53

4.4 MICRODUREZA VICKERS

A microdureza foi realizada em um corpo de prova de seção retangular e a

amostragem segue o esquema da Figura 4.12.

Figura 4.12 – Esquema de amostragem de microdureza.

Fonte: Autor, 2013.

Os resultados de microdureza mostram uma boa ductilidade da peça, o que

descarta a possibilidade de falha nesta região. No entanto, devido sua confecção por

fundição em molde de areia há grande probabilidade de tensões internas, pois,

como visto na Tabela 4.2, os resultados de dureza confirmam que a peça não

passou por tratamento térmico para alívio das tensões, ou que o tratamento sofrido

foi descontínuo.

Tabela 4.2 – Resultados da microdureza.

Microdureza HV

Ponto Dureza

1 166,6

2 173,1

3 171,3

4 164

5 185,1

6 165,1

7 172

8 183

Fonte: Autor, 2013.

54

4.5 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (MEV)

Na microscopia eletrônica de varredura dos CP’S de impacto, foram

encontradas porosidades no início das fraturas, além de inclusões por sulfeto de

manganês, identificadas pela micrografia e EDS (Energy Dispersive Spectrum),

(Figura 4.13).

Figura 4.13 – Resultados do EDS.

Fonte: Autor, 2013.

As inclusões por sulfeto de Manganês (Figura 4.14) são importantes para

materiais a serem usinados, pois o sulfeto de manganês durante a usinagem forma

um filme lubrificante sobre a ferramenta de corte reduzindo os desgastes, no

entanto, a peça em estudo é confeccionada por fundição em molde de areia, e sua

usinabilidade não é um fator importante neste estudo.

Figura 4.14 – Detalhe da porosidade com inclusões por MnS no corpo de prova de impacto

(a) e com ponto do EDS (b).

Fonte: Autor, 2013.

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De modo geral o manganês é um elemento importante na fabricação de aços,

pois se combina com o enxofre formando sulfeto de manganês, desfavorecendo a

formação de sulfeto de ferro.

A concentração e localização de tensões na interface entre a inclusão e a

matriz podem ter facilitado à iniciação da fratura por fadiga. Isto decorre da

concentração de tensões remotas aplicadas, possivelmente, devido à diferença

entre as constantes elásticas das inclusões e da matriz. Como resultados destas

tensões, iniciaram-se trincas na interface entre a inclusão e a matriz. O efeito das

inclusões na iniciação das trincas de fadiga depende da composição química, do

tamanho, da densidade, da localização em relação à superfície e da morfologia das

inclusões35.

Foram identificadas porosidades nos corpos de prova de impacto (Figura

4.15).

Figura 4.15 – Porosidade no inicio da propagação de trinca do

corpo de prova de impacto (a) e (b).

Fonte: Autor, 2013

Nos CP’S de tração, também foram encontradas porosidades de onde se

propagou a fratura (Figuras 4.16).

_____________________ 34 INFOMET, Efeito das Inclusões nas Propriedades dos Aços. Disponivel em: <http://www.infomet.com.br/ >. Acesso em: 21 jun. 2013, 11:30:30.

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Figura 4.16 – Porosidade na origem da propagação da

Trinca na fratura por tração.

Fonte: Autor, 2013

Os resultados do MEV nos mostram que as fraturas nos corpos de prova de

impacto e tração iniciaram nas porosidades, dando um indício de que a falha

catastrófica ocorrida na grelha e no segmento da grelha possa ter sido facilitada pela

presença destas porosidades.

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5 CONCLUSÕES

A grelha do moinho SAG é fabricada a partir do processo de fundição, pois

este processo facilita a obtenção de peças com grandes e complexas geometrias

como a da grelha. Durante o processo de fundição, possivelmente, devido a

natureza do molde ou do próprio metal líquido, bolhas de ar ou gases podem ter

ficado alojadas próximo a superfície do metal. Essas bolhas podem ter gerado

defeitos como cavidades, porosidades ou microporosidades, que se tornam

concentradores de tensões. De acordo com as análises feitas pelo MEV, foi

observada a presença de porosidade e inclusões de MnS nos corpos de prova.

Estas inclusões criam, em torno de si, concentrações de tensões que podem ter

facilitado o surgimento e propagação de trincas. A análise micrográfica mostra a

presença predominante de perlita e ferrita que indica que a peça não passou por

tratamento térmico ou que o mesmo não foi totalmente eficiente. Sem o tratamento

térmico, o alívio das tensões ocasionadas pela fundição não pôde ser feito.

O fluxo de polpa no moinho gera certa carga sobre a grelha, pois esta retém a

carga não passante de minério. Esses esforços geraram um acúmulo de tensões

nos defeitos da peça, propiciando assim o surgimento das trincas, que se

propagaram por fadiga, caracterizadas pela morfologia das superfícies de falha, nas

quais podem ser observadas marcas características das falhas por fadiga, essas

marcas são evidentes nas superfícies de falha SF2, SF3 e SF4. A falha teve seu

provável início da superfície da falha SF3, tendo como origem um defeito identificado

na extremidade da peça, que se propagou para as outras superfícies, ocasionando

assim uma falha catastrófica.

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6 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

o Fazer ensaio de fadiga no material;

o Estudar alternativas para eliminação ou diminição dos defeitos na fundição;

o Utilizar a modelagem e simulação computacional por elementos finitos para

identificar os esforços na grelha;

o Fazer ensaios quantitativos para determinar as propriedades mecânicas da

grelha.

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REFERÊNCIAS

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60

CASTRO, U. D. Ensaios mecânicos - ensaio de dureza pelo método Vi ckers. Belo Horizonte, MG: PUC-Minas. 1-2p. PEÇAS, P., Tecnologia dos materiais . Lisboa, Portugal: IEFP - Instituto do Emprego e Formação Profissional. 1998. 128p. INFOMET. Efeito das Inclusões nas Propriedades dos Aços. Disponivel em: <http://www.infomet.com.br/ >. Acesso em: 21 jun. 2013, 11:30:30.