Refino de grão das ligas do sistema cobre-estanho. - Rojas Arango, Juan Marcelo (2016)
As ligas de cobre têm grande importância na fabricação de produtos metálicos que necessitam de boa resistência à corrosão e/ou alta condutividade térmica e elétrica. A sua estrutura de grãos bruta de solidificação define diversas propriedades requeridas em serviço/processamento e o refino desta estrutura pode ser realizado a partir da inoculação do banho metálico antes do início da solidificação, aumentando o número de núcleos sólidos formados. A inoculação e os mecanismos de refino de grão em ligas de cobre foram pouco investigados e não são entendidos suficientemente para permitir o projeto de inoculantes. O presente trabalho tem como principal objetivo identificar os mecanismos fundamentais de inoculação e refino de grão das ligas do sistema Cu-Sn a partir de adições de Zr aos banhos líquidos antes da solidificação. Amostras cilíndricas foram produzidas a partir da solidificação das ligas a uma taxa de resfriamento de ~ 0,8 ?C/s. Estas amostras foram analisadas por diferentes técnicas: (a) observação da macroestrutura de grãos; (b) análise térmica das curvas de resfriamento obtidas durante a solidificação; (c) análise química; (d) exame da microestrutura em microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) com emissão de campo (FEG), microscopia eletrônica de transmissão (MET) com e sem o feixe de íons (FIB) e (e) microanálise por espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Observa-se que adições de Zr na faixa de 0,04 a 0,4% a banhos da liga Cu-8%Sn com cobertura de pó de grafita reduzem o tamanho médio de grão em até 90%, mas não causam efeito significativo sem a cobertura de grafita. Este efeito da diminuição do tamanho de grão com a adição de Zr torna-se significativo somente para teores de Sn >=4%. Esta redução de tamanho médio de grão é acompanhada do aparecimento de partículas facetadas na microestrutura, identificadas como ZrC a partir de padrões de difração de elétrons e microanálises EDS. Uma análise teórica mostra desajustes entre os reticulados do ZrC e do Cu? tão pequenos quanto 1,9%, indicando que estas partículas podem funcionar como centros efetivos para a nucleação heterogênea e causar o refino de grão em ligas de Cu. Parâmetros extraídos da recalescência das curvas de resfriamento, como a diferença entre as temperaturas mínima e máxima da recalescência, apresentaram boa correlação com o tamanho médio de grão final, indicando a possibilidade do controle do tamanho de grão em ligas Cu-Sn com adições de Zr a partir da análise térmica.