As Figura 62 apresenta os resultados de limite de resistência a tração, σR (MPa), limite
de escoamento, σE(MPa), e alongamento, δ(%), para as ligas estudadas.
Devido ao extravio do material que seria utilizado para a confecção dos corpos de prova do experimento 4 (A356+TiB+Sr), só foi possível realizar as comparações dos resultados com os valores correspondentes aos outros três experimentos.
Figura 62. (a) Tensão limite de resistência σR(MPa), (b) σE(MPa), (c) alongamento δ(%) em função dos
espaçamentos interdendríticos secundários λ2(µm).
135 145 155 165 175 185 195 205 215 15 25 35 45 55 Te n são lim ite d e r es is tên cia σR (MPa) λ2(µm) A356 A356+Sr A356+TiB A356 A356+Sr A356+TiB a)
Fonte: Autor, 2015.
Observa-se que a tensão limite de resistência à tração, limite de escoamento e alongamento tendem a diminuir com o aumento do espaçamento interdendrítico secundário.
O aumento da resistência devido à redução de λ2 ocorre devido a diferentes fatores. 120 125 130 135 140 145 150 155 160 15 25 35 45 55 Lim ite d e es coa m en to σE (MPa) λ2(µm) A356 A356+Sr A356+TiB A356 A356+Sr A356+TiB 0 2 4 6 8 10 12 15 25 35 45 55 Alon game n to (% ) λ2(µm) A356 A356+Sr A356+TiB A356 A356+Sr A356+TiB b) c)
Pequenas falhas durante o crescimento, fazem com que os braços dendríticos se formem levemente desordenados, e quanto maior o grau de desordem, maior será a resistência à passagem de um plano de deslizamento durante a deformação.
Outro fator que age como barreira ao deslizamento de planos é a presença de segregação de soluto nas regiões interdendríticas e a precipitação de fases intermetálicas.
Menores espaçamentos interdendríticos promovem uma distribuição mais extensiva e homogênea do soluto nas regiões interdendríticas contribuindo para a melhoria das propriedades mecânicas.
Ainda na Figura 62, percebe-se que a liga que sofreu adição de Sr foi a que apresentou os melhores resultados de propriedades mecânicas. Era esperado que a liga que recebeu adição de TiB apresentasse melhores propriedades do que a liga comum, porém não houve diferença significativa. Portanto, é possível afirmar que a modificação do silício eutético pelo Sr tem um impacto maior na melhoria das propriedades mecânicas da liga A356 do que o refinador de grão TiB.
Figura 63. Tensão limite de resistência σ(MPa) em função das taxas de resfriamento T(°C/s).
Fonte: Autor, 2015. 135 145 155 165 175 185 195 205 215 0,1 1 Te n são li m ite d e re sis tê n ci a σ (M Pa) T (°C/s) A356 A356+Sr A356+TiB A356 A356+Sr A356+TiB
De acordo com a Figura 63, a tensão limite de resistência à tração aumenta com maiores taxas de resfriamento. Conforme já dito anteriormente, taxas de resfriamento mais elevadas tendem a formar dendritas mais refinadas. Além disto, o silício eutético também se forma mais refinado.
Durante a aplicação de tensão, a fase rica em alumínio se deforma e gera trincas no silício. Quanto mais grosseiras forem as partículas de silício, maior será a tendência a formação de trincas reduzindo a resistência.
Observa-se que a modificação com Sr resultou em melhores propriedades mecânicas, inclusive em algumas situações quando comparado à ligas não modificadas solidificadas à taxas de resfriamento superiores e consequentemente com espaçamentos interdendríticos menores.
É importante ressaltar que um outro fator deletério às propriedades mecânicas é a formação de microporosidades devido a gases como o hidrogênio. Mesmo tendo sido realizada desgaseificação em todos os experimentos, é difícil a eliminação total de porosidades. Taxa de resfriamento mais elevadas reduzem a formação de poros, contribuindo também para a melhoria das propriedades mecânicas.
A Tabela 14 apresenta os valores médios das propriedades mecânicas medidas em cada experimento destacando o resultado com as melhores propriedades mecânicas.
Tabela 14. Propriedades mecânicas em função das taxas de resfriamento e espaçamentos interdendríticos secundários.
𝑻̇(°C/s) Liga λ2(µm) LRT(MPa) LE(MPa) A(%) 5,6 A356 17,84 194,09 150,5 6,53 A356+TiB 16,86 200,47 147,5 7,69 A356+Sr 16,21 208,43 152 9,23 2,15 A356 23,69 187,09 146 5,77 A356+TiB 20,58 191,46 150 7,69 A356+Sr 25,65 195,89 148,5 6,9 0,54 A356 33,68 174,44 142,5 4,61 A356+TiB 22,88 187,73 143 6,81 A356+Sr 32,68 185,42 149 6,15 0,22 A356 50,29 153,79 131 3,08 A356+TiB 42,29 158,37 133,5 3,07 A356+Sr 45,44 170,6 145 5 Fonte: Autor, 2015.
6 CONCLUSÕES
1. A relação entre espaçamentos interdendríticos secundários e taxa de resfriamento obtida no experimento sem adição de inoculantes, teve boa aproximação com a observada na literatura: 𝜆2 ∝ 𝑇̇−𝑏 sendo b = 1/3.
2. Os resultados experimentais de espaçamentos interdendríticos secundários em função do tempo de solidificação local foram mais aproximados pelo modelo proposto por Kirkwood, enquanto o modelo de Bamberger apresentou valores bastante superestimados.
3. O modelo de Bouchard-Kirkaldy estimou valores superiores aos medidos para os espaçamentos interdendríticos secundários, porém alterando o fator de calibração dos braços dendríticos secundários de a2 = 9 para a2 = 7, o modelo
apresentou boa correlação. Apesar do modelo ser aplicado para ligas binárias, observou-se que é possível a utilização para estimativas em ligas comerciais como a liga A356.
4. As melhores propriedades mecânicas foram obtidas sob condições de taxas de resfriamento mais elevadas (5,6°C/s) em conjunto com a adição de 200ppm do modificador Sr. A modificação do eutético com Sr apresentou maior influência na melhoria das propriedades mecânicas do que o refinador de grão Al-Ti-B. Aparentemente, o Sr também atuou na redução da formação de agulhas de Al5FeSi que quando presentes de forma grosseira, são altamente deletérias às
7 SUGESTÔES PARA TRABALHOS FUTUROS
Variar as condições de resfriamento durante a solidificação de uma mesma liga para a obtenção de uma maior quantidade de taxas de resfriamento. Para isto, pode ser injetado ar comprimido ou CO2 além de água na base do molde.
Variar a quantidade de estrôncio adicionada à liga A356 e avaliar a sua influência na formação de agulhas de Al5FeSi, assim como a sua influência nas
propriedades mecânicas finais.
Realizar trabalhos utilizando outras ligas comerciais de alumínio e comparar com modelos existentes na literatura.
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