Avaliação experimental do efeito de ciclos térmicos nas propriedades mecânicas convencionais e à fratura de ferros fundidos cinzentos hipoeutéticos ligados

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Orlando, Pedro Humberto Gândara
• Orientador(a): Donato, Gustavo H. B.
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo
• Palavras-chave em Português: Ferro fundido; Metais-Propriedades mecânicas
• Link de acesso: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/552

Ferros fundidos cinzentos são amplamente utilizados na indústria metal-mecânica pela interessante combinação de propriedades mecânicas e térmicas proporcionadas. Ao longo de sua vida útil, componentes mecânicos diversos precisam suportar solicitações mecânicas e térmicas (separada ou conjuntamente) sem comprometer sua integridade estrutural (p. ex.: pelo surgimento de trincas). Frente ao comportamento frágil usualmente apresentado por tais materiais em deformação, diversas técnicas de processamento são utilizadas para se atingir as propriedades desejadas de tenacidade, fazendo este material ter grande importância no atual estágio de desenvolvimento da indústria. Entretanto, algumas aplicações práticas submetem os ferros fundidos cinzentos a ciclos de aquecimento (inclusive com austenitização do material) seguidos de resfriamentos bruscos, como ocorre em sistemas de frenagem de grande porte aplicáveis a veículos pesados. Tais ocorrências reduzem expressivamente as propriedades mecânicas desses materiais e favorecem a nucleação e propagação de trincas, podendo incorrer em falhas catastróficas. Neste cenário, o objetivo deste trabalho é investigar a influência de ciclos térmicos simulados em laboratório nas microestruturas e principalmente nas propriedades mecânicas convencionais e à fratura destes materiais. Para tal, são conduzidos ensaios mecânicos de tração, de impacto e de tenacidade à fratura utilizando corpos de prova compactos C(T). A título de estudo e relevância tecnológica, dois ferros fundidos com composições químicas diferentes entre si foram selecionados para melhor suportar os desenvolvimentos e as conclusões. Os resultados apontaram que ciclos térmicos envolvendo austenitização e resfriamentos típicos de algumas aplicações reais na indústria automotiva propiciam a formação de fases frágeis (martensita) incorrendo em severa redução de propriedades mecânicas de resistência e ductilidade. Reduções de até 83% foram obtidas em propriedades de tenacidade à fratura e absorção de energia quando da ocorrência dos tratamentos térmicos, o que chama a atenção para a relevância da consideração destes fenômenos para atividades de projeto e avaliação de integridade estrutural que busquem segurança. Uma discussão crítica sobre a descrição da fratura de ferros fundidos utilizando integral J e práticas laboratoriais alternativas é também conduzida e motiva estudos/ investigações futuros na área.