EFEITO DE ENVELHECIMENTO A 550ºC NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DA LIGA CUPRONÍQUEL

Cu14Ni COM DIÇÕES DE ALUMÍNIO E FERRORAFAEL NOBRE – rafanobre@gmail.com

Orientador: Rodrigo Magnabosco – rodrmagn@fei.edu.brCo-orientador: Rodrigo César Nascimento Liberto – rodliberto@gmail.com

Materiais e métodosApós a fundição a 1200°C e laminação da liga, foram extraídas 26 amostras para utilização em ensaios de dureza e análises metalográficas, além de 5 corpos-de-prova para ensaios de tração. Estas amostras foram inicialmente submetidas a uma solubilização a 900°C por 1 hora, com o objetivo de estabelecer a supersaturação necessária ao tratamento de envelhecimento. Posteriormente, as amostras foram envelhecidas entre 0,5 e 720 horas, além da amostra solubilizada. Os corpos-de-prova para ensaios de tração foram submetidos a 2 ; 4 ; 16 e 720 horas de envelhecimento, além do corpo-de-prova solubilizado. Realizou-se então a preparação das amostras para análise metalográfica, através de seqüências de lixamento e polimento, ataque químico com reativo GRADE 7 e observou-se as microestruturas obtidas para cada tempo de envelhecimento em microscópio óptico. Realizou-se também ensaios de microdureza, determinando o perfil endurecimento em relação ao tempo de envelhecimento.

Constatou-se também a atuação da precipitação intergranular de Ni3Al como um dos principais mecanismos de endurecimento, além de indícios de precipitação intragranular a partir de 4 horas de envelhecimento (Fig.1), já que após este período notou-se o início de coalescimento dos precipitados intergranulares, embora a resistência mecânica continuasse a aumentar. Após 16 horas de envelhecimento foi caracterizado o processo de superenvelhecimento, através da perda de dureza (Fig.2). As propriedades de ductilidade e resistência à tração foram estimados a partir dos ensaios de tração realizados, porém devido a trincas nos corpos-de-prova (Fig.3), tais propriedades tiveram caráter apenas indicativos (Fig.4).

Conclusões:Constatou-se que a liga Cu14Ni apresenta como principais

mecanismos de endurecimento a precipitação de fase Ni3Al, além da presença de Ni, Al e Fe em solução sólida

As máximas propriedades mecânicas obtidas foram em 16 horas de envelhecimento, cujos valores são: dureza de 257 HV1 e limite de escoamento de 605 MPa.

Agradecimentos: Ao Centro Universitário da FEI pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsas de iniciação científica ao aluno Rafael Nobre À coordenadoria do Programa de Iniciação Científica do Centro Universitário da FEI, pela oportunidade oferecida de realizar este trabalho Aos orientadores deste trabalho, prof. Dr. Rodrigo Magnabosco e Rodrigo C.N. Liberto, pela dedicação e excelente orientação Aos técnicos do Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI, por toda a ajuda e acompanhamento realizados

ObjetivosO presente trabalho se propôs a estudar a influência do envelhecimento a 550°C por até 720 horas nas propriedades mecânicas da liga cuproníquel Cu14Ni com adições de ferro e alumínio, obtendo-se 24 amostras diferentes. O material, após tratamentos térmicos e caracterização microestrutural por microscopia óptica, foi submetido a ensaios de microdureza e mecânicos de tração. Foram determinadas as propriedades mecânicas do material, relacionando-as às diferentes microestruturas obtidas, e foi avaliada a cinética de envelhecimento da liga em estudo.

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Departamento de Engenharia Mecânica

IntroduçãoO cobre e suas ligas são caracterizados por apresentarem resistência mecânica moderada associada à alta ductilidade. Normalmente o aumento da resistência mecânica do cobre se dá através da adição de elementos de liga como zinco, alumínio e níquel, dentre outros. Entre as ligas de cobre, pode-se encontrar diversos materiais adequados para diferentes aplicações, onde se necessita de resistência mecânica aliada a propriedades físicas especiais, como por exemplo, alta resistência à corrosão. Entre as ligas de cobre, as que apresentam a melhor resistência à corrosão. As chamadas cuproníqueis são as que apresentam a melhor resistência à corrosão, atribuída ao efeito benéfico da adição de níquel. As propriedades mecânicas desejáveis nas ligas cuproniqueis são normalmente alcançadas através de tratamentos térmicos como a solubilização e o envelhecimento.

A

C D

B

Fig.1: Micrografias das amostras (A) Solubilizada eenvelhecidas por (B) 4, (C) 16 e (D) 720 horas.

Fig.2: gráfico do tempo de envelhecimento (horas)versus durezas (HV1).

Resultados e discussãoDeterminou-se, através dos ensaios realizados, um perfil das principais propriedades mecânicas da liga Cu14Ni, como dureza, limite de escoamento e estimativa da ductilidade. Foi constatado que os valores de máxima resistência mecânica e dureza são obtidos após 16 horas de envelhecimento.

A B

C D

E 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 5 10 15 20 25 30

Deformação (%)

Ten

são

(M

Pa)

Solubilizada2 horas4 horas16 horas720 horas

Fig.3: Trincas de laminação presentes nos corpos-de-

prova para ensaio de tração. Amostras Solubilizada (A), 2 (B), 4 (C), 16 (D) e 720 horas

(E) de envelhecimento.

Fig.4: Ensaios de tração realizados em máquina universal de ensaios para as

amostras solubilizada, 2, 4, 16 e 720 horas de envelhecimento.