Correlação entre dureza e segregação das partículas da liga de bronze alto chumbo, fabricada pelos processos de fundição por centrifugação e por gravidade

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Zurlo, Márcio Nunes
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
alloy C93800
centrifugal casting
fundição por centrifugação
fundição por gravidade
gravity casting
liga C93800
particle segregation
segregação de partículas
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-24102025-140322/
Resumo: A liga de bronze alto chumbo C93800 (Cu7Sn16PbNi) apresenta propriedade de fácil fundição, são resistentes à corrosão, ao desgaste e são tratáveis termicamente, em função disto, este estudo tem como objetivo correlacionar dureza e segregação de partículas da liga C93800, fabricada pelos processos de fundição por centrifugação e por fundição por gravidade. Os resultados dos estudos realizados em seis tubos, sendo os três primeiros, produzidos em fundição por centrifugação para a liga em estudo, com rotações de 600,800 e 1000 rpm, o quarto tubo com 800 rpm sendo adicionado 4% de níquel. Para os tubos produzidos por fundição por gravidade, o primeiro com composição nominal a liga C93800 e o segundo sendo adicionado 4% de níquel. A caracterização microestrutural realizada em diversas regiões dos tubos foi realizada utilizando-se a microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização das fases presentes e a dureza foram identificadas por meio de difração de raio X e dureza Vickers. O aumento do teor de níquel possibilitou a melhoria na distribuição de partículas de chumbo ao longo da espessura e aumento da dureza Vickers para a face interna e face externa respectivamente em torno de 11% e 16%. A fundição por centrifugação na liga não modificada apresentou o aumento de partículas de chumbo em 55% na face externa em relação a face interna para o tubo 3, cuja rotação foi de 1000rpm, esta variação é devido a força centrifuga e da massa específica do chumbo ser maior em relação aos outros elementos presentes na liga em estudo, em que esta segregação é de maior concentração na região final de vazamento decorrente ao maior tempo de centrifugação e solidificação. A retenção de partículas próximo a parede externa do tubo ocorre devido a maior taxa de resfriamento da liga fundida em contato com a parede da coquilha em menor temperatura em relação ao metal fundido. Os maiores valores percentuais de porosidade foram próximos a 2,10% para o tubo 3 e 4 produzidos em fundição por centrifugação e para os produzidos em fundição por gravidade os valores foram de 2 a 4%.
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Os resultados dos estudos realizados em seis tubos, sendo os três primeiros, produzidos em fundição por centrifugação para a liga em estudo, com rotações de 600,800 e 1000 rpm, o quarto tubo com 800 rpm sendo adicionado 4% de níquel. Para os tubos produzidos por fundição por gravidade, o primeiro com composição nominal a liga C93800 e o segundo sendo adicionado 4% de níquel. A caracterização microestrutural realizada em diversas regiões dos tubos foi realizada utilizando-se a microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização das fases presentes e a dureza foram identificadas por meio de difração de raio X e dureza Vickers. O aumento do teor de níquel possibilitou a melhoria na distribuição de partículas de chumbo ao longo da espessura e aumento da dureza Vickers para a face interna e face externa respectivamente em torno de 11% e 16%. A fundição por centrifugação na liga não modificada apresentou o aumento de partículas de chumbo em 55% na face externa em relação a face interna para o tubo 3, cuja rotação foi de 1000rpm, esta variação é devido a força centrifuga e da massa específica do chumbo ser maior em relação aos outros elementos presentes na liga em estudo, em que esta segregação é de maior concentração na região final de vazamento decorrente ao maior tempo de centrifugação e solidificação. A retenção de partículas próximo a parede externa do tubo ocorre devido a maior taxa de resfriamento da liga fundida em contato com a parede da coquilha em menor temperatura em relação ao metal fundido. Os maiores valores percentuais de porosidade foram próximos a 2,10% para o tubo 3 e 4 produzidos em fundição por centrifugação e para os produzidos em fundição por gravidade os valores foram de 2 a 4%.The high lead bronze alloy C93800 (Cu7Sn16PbNi) presents easy casting properties, is corrosion resistant, wear resistant and heat treatable. Therefore, this study aims to correlate hardness and particle segregation of the C93800 alloy, manufactured by centrifugal casting and gravity casting processes. The results of the studies carried out on six tubes, the first three of which were produced in centrifugal casting for the alloy under study, with rotations of 600, 800 and 1000 rpm, the fourth tube with 800 rpm with the addition of 4% nickel. For the tubes produced by gravity casting, the first with nominal composition of the C93800 alloy and the second with the addition of 4% nickel. The microstructural characterization performed in several regions of the tubes was carried out using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The characterization of the phases present and the hardness were identified by means of X-ray diffraction and Vickers hardness. The increase in the nickel content allowed the improvement in the distribution of lead particles throughout the thickness and an increase in the Vickers hardness for the internal face and external face, respectively, of around 11% and 16%. The centrifugal casting in the unmodified alloy showed an increase of lead particles by 55% on the external face in relation to the internal face for tube 3, whose rotation was 1000 rpm. This variation is due to the centrifugal force and the specific mass of lead being greater in relation to the other elements present in the alloy under study, in which this segregation is of greater concentration in the final casting region due to the longer centrifugation and solidification time. The retention of particles near the external wall of the tube occurs due to the higher cooling rate of the molten alloy in contact with the wall of the mold at a lower temperature in relation to the molten metal. The highest percentage porosity values were close to 2.10% for tubes 3 and 4 produced in centrifugal casting and for those produced in gravity casting the values were 2 to 4%.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPCouto, Antonio AugustoZurlo, Márcio Nunes2025-06-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-24102025-140322/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-10-28T13:38:02Zoai:teses.usp.br:tde-24102025-140322Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-10-28T13:38:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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