Microstructural analysis and mechanical properties characterization in a set of commercial nodular cast iron

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Fernandes, Daniel de Oliveira
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Ferro fundido nodular
Caracterização mecânica
Microestrutura
Imagens digitais - análise
Link de acesso: https://repositorio.unb.br/handle/10482/44242
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2022.
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spelling Microstructural analysis and mechanical properties characterization in a set of commercial nodular cast ironFerro fundido nodularCaracterização mecânicaMicroestruturaImagens digitais - análiseDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2022.O ferro fundido nodular tem sido comumente aplicado na indústria e diversas aplicações de engenharia devido ao baixo custo de produção e a similaridade das propriedades mecânicas quando comparadas aos aços carbonos corriqueiramente utilizados. As propriedades mecânicas do ferro fundido nodular são extremamente dependentes da sua microestrutura e também das características dos nódulos de grafita. Desse modo o principal objetivo foi avaliar e caracterizar o ferro fundido nodular das classes GGG40, GGG 60 e GGG70, sem a presença de tratamentos térmicos. As amostras foram retiradas de blocos e barras sem utilizar o processo de fundição em bloco Y. As propriedades do material foram determinadas através testes mecânicos como ensaio de tração, dureza, efeito Bauschinger e fadiga de baixo ciclo. Foi executada por meio de microscopia ótica a análise da microestrutura do material, de forma a avaliar o padrão de grafita, e posteriormente a quantificação de cada fase presente na amostra. Com o intuito de auxiliar a análise microestrutural, uma rotina baseada em segmentação de imagem foi desenvolvida. A metodologia possibilitou avaliar a influência da microestrutura em relação à posição do espécimen no bloco fundido, e também comparar com as propriedades de corpos de prova retirados de barras circulares. Os resultados comprovaram que a microestrutura, principalmente a densidade de nódulos de grafita no material, tem efeito na resistência do material, sendo assim necessárioum controle adequado do processo de fundição para garantir as propriedades especificadas. As propriedades mecânicas dos corpos de prova retirados diretamente do bloco e das barras sem a fundição do bloco em Y apresentaram resultados desconformes com as propriedades disponíveis nos padrões usuais e na literatura. Essa diferença reforça que os ferros fundidos podem sofre alterações mecânicas por conta de alterações no processo de fundição, confirmando a importância de averiguar as características do lote fundido antes da aplicação mecânica do material. Por fim a rotina desenvolvida para a análise da microestrutura foi capaz de quantificar as fases e as propriedades da grafita de cada corpo de prova analisado.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF).Nodular cast iron has been commonly applied in industry and many engineering applications due to the low production cost and the similarity of its mechanical properties to carbon steel. The mechanical properties of nodular cast iron are very dependent on its microstructure and also on the characteristics of the graphite nodules. In this sense, the main objective was to evaluate and characterise the nodular cast iron grades GGG40, GGG60and GGG70 in the absence of heat treatment. In addition, specimens were obtained from casted bars and blocks without the Y-block casting process. Through mechanical tests such as tensile, Bauschinger effect and hardness tests, the material mechanical properties were determined. Additionally, the microstructure was analysed by optical microscopy with the support of computational image analysis for determination of the attributes of the graphite nodules and the quantification of each phase present in the microstructure of the nodular cast iron. The developed methodology made it possible to evaluate the influence of the microstructure in relation to the position of the specimen in the cast iron block. The properties of the specimens removed from circular bars were also compared. The results showed that the microstructure has a strong effect on the material’s strength, especially the density of graphite nodules in the material. The mechanical properties of the specimens taken directly from the block and bars without the Y-block casting presented results that are not in accordance with the properties available in the usual standards and literature. This difference reinforces that cast iron can undergo mechanical changes due to changes in the casting process, confirming the importance of checking the characteristics of the cast batch before engineering application of the material. Finally, the routine developed for the microstructure analysis was able to quantify the phases and properties of graphite in each analysed specimen.Anflor, Carla Tatiana MotaBaranoğlu, BesimFernandes, Daniel de Oliveira2022-07-14T21:35:52Z2022-07-14T21:35:52Z2022-07-142022-04-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfFERNANDES, Daniel de Oliveira. Microstructural analysis and mechanical properties characterization in a set of commercial nodular cast iron. 2022. xix, 92 f., il. Dissertação (Mestrado em Integridade de Materiais da Engenharia) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.https://repositorio.unb.br/handle/10482/44242engA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2025-03-19T15:58:57Zoai:repositorio.unb.br:10482/44242Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2025-03-19T15:58:57Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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