Efeitos da adição de diferentes teores de nióbio nas propriedades mecânicas e metalúrgicas do ferro fundido nodular SiMo

Abstract

O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito de adições de diferentes teores de Nióbio (Nb) e Molibdênio na liga de ferro fundido nodular denominada SiMo (silício e molibdênio). Considerando-se o interesse crescente na melhoria e redução de custos de ligas empregadas em altas temperaturas buscou-se avaliar os efeitos destes elementos nas propriedades mecânicas e metalúrgicas das ligas estudadas, principalmente na resistência à quente. Assim, este trabalho estudou cinco ligas de ferro fundido nodular com diferentes composições químicas. A partir de uma liga base SiMo, foram feitas adições de diferentes teores de Nb em duas ligas, produção de uma quarta liga com adição de nióbio e diminuição do teor de Mo e uma quinta liga produzida somente com adição de Nb e retirando todo o Mo. Após a confecção das ligas com as composições químicas almejadas, foram produzidos os corpos de prova para os ensaios de tendência ao coquilhamento e para a caracterização mecânicometalúrgica, através do uso de microscopia óptica, eletrônica, espectroscopia de raios X por dispersão de energia e realização dos ensaios de tração, em altas temperaturas (800 °C) e à temperatura ambiente. Os resultados indicaram que a liga IV apresentou propriedades mecânicas similares às da liga base I, além de apresentar um refino no grão ferrítico médio (aproximadamente 20%) e um grau de nodularização de 90%, demonstrando que o nióbio pode ser utilizado como substituto parcial do molibdênio, sem acarretar uma alteração significativa nas propriedades do material, o que pode propiciar uma redução de custos de produção mantendo as características exigidas para aplicações em altas temperaturas.

The objective of this work is to evaluate the effect of adding different amounts of Niobium (Nb) and Molybdenum (Mo) to the nodular cast iron alloy known as SiMo (Silicon and Molybdenum). Given the growing interest in improving and reducing the costs of alloys used at high temperatures, the aim was to assess the effects of these elements on the mechanical and metallurgical properties of the studied alloys, especially their high-temperature resistance. This study involved five nodular cast iron alloys with different chemical compositions. Starting with a base SiMo alloy, two alloys were produced with varying Nb contents, a fourth alloy with the addition of Nb and a reduction in Mo content, and a fifth alloy with Nb added and Mo completely removed. After achieving the desired chemical compositions, test specimens were produced for tendency to chilling tests and mechanical-metallurgical characterization using optical and electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, and tensile tests at high temperatures (800°C) and room temperature. The results indicated that alloy IV exhibited mechanical properties similar to those of base alloy I, in addition to showing a refinement in the average ferritic grain (approximately 20%) and a nodularization degree of 90%, demonstrating that niobium can be used as a partial substitute for molybdenum. This substitution can lead to a reduction in production costs while maintaining the required characteristics for high-temperature applications.