Relação da dureza com o número de passes

As medidas de dureza foram realizadas nas regiões deformadas das amostras submetidas 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12 e 14 passes e deformadas nas matrizes com ângulos de 120º e 90°. Os resultados são observados na Tabela 5 e 6.

a) Matriz de 120º

As deformações ECAP com 1 e 2 passes produziram microestruturas semelhantes quanto às bandas de deformação, ou seja, bandas largas. Apesar da semelhança microestrutural, a dureza obtida com dois passes foi superior à obtida com um passe. Na amostra deformada com 2 passes, à medida que bandas de cisalhamento se cruzam em decorrência do giro de 90° da rota de processamento adotada (Bc), a deformação é maior e explica aumento do valor da dureza.

No processamento ECAP com 4 e 6 passes ocorreu maior deformação e maior refino microestrutural, resultando no aumento das durezas. Neste caso o incremento da dureza entre os passes foi menor, indicando uma tendência ao estado estacionário de refino, caracterizado por valores de dureza que continuam a aumentar, porém em menor proporção do que nos primeiros passes, Tabela 6.

A amostra do oitavo passe apresentou uma microestrutura muito refinada e diferente das anteriores, comportamento que foi correlacionando às microestruturas das amostras deformadas de 8 a 14 passes. Os valores das durezas medidas a partir do

oitavo passe foram maiores do que as obtidas até o passe 6, entretanto, o incremento de dureza entre os passes foi muito pequeno. O início do estágio estacionário se deu após oito passes, estágio favorecido pela ausência de bandas de deformação grosseiras e zonas mortas, presença predominante de cristalitos e pequeno incremento de dureza.

Tabela 6. Dureza Vickers das amostras deformação por ECAP em matriz de 120°.

N° de Passes Média Desvio Padrão

0 60 5 1 110 13 2 125 8 4 130 7 6 136 9 8 143 7 10 141 8 12 146 6 14 147 4

Comparando-se os valores de dureza da amostra analisada antes da deformação via ECAP (60 ± 5 HV) e após 14 passes, o que se pôde observar foram valores relativamente maiores (147 ± 4) representando 145% de aumento de dureza, este aumento é resultado das mudanças microestruturais que ocorrem durante a deformação plástica do metal. Esse comportamento foi devido ao aumento do número de passes elevar a tensão residual produzindo refinamento do grão e aumento na densidade de discordâncias.

A variável de processo, número de passes, na deformação ECAP e sua relação coma dureza mostrou aumento de dureza com o aumento do número de passes. Entretanto, o aumento da dureza foi mais acentuado nos primeiros passes, seguido por aumento menos acentuado com a elevação do número de passes. A dureza aumentou 13,6% entre o primeiro e segundo e em torno de 1% entre o décimo segundo e décimo quarto passe. O aumento do número de passes conduz ao estado estacionário, a partir do qual o aumento do número de passes não produz mudanças significativas na microestrutura e consequentemente nas propriedades.

BERNARDI (2009) estudou o comportamento do nióbio puro deformados por ECAP via rota Bc com 1, 4 e 8 passes, com matriz de canal circular, e avaliou a homogeneidade da microestrutura nas amostras deformadas utilizando medidas de microdureza Vickers. Foram obtidas amostras com microestruturas heterogêneas nos primeiros passes e microestrutura mais homogênea com o aumento do número de passes.

b) Matriz de 90°

Na Tabela 7 são observados os valores de dureza das amostras deformadas em matriz de 90º. As durezas para as amostras deformadas com 1 e 2 passes em matriz de 90º (124 ± 14 e 132 ± 13) foram superiores às da matriz de 120º (110 ± 13 e 125 ± 8). Além disso, entre o primeiro e segundo passes, a diferença entre os valores de dureza na matriz de 90º (8 HV) foi menor do que a diferença na matriz de 120º (15 HV). Em ambos casos o resultado está associado com a maior capacidade de deformação da matriz de 90º, que produziu maior refino microestrutural e maior dureza, e apresentou maior eficiência de deformação do primeiro para o segundo passe, diminuindo a diferença de dureza entre ambos.

Tabela 7. Dureza Vickers das amostras deformação por ECAP em matriz de 90°.

N° de Passes Média Desvio Padrão

0 60 5 1 124 14 2 132 13 4 138 11 6 144 11 8 146 9 10 149 6 12 149 5 14 151 4

A dureza das amostras deformadas com 2 e 4 passes aumentou devido ao aumento do refino observado nas suas microestruturas, caracterizadas por bandas de

deformação finas. Com 6 passes a microestrutura foi muito refinada, característica da presença de cristalitos, ausência de bandas de cisalhamento grosseira e zonas mortas, indicando o início do estado estacionário na matriz de 90°, identificado no passe 8 na matriz de 120o. A partir desse ponto as durezas não tiveram variação significativa, sendo observado uma tendência de aumento entre o oitavo e décimo quarto passe, como mostra a Tabela 7. A partir do estado estacionário, os tamanhos cristalitos diminuem proporcionalmente muito pouco em cada passe.

c) Comparação entre as matrizes

As deformações na matriz de 90º produziram aumentos de dureza de 152% da amostra homogeneizada até o passe 14 e na matriz de 120º os aumentos de dureza foram de 145%. A Figura 40 apresenta os valores de dureza para as duas matrizes em relação ao número de passes.

0 4 8 12 16 55 110 165  

Dureza vickers

N° de passes

Figura 40. Valores de Dureza Vickers das matrizes de 90° e 120° em decorrência da variação do número de passes.

Esses resultados confirmam a importância de duas variáveis de processo fundamentais na deformação ECAP: o tipo de matriz e o número de passes. Esses resultados confirmam o maior grau de severidade da matriz de 90° e o maior grau de severidade do aumento do número de passes.

Os maiores valores registrados nos desvios padrão das amostras nos primeiros passes na matriz de deformação foram decorrentes das microestruturas apresentarem maior heterogeneidade microestrutural e regiões de deformação grosseira. A homogeneidade das deformações por todo mapeamento da amostra também foi evidenciada pelos valores de desvio padrão de cada uma das passagens em ambos os ângulos, com o acréscimo do número de passe o desvio padrão dos valores de microdureza diminui, isso é observado pela tendência a homogeneidade da amostra pela presença maior e acentuada de bandas de cisalhamento e textura de deformação.

Para ângulos de 90° o estado estacionário foi confirmado a partir de 6 passes confirmando com os dados da literatura (MATHAUDHU et al., 2005), contribuindo assim apenas para a formação de cristalitos no sentido de extrusão. Para o ângulo de 120° esse estado estacionário pode se confirmar a partir de 12 passes, quando foi percebida a ausência de bandas de deformação grosseiras em todo o mapeamento da amostra.

O refinamento da microestrutura está relacionado ao aumento de dureza, nas amostras que atingiram o estado estacionário também se analisou o declínio na tendência de aumento da dureza para essas amostras. Regiões com bandas de cisalhamento garantem uma microestrutura relativamente grosseira, gerando valores de dureza mais baixos e dispersos em sítios específicos na amostra, confirmando através dos valores de desvio padrão, como foi observado nos trabalhos de SANDIM (2007).