EFEITO DE ENVELHECIMENTO A 550ºC NAS
PROPRIEDADES MECÂNICAS DA LIGA CUPRONÍQUEL
Cu14Ni COM DIÇÕES DE ALUMÍNIO E FERRO
www.fei.edu.br
Departamento de Engenharia Mecânica
RAFAEL NOBRE – [email protected]
Orientador: Rodrigo Magnabosco – [email protected]
Co-orientador: Rodrigo César Nascimento Liberto – [email protected]
Introdução
O cobre e suas ligas são caracterizados por
apresentarem resistência mecânica moderada associada
à alta ductilidade. Normalmente o aumento da resistência
mecânica do cobre se dá através da adição de elementos
de liga como zinco, alumínio e níquel, dentre outros.
Entre as ligas de cobre, pode-se encontrar diversos
materiais adequados para diferentes aplicações, onde se
necessita de resistência mecânica aliada a propriedades
físicas especiais, como por exemplo, alta resistência à
corrosão. Entre as ligas de cobre, as que apresentam a
melhor resistência à corrosão. As chamadas cuproníqueis
são as que apresentam a melhor resistência à corrosão,
atribuída ao efeito benéfico da adição de níquel. As
propriedades
mecânicas
desejáveis
nas
ligas
cuproniqueis são normalmente alcançadas através de
tratamentos térmicos como a solubilização e o
envelhecimento.
Constatou-se também a atuação da precipitação intergranular
de Ni3Al como um dos principais mecanismos de
endurecimento, além de indícios de precipitação intragranular a
partir de 4 horas de envelhecimento (Fig.1), já que após este
período notou-se o início de coalescimento dos precipitados
intergranulares, embora a resistência mecânica continuasse a
aumentar. Após 16 horas de envelhecimento foi caracterizado o
processo de superenvelhecimento, através da perda de dureza
(Fig.2). As propriedades de ductilidade e resistência à tração
foram estimados a partir dos ensaios de tração realizados,
porém devido a trincas nos corpos-de-prova (Fig.3), tais
propriedades tiveram caráter apenas indicativos (Fig.4).
A
B
C
D
Objetivos
O presente trabalho se propôs a estudar a influência do
envelhecimento a 550°C por até 720 horas nas
propriedades mecânicas da liga cuproníquel Cu14Ni com
adições de ferro e alumínio, obtendo-se 24 amostras
diferentes. O material, após tratamentos térmicos e
caracterização microestrutural por microscopia óptica, foi
submetido a ensaios de microdureza e mecânicos de
tração. Foram determinadas as propriedades mecânicas do
material, relacionando-as às diferentes microestruturas
obtidas, e foi avaliada a cinética de envelhecimento da liga
em estudo.
Fig.1: Micrografias das amostras (A) Solubilizada e
envelhecidas por (B) 4, (C) 16 e (D) 720 horas.
Materiais e métodos
Resultados e discussão
Determinou-se, através dos ensaios realizados, um perfil das
principais propriedades mecânicas da liga Cu14Ni, como
dureza, limite de escoamento e estimativa da ductilidade. Foi
constatado que os valores de máxima resistência mecânica e
dureza são obtidos após 16 horas de envelhecimento.
Fig.2: gráfico do tempo de envelhecimento (horas)
versus durezas (HV1).
900
800
A
C
B
D
600
500
400
300
200
100
E
0
0
5
10
15
20
25
30
Deformação (%)
Fig.3: Trincas de laminação
presentes nos corpos-deprova para ensaio de tração.
Amostras Solubilizada (A), 2
(B), 4 (C), 16 (D) e 720 horas
(E) de envelhecimento.
Fig.4: Ensaios de tração realizados em
máquina universal de ensaios para as
amostras solubilizada, 2, 4, 16 e 720 horas de
envelhecimento.
Conclusões:
Constatou-se que a liga Cu14Ni apresenta como principais
mecanismos de endurecimento a precipitação de fase Ni3Al,
além da presença de Ni, Al e Fe em solução sólida
As máximas propriedades mecânicas obtidas foram em 16
horas de envelhecimento, cujos valores são: dureza de 257
HV1 e limite de escoamento de 605 MPa.
Agradecimentos:




Solubilizada
2 horas
4 horas
16 horas
720 horas
700
Tensão (MPa)
Após a fundição a 1200°C e laminação da liga, foram
extraídas 26 amostras para utilização em ensaios de
dureza e análises metalográficas, além de 5 corpos-deprova para ensaios de tração. Estas amostras foram
inicialmente submetidas a uma solubilização a 900°C por 1
hora, com o objetivo de estabelecer a supersaturação
necessária
ao
tratamento
de
envelhecimento.
Posteriormente, as amostras foram envelhecidas entre 0,5
e 720 horas, além da amostra solubilizada. Os corpos-deprova para ensaios de tração foram submetidos a 2 ; 4 ; 16
e 720 horas de envelhecimento, além do corpo-de-prova
solubilizado. Realizou-se então a preparação das amostras
para análise metalográfica, através de seqüências de
lixamento e polimento, ataque químico com reativo GRADE
7 e observou-se as microestruturas obtidas para cada
tempo de envelhecimento em microscópio óptico. Realizouse também ensaios de microdureza, determinando o perfil
endurecimento em relação ao tempo de envelhecimento.
Ao Centro Universitário da FEI pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsas de iniciação científica ao aluno Rafael Nobre
À coordenadoria do Programa de Iniciação Científica do Centro Universitário da FEI, pela oportunidade oferecida de realizar este trabalho
Aos orientadores deste trabalho, prof. Dr. Rodrigo Magnabosco e Rodrigo C.N. Liberto, pela dedicação e excelente orientação
Aos técnicos do Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI, por toda a ajuda e acompanhamento realizados