Tecnologia de Fundição

Propriedades mecânicas dos fundidos

Propriedades mecânicas dos fundidos

•Resistência mecânica

•Rigidez

•Ductilidade

•Tenacidade

•Resistência a fadiga

Resistência a fadiga

Características

•Tensão cíclica inferior ao LE causa fratura

•Todos componentes móveis (e grande parte dos “aparentemente estáticos”) estão sujeitos a tensões cíclicas

•Grande influência de singularidades geométricas

Ensaio: curva S - N

Mecanismo de fratura por fadiga

Mecanismo de fratura por fadiga

Mecanismo de fratura por fadiga

Morfologia da fratura por fadigaE

stág

io I

Estágio II

Estágio III

• nucleação da trinca de fadiga (estágio I)

• propagação estável da trinca (estágio II)

• ruptura final (estágio III).

Efeito de variáveis não-metalúrgicas

Concentrador de tensão

Efeito de variáveis não-metalúrgicasTensão residual de compressão

Número de ciclos

Tens

ão (M

Pa)

Nitretado

Jateado

Temp. e rev.

Efeito de variáveis não-metalúrgicasTensão residual de compressão

Efeito de variáveis metalúrgicasResistência mecânica

Efeito de variáveis metalúrgicasCaracterística microestrutural

PerlitaTe

nsão

(MPa

)

Efeito de variáveis metalúrgicasCaracterística microestrutural

Tamanho de grão

Propagação da fratura por fadiga

Previsão de vida

Propriedades mecânicas dos fundidos

Análise de casos

•Resistência mecânica

•Ductilidade

•Tenacidade

•Resistência a fadiga

Resistência mecânica

Ductilidade

Curva Tensão/Deformação típica de ensaios de tração de ligas Al-Si

LE Como elevar o LE ?

Deformação (%)

Limite de resistência-LR

Tensão (MPa)

Mecanismos de endurecimento em ligas Al-Si:↑ Limite de escoamento (↑ LR e ↓ A)

•1. Solução sólida – Mg e Cu

•2. Precipitação de segunda fase - Si, Cu e Fe

•3. Endurecimento por precipitação (tratamento térmico) -Mg2Si e CuAl2

Exemplo de endurecimento por solução sólida

Roda produzida em liga Al-11%Si (coquilha)

Propriedadesmecânicas

Al-11%Si Al-11%Si-0,20%Mg

LR (MPa) 170 180

LE (MPa) 70 80

A (%) 17 14

Exemplo típico de precipitação de 2° fase

Propriedadesmecânicas

Al- 7%Si-0,35%Mg

Al-10%Si-0,35%Mg

LR (MPa) 200 210

LE (MPa) 90 95

A (%) 14 12

Exemplo típico de precipitação de 2° fase

Propriedadesmecânicas

Al-7%Si-0,35%Mg

Al-6%Si-3%Cu-0,35%Mg

LR (MPa) 200 240

LE (MPa) 90 170

A (%) 14 2

3.3 Exemplo de endurecimento por precipitação

Tratamento térmico T6: Solubilização 540°C 6 h - águaPrecipitação - 160°C 4 h

Propriedadesmecânicas

A356 A356 – T6

LR (MPa) 200 290

LE (MPa) 90 200

A (%) 14 164

Efeito da modificação do eutético(sem T6)

Liga: Al- 7% Si –0,3% Mg (A356)

Liga: Al – 11%Si (A413)

LR [MPa]

A%[%]

LR[MPa]

A%[%]

Acicular(sem modificação)

140 4 150 4

Fibrosa(modificada)

150 12 170 10

Estrutura do eutético

ComparativoCinzentos x nodulares

Ataqueprofundo

Parâmetros importantes

Cinzento Nodular

CE 3,5% a 4,4% 4,0% a 4,8%

Si 1,5% a 2,4% 2,0% a 3,5%

S 0,03% a 0,15% <0,02

Mg - 0,04% a 0,06%

Grafita Lamelar, “A” Nodular

Defeitos da grafita “D”, “B”, “C” desvios da nodular

Matriz Perlita Todas !

ComparativoCinzentos x nodulares

Ataqueprofundo

Propriedades mecânicas

Cinzento Nodular

Limite de resistência 140 a 300 MPa 400 a 800 MPa

Impacto (Charpy V) não especific. 20 J (max.)

Limite de escoamento nd 250 a 500 MPa

Alongamento (%) Nulo 2% a 25%

ε

σ

ε

σ

Tenacidade