no forno de fusão quanto na panela de vazamento. A liga fundida com adição de nitrogênio no forno obteve uma baixa incorporação de nitrogênio. A liga com adição na panela de vazamento foi descartada do estudo devido à alta inclusão de escória. De acordo com o refinamento pelo método de Rietveld dos difratogramas obtidos no ensaio de difração de raios-X, a quantidade de austenita de alto carbono na ausferrita foi maior para a liga com adição de nitrogênio (aumento de 68%). Já o teor de carbono na austenita de alto carbono ficou similar. A liga com adição de nitrogênio, em comparação com a liga sem adição de nitrogênio, obteve maior grau de nodularização (aumento de 2%), menor contagem de nódulos (diminuição de 8%), maiores limite de resistência à tração (aumento de 11%), limite de escoamento (aumento de 13%), tensão de ruptura (aumento de 11%) e dureza (aumento de 10%), menor alongamento (diminuição de 16%) e aumento de 12% na resistência à abrasão. O ferro nodular austemperado com adição de nitrogênio obteve propriedades mecânicas intermediárias entre as Classes 2 e 3 de ADI

Austempered ductile iron (ADI) is an important material for industry, as it has mechanical properties comparable to those of steel, but with a lower weight due to the presence of graphite, which makes its density lower. Nitrogen, when used as an alloying element, contributes to austempering and improving mechanical properties. Thus, the objective of this work was to evaluate the mechanical and metallurgical properties of ADI after the addition of nitrogen using powdered 49Si-31N-Fe, both in the melting furnace and in the pouring ladle. Alloy cast with addition of nitrogen in the furnace obtained a low incorporation of nitrogen. The alloy with addition in the pouring ladle was discarded from the study due to the high inclusion of slag. According to the Rietveld method refinement of the diffractograms obtained in the X-ray diffraction test, the amount of high-carbon austenite in the ausferrite was higher for the alloy with nitrogen addition (68% increase). The carbon content in the high-carbon austenite was similar. The alloy with nitrogen addition, compared to the alloy without nitrogen addition, obtained a higher degree of nodularization (increase of 2%), lower nodule count (decrease of 8%), higher tensile strength limit (increase of 11 %), yield strength (increase of 13%), tensile strength (increase of 11%) and hardness (increase of 10%), lower elongation (decrease of 16%) and 12% increase in abrasion resistance. Austempered nodular iron with addition of nitrogen obtained intermediate mechanical properties between Classes 2 and 3 of ADI