Post on 13-Jan-2016
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Inoculação -II
Nucleação/Inoculação –IIEfeito do superaquecimento
variável Condição de processo
Recém-Fundido, 1350°C
1350°C, 30min 1550°C,30min Resfriado para 1350°C, 30min
Teor de O 14 ppm 13 ppm 7 ppm 15 ppm
N células eut. 104 cel/mm 2 118 cel/mm2 32 cel/mm2 69 cel/mm2
Coquilhamento 11,7 mm 12,3 mm 31,4 mm 19,0 mm
% Gr tipo D/B 67% 60% 96% 92%
Fonte: citado por C.Cabezas, tese.
Nucleação/Inoculação –IIEfeito do superaquecimento
Fonte: citado por C.Cabezas, tese.
O coquilhamento aumenta com o aumento da temperatura em que o banho foi mantido antes do vazamento da amostra.
O Potencial de nucleação pode ser recuperado com a redução da temperatura , mantendo-se algum tempo na temperatura mais baixa.
Efeito de manter por 2 h a 1500°C
Diminuição do potencial de nucleação e do grau de nucleação após inoculação ( X e Y), devido à manutenção por 2 h a 1500°C.
Tempo e temperatura
Efeito da Temperatura e tempo de manutenção no potencial de nucleação
Quanto maior o t e a T, maior o superresfriamento e maior a recalescencia
Tendência à formação de grafita tipo D.
Efeito do Carbono Equivalente
Variável controlada: N° celulas eutéticas
O gráfico mostra que quanto menor o CE, mais importante é a inoculação.
Para CE “baixo”(3,7-3,8), o aumento do Si adicionado como inoculante promove aumento de até 60% do N de células, em relação ao metal base.Para o CE “alto”(4,1), o aumento é de cerca de 20%.
Efeito do Carbono EquivalenteVariável: coquilhamento
Material baseCE=3,5 , não inoculado, com coquilhamento total de referência = 100%.
1)O efeito do CE é mais importante no material base, não inoculado.2)O tipo de inoculante (contendoBa, Ca, ou Sr) é mais importante para o CE baixo.
Principais fatores: Mn e SINOCULAÇÃO
3,4%C-1,5%Si-0,7%Mn-0,05%S
Simulação de solidificação, mostrando a distribuição de partículas de MnS (pontos claros), formadas antes do início da reação eutética.
1) CONSENSO: A interação entre Mn e S tem um forte efeito sobre o potencial de nucleação do metal base e sobre o grau de nucleação do ferro fundido inoculado.
2) CONSENSO: É importante manter o Mn e o S sobre controle, para evitar flutuações do potencial de nucleação e do grau de nucleação.
3) CONSENSO: Em ferros fundidos cinzentos, o teor mínimo de S deve ser 0,03% . Máximo:0,16%.
Critérios para Mn e S
O Mn pode ser estipulado por:a) Mn= 1,7%S+0,3 (clássico)
b) Mn = %Mn – 1,7%S
c) Relação %Mn/%S
d) Produto de solubilidade [Mn][S]
Critérios para Mn e S
Principais fatores: Mn e SINOCULAÇÃO
Parâmetros: N cel e coquilhamento
1) O gráfico mostra claramente que há uma faixa ótima de %S, tanto em relação ao aumento do N de células eutéticas, como em relação à tendência ao coquilhamento.2) O teor mínimo de S recomendado é de 0,03%.Acima de 0,1% , observa-se a tendência para aumentar o coquilhamento.
3) O N de cel. Eutéticas sempre aumenta com o aumento da %S.
Relação Mn/SINOCULAÇÃO
Parâmetros: superresfriamento na curva de AT, tipo de grafita
Mn S Mn/S Mn h* N GR
0,8 0,012 66,7 0,78 16 362 D
1 0,022 45,5 0,96 13 362 A/D
0,8 0,065 12,3 0,69 9 517 A
0,28 0,2 1,4 -0,06 29 1723 branco
MnINOCULAÇÃO
Mn = %Mn-1,7%S
Ótima redução do coquilhamento com excesso de Mn =0,2.
Mn e S: MnINOCULAÇÃO
300
400
500
600
700
0 0,2 0,4
N ce
l
Mn
N cel vs. Mn
DMn(0,085)
DMn(0,124)
Efeito do excesso de Mn, para dois níveis de S
O N de células é maior para o menor valor de excesso de Mn.
Fonte: SANTOS, A.B.S et al. Alguns Efeitos de Manganês e Enxofre em Ferros FundidosCinzentos. In: CONGRESSO ANUAL DA ABM, 56, 2001, Belo Horizonte: p838
Mn e S: MnINOCULAÇÃO
LR vs. D Mn
200
225
250
275
300
0 0,1 0,2 0,3 0,4
D Mn
LR
DMn(0,085)
DMn(0,124)
O LR é maior para o menor valor de Mn.
Esse efeito decorre diretamento do maior número de células eutéticas.
Que cuidados devemos ter ao utilizar esse recurso?
SANTOS, A.B.S et al. Alguns Efeitos de Manganês e Enxofre em Ferros FundidosCinzentos. In: CONGRESSO ANUAL DA ABM, 56, 2001, Belo Horizonte: p838.
Mn e S: MnINOCULAÇÃO
Fonte: Fernando Mucelin ,José Roberto Breda Lima;Renata Cirillo Cury . TCC, turma 1.
%S=0,04% O efeito do Mn no N°cel. eutéticas e no LRtambém é observado para 0,04%S.
%C=3,4; %Si=1,9; Mn:0,2 a 0,6%
Mn e SINOCULAÇÃO
material Mn S Mn/S MnFofo 1 0,15 0,032 4,7 0,10Fofo 2 0,2 0,049 4,1 0,12Fofo 3 0,4 0,107 3,7 0,22Fofo 4 0,6 0,15 4 0,35
Mn e S para mínimo coquilhamento
Várias combinações de Mn e S podem minimizar a tendência ao coquilhamento .
Melhores resultados:Mn/S = 4 Mn : 0,1- 0,35
Altu
ra c
oqui
lhad
a, m
m
Produto de solubilidade [Mn][S]
CRITÉRIO: %Mn e %S ajustados para precipitação de MnS ocorrer apenas depois do início da solidificação, ou seja, abaixo da T liquidus.
METODOLOGIA:a) Determinar T liq para cada CEb) Calcular o “produto de solubilidade” [Mn]
[S] para cada casoc) Definida % S, obter a max. %Mn ou vice-
versa.
a)Determinar T liq para cada CE
Linha liquidus Fe-CE
1100
1180
1260
b) Calcular o “produto de solubilidade”
(%Mn x %S) para cada caso
Log(%Mn x %S) = -1920/TT em Kelvin
c) Definido o S, encontrar o Mn
Log(%Mn x %S) = -1920/T ( K)
CE=4,1%
T liq = 1174C
Log(%Mn x %S) = -1920/T
Produto de solubilidade (Mn x S) para T liq de CE= 3,7 a 4.3
Comparações
• Comparar critério clássico %Mn=1,7%S+0,3 com produto de solubilidade ( Ex. para CE=4,1)
• a) % S = 0,15– Clássico : %Mn = 0,56– Prod. solubilidade : 0,32
• b) % S = 0,05– Clássico : %Mn = 0,40– Prod. Solubilidade : %Mn = 0,8
Composição e eficiência dos inoculantes:
Al “baixo”/CE “alto” Al “alto” / CE “baixo”
Velocidades de resfriamento maiores
Parâmetro analisado: tendência ao coquilhamento
Composição e eficiência dos inoculantes:
Fofo cinzento
Fading
Fading
Fras e Gorny
1,5 min10 min
25 min
0,5% Fe-Si (Ca, Ba, Al)
Efeitos observados:1)O N de cél. Eut. Varia fortemente com a espessura da peça fundida.2)“Fading”: o N de cel. Eut. cai rapidadamente depois de 15 min.15 min
Composição e eficiência dos inoculantes:
Ca, Ba
Fading
A prática + usual é dividir a inoculação pelas várias etapas.