Efeito de Diferentes Tratamentos Térmicos na Microestrutura e Propriedades Mecânicas de Ligas Al-Si Fundidas por Gravidade / Effect of Different Heat Treatments on the Microstructure and Mechanical Properties of Al-Si Alloys Cast by Gravity

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761

Efeito de Diferentes Tratamentos Térmicos na Microestrutura e

Propriedades Mecânicas de Ligas Al-Si Fundidas por Gravidade

Effect of Different Heat Treatments on the Microstructure and

Mechanical Properties of Al-Si Alloys Cast by Gravity

DOI:10.34117/bjdv6n4-149

Recebimento dos originais: 09/03/2020 Aceitação para publicação: 09/04/2020

Heloise Ribeiro Moreira Lima Graduanda em Engenharia de Materiais

Instituição: Escola Superior de Tecnologia da Universidade do Estado do Amazonas (EST/UEA)

Endereço: Av. Darcy Vargas, 1200, Manaus AM, CEP: 69050-020 E-mail: hrml.emt16@uea.edu.br

Lucas Marques da Silva Graduando Engenharia de Materiais

Endereço: Av. Darcy Vargas, 1200, Manaus-AM. CEP: 69050-020 E-mail: lmds.emt16@uea.edu.br

Patrick Pereira de Souza Graduando Engenharia de Materiais

Endereço: Av. Darcy Vargas, 1200, Manaus-AM. CEP: 69050-020 E-mail: ppds.emt16@uea.edu.br

Jamisdean Sales dos Santos Graduando Engenharia de Materiais

Endereço: Av. Darcy Vargas, 1200, Manaus-AM. CEP: 69050-020 E-mail: jsds.emt16@uea.edu.br

Nayra Reis do Nascimento

Mestre e Doutoranda em Engenharia Química pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp)

Universidade Estadual de Campinas Av. Albert Einstein 500, Campinas, SP E-mail: 25nareis@gmail.com

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 Salomão Ricardo Araújo de Medeiros

Engenheiro Químico pela UBRA-AM Instituição: Empresa 3M da Amazônia

Av. Max Teixeira, 2191 - Col. Santo Antônio, Manaus - AM, 69093-770 E-mail: samedeiros78@gmail.com

Reinaldo de Almeida Rodrigues

Engenheiro de Materiais pela Escola Superior de Tecnologia da Universidade do Estado do Amazonas (EST/UEA)

Instituição: Showa do Brasil

Rua Rio Quixito, 1376. Distrito Industrial I, Manaus - AM, 69075-831 E-mail: reinaldo.a.r@gmail.com

José Costa de Macêdo Neto

Doutor pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp)

Professor na Escola Superior de Tecnologia da Universidade do Estado do Amazonas (EST/UEA)

Endereço: Av. Darcy Vargas, 1200, Manaus-AM. CEP: 69050-020 E-mail: jmacedo@uea.edu.br

RESUMO

As ligas de alumínio A356 e HS1H são utilizadas na produção de componentes de motocicletas no Estado do Amazonas no Brasil, sendo processadas por fundição, tratamentos térmicos. Devido à grande utilização de ligas de alumínio na indústria do Pólo Industrial de Manaus no Brasil, este trabalho propõe estudar o efeito dos tratamentos térmicos T6 e T4 na microestrutura e propriedades mecânicas das ligas A356 e H1SH. As ligas, foram fundidas por gravidade e tratadas termicamente, sendo a liga A356 tratada por T6 e a liga HS1H por T4 no ambiente industrial. Inicialmente, fez-se a análise química para comprovar a composição química das duas ligas. A composição química mostrou que a liga A356 contém 7,610%Si e a liga H1SH apresenta 5,275%Si. A microscopia óptica das amostras revelaram microestruturas dendríticas rica em alumínio e precipitados esferoidizados ricos em silício. A análise de imagem mostrou que a liga A356 apresentou 86,632% de fase (α-Al), enquanto a liga H1SH apresentou 90,840%. A análise de imagens também mostrou que a liga A356 apresentou precipitados maiores que os da liga H1SH. Pelo ensaio a tração, verificou-se que a liga HS1H apresentou valores de resistência à tração superiores, entretanto, o limite de escoamento e o alongamento da liga A356 foram maiores. A microdureza Víckers demonstrou que a liga HS1H mostrou dureza maior em relação a liga A356.

Palavras-Chave: Ligas de alumínio, tratamento térmico, microestrutura, propriedades mecânicas.

ABSTRACT

The aluminum alloys A356 and HS1H are used in the production of motorcycle components in the State of Amazonas in Brazil, being processed by casting, heat treatments. Due to the wide use of aluminum alloys in the industrial pole of Manaus in Brazil, this work proposes to

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 study the effect of heat treatments T6 and T4 on the microstructure and mechanical properties of A356 and H1SH alloys. The alloys were casting by gravity and heat treated, with alloy A356 treated by T6 and alloy HS1H by T4 in the industrial. Initially, chemical analysis was performed to prove the chemical composition of the two alloys. The chemical composition showed that the alloy A356 contains 7.610% Si and the alloy H1SH presents 5.275% Si. The optical microscopy of the samples revealed dendritic microstructures rich in aluminum and spheroidized precipitates rich in silicon. The image analysis showed that the alloy A356 presented 86.632% of phase (α-Al), while the H1SH alloy presented 90.840%. The image analysis also showed that the alloy A356 had precipitates greater than those of the alloy H1SH. By the tensile test, it was found that the HS1H alloy presented higher values of tensile strength, however, the yield strength and elongation of the A356 alloy were higher. The Víckers microhardness demonstrated that the HS1H alloy showed greater hardness in relation to the A356 alloy.

Keywords: Aluminum alloys, heat treated, mechanical properties.

1 INTRODUÇÃO

O alumínio e suas ligas são caracterizados por uma densidade relativamente baixa (2,7 g/cm3, em comparação com uma densidade de 7,9 g/cm3 para o aço), condutividades elétrica e térmica elevadas, e uma resistência à corrosão em alguns ambientes comuns, incluindo a atmosfera ambiente. Devido a estas características o alumínio é empregado nas indústrias (séries 1XXX, 7XXX), automotiva (série 5XXX), naval (série 5XXX), aeroespacial (séries 1XXX, 2XXX, 5XXX, 6XXX, 7XXX), bicicleta (série 6XXX) dentre outras (FU et al., 2020; BROUGH e JOUHARA, 2020).

As ligas do sistema Al-Si são as mais importantes entre as ligas fundidas de alumínio, principalmente por sua alta fluidez, baixa contração nos fundidos, elevada resistência à corrosão, boa soldabilidade, fácil brasagem e seu baixo coeficiente de expansão térmica. São empregadas em processos de forjamento, extrusão e são trabalháveis a quente (BROUGH e JOUHARA, 2020)

O Estado do Amazonas apresenta um grande parque industrial no qual o alumínio é utilizado, como, por exemplo, na indústria de duas rodas em que o alumínio é processado por fundição, tratado termicamente, forjado e usinado. Neste setor dentre as ligas mais utilizadas, estão as ligas de alumínio A356 (Al-7%Si) e HS1H (Al -5%Si) fundidas por gravidade e tratadas termicamente por solubilização e envelhecimento. O processo de fundição e tratamentos térmicos mostrados neste trabalho foram realizados em uma indústria na fabricação de peças utilizadas em motocicletas.

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 A fundição por gravidade é um processo de fundição no qual a massa fundida é despejada por uma entrada superior em um molde permanente de metal – chamado de coquilha. O seu espaço oco é preenchido unicamente pela força da gravidade. Graças à sua alta resistência ao calor o molde provê um resfriamento da massa fundida que está se solidificando. Isto por sua vez resulta em uma textura densa e de granulação fina com propriedades mecânicas melhoradas (GREßA, et al., 2020).

O tratamento térmico de solubilização e envelhecimento (T6) e (T4) tem o objetivo de alterar as propriedades mecânicas de ligas de alumínio. O tratamento de solubilização para ligas de alumínio ocorre em torno de 500ºC e tem o objetivo de solubilizar todo o soluto da liga e obter uma microsestrutura monofásica (Fase - α). Já o envelhecimento ocorre a uma temperatura inferior a temperatura de solubilização em torno de 180ºC (envelhecimento artificial) e a Temperatura ambiente (envelhecimento natural) sendo que os dois envelhecimentos ocorrem em função do tempo (Tempo de envelhecimento). Os dois tipos de envelhecimentos proporcionam o nucleação de precipitados de segunda fase (Fase - β) na fase matriz (Fase - α), os quais alteram as propriedades (ZHENG et al., 2019).

Alguns estudos recentes vêm sendo desenvolvido utilizando o processo de fundição por gravidade e o tratamento térmico de precipitação e envelhecimento que serão mostrados a seguir. Li et al., (2019) estudou a formação dos clusters para liga Al-Cu-Mg-Ag-Si. Os Clusters são os precursores dos precipitados durante o a etapa de envelhecimento. Neste estudo foi utilizada a temperatura de envelhecimento de 180ºC e o tempo de 100 horas. Este estudo é importante, pois poderá obter o controle da precipitação. Em outro trabalho, realizado Jin et. al., (2019) verificaram o tratamento térmico da liga Al-Mg-Si-Cu utilizando solubilização a uma temperatura de 540ºC por 1 hora seguido de um envelhecimento artificial por 7 dias. Os resultados mostraram que os precipitados obtidos no envelhecimento natural foram menores que no envelhecimento artificial. Precipitados com diâmetros menores resultaram em menores propriedades mecânicas para a liga envelhecida artificialmente. Segundo estudos de Cao et al., (2020) mostraram a influência diferentes valores de vácuo e tratamento térmico T6 utilizando 510°C por 1 hora e precipitação e envelhecimento por 170ºC por 24 horas. Os resultados mostraram que o tratamento térmico T6 influenciou na eliminação de bolhas geradas do processo de fundição à vácuo.

Desta forma, este trabalho apresenta grande destaque, pois as propriedades das ligas de alumínio são de grande importância na indústria do pólo industrial de Manaus e nacional. Então, é preciso compreender os aspectos mecânicos e microestruturais de algumas ligas de

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 alumínio quando processadas por fundição e tratamentos térmicos. Logo, o objetivo deste trabalho foi fazer um comparativo da influência dos tratamentos térmicos T6 e T4 nas microestruturas e propriedades mecânicas das ligas Al-Si A356 e H1SH fundidas por gravidade. Neste trabalho o processo de fundição e tratamentos térmicos foram realizados em um ambiente industrial. O tratamento térmico T6 foi solubilizado a 530ºC por 6 horas e precipitadas e envelhecida a 180ºC por 6 horas para a liga A356. O tratamento térmico T4 foi solubilizada a 500ºC por 2 horas e 20 minutos, para a liga H1SH. Para as análises comparativas utilizou-se microscopia óptica, análise química por espectroscopia de emissão óptica, ensaio de tração, microdureza e análise quantitativa e dimensional de fases.

2 MATERIAIS E MÉTODOS

As amostras das ligas de alumínio A356 e HS1H foram fundidas por gravidade e tratadas termicamente por solubilização e envelhecimento artificial – T6 e solubilização e envelhecimento natural – T4, respectivamente. As duas ligas foram analisadas quimicamente, observadas as suas microestruturas por microscopia ótica, medidas as suas microdurezas e ensaiadas por tração.

2.1 PROCESSO DE FUNDIÇÃO

O processo de fundição utilizado pelas ligas A356 e HS1H, mostrados neste trabalho, foi o de fundição por gravidade, que consiste em preencher um molde metálico pelo alumínio líquido que em seguida solidifica no formato das peças metálicas. Para processo de fundição utilizou-se um forno de fusão revérbero a gás (GNV) da marca DJ Fornos com capacidade de 500kg/h equipado com um tratador de desgaseificação. A Tabela 1 mostra os parâmetros do forno.

Tabela 1. Parâmetros do forno de fusão.

Parâmetros Valores

Temperatura da câmara de fusão 1200ºC

Temperatura da câmara de conservação 1200ºC

Temperatura no cadinho (no ponto de vazamento) 710-750°C Pressão do nitrogênio (N) para desgaseificação 3-10kgf/cm3

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 Neste processo de fundição, apenas utiliza-se a força da gravidade sem a utilização de força externa para o vazamento do alumínio líquido no molde metálico (Coquilhas). A Tabela 2 mostra os parâmetros para o vazamento das ligas de alumínio.

Tabela 2. Parâmetros de vazamento da liga A356 e H1SH.

Parâmetros (LIGA A356) Valores

Temperatura do alumínio (antes do vazamento) 710-750ºC Temperatura do alumínio (durante o vazamento) 360-420ºC

Tempo de vazamento 13-20 seg.

Tempo de solidificação 100-120 seg.

Parâmetros (LIGA H1SH) Valores

Temperatura do alumínio (antes do vazamento) 710-750ºC Temperatura do alumínio (durante o vazamento) 360-420ºC

Tempo de vazamento 24-25 seg.

Tempo de solidificação 130-150 seg.

2.2 TRATAMENTOS TÉRMICOS

As ligas foram tratadas termicamente, em um forno elétrico para tratamento de solubilização e envelhecimento, aquecido por resistência da marca SAUDER, com capacidade de 900kg/h. Os tratamentos térmicos foram divididos em duas etapas, a solubilização o envelhecimento. A tabela 2 a seguir mostra as condições dos tratamentos térmicos realizados. A Tabela 3 mostra os parâmetros de tratamentos térmicos utilizados nas ligas.

Tabela 3 - Condições dos tratamentos térmicos. Tratamentos Térmicos Etapas do Tratamento Térmico Temperatura (ºC) Tempo (h:min.) Resfriamento (°C) T6 Solubilização 530 ± 5 6:00 Água (50 - 80) Envelhecimento

Artificial 145 ± 5 6:00 Lento ar livre

T4

Solubilização 500 2:20 Água (50 - 70)

Envelhecimento

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 2.3 ANÁLISE QUÍMICA

Para a análise química das ligas utilizou-se um espectrômetro de emissão óptica da marca SHIMADZU, modelo PDA 7000. Para preparação da amostra, as liga de alumínio líquida foram vazadas em uma coquilha cônica até a sua solidificação. Em seguida as amostras foram cortadas para a obtenção de uma superfície plana. Esta superfície foi, posteriormente, submetida para análise no equipamento. A Tabela 4 mostra os resultados da análise química.

Tabela 4 - Composições químicas das lidas de alumínio A356 e HS1H (%).

Ligas de

Alumínio Cu Si Mg2 Zn Mn Fe Ti Ni Pb Cr Sr

A356 - T6 0,002 7,610 0,379 0,007 0,002 0,106 0,145 0,005 0,003 0,002 0,0144 HS1H - T4 0,012 5,275 0,362 0,012 0,031 0,652 0,185 0,312 0,200 0,028 0,016

2.4 METALOGRAFIA

O processo metalográfico foi realizado segundo a norma ASTM E-80. Os cortes foram realizados na máquina de corte marca BUEHLER, modelo ISOMET 4000 Após cortadas, as ligas embutidas utilizando um equipamento da marca AROTEC, modelo PRE 30. Em seguida as amostras foram lixadas utilizando as lixas de granulometrias # 180, 220, 280, 320, 360, 380, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 e 2500 e polidas com alumina de granulometria 0,3µ utilizando uma máquina Lixadeira/Politriz da marca PLF. Após esse processo, as amostras foram submetidas ao ataque químico utilizando o ácido fluorídrico com proporções de (HF + HNO3 / 100 ml H20 / 25ml HNO3 / 2ml HF) e tempo de duração do ataque foi de 3 segundos, para revelar as microestruturas. As análises micrográficas foram realizadas para obter os microconstituintes que compõem cada liga e os efeitos dos tratamentos térmicos nas microestruturas. A obtenção da imagem da microestrutura foi realizada utilizando um Microscópio Óptico da marca OLYMPUS, modelo CX31, com aumento de até 1000X.

2.6 ANÁLISE DE IMAGENS

As imagens capturadas com 100X e 400 X de aumentos foram analisadas pelo software livre ImageJ- Image Processing and Analysis in Java.

2.7 MICRODUREZA

O ensaio de microdureza, consiste em medir a resistência que um material oferece à penetração ou à deformação permanente da sua superfície. Para tal foi realizado 5 indentações

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 na superfície de cada amostra, segundo a norma ASTM E384-11 utilizando um Microdurômetro Mitutoyo MKV-H1, a carga utilizada foi de 0,3 kgf e a distância entre as medições de 0,25 mm.

2.8 ENSAIO DE TRAÇÃO

O ensaio foi realizado na máquina de ensaios universal INSTRON 5984, com célula de carga de 150KN, velocidade de 30 MPa/s, em temperatura ambiente, conforme a norma JIS Z 2241. Os corpos de prova foram confeccionados utilizando uma máquina Fresadora manual da marca OKUMA modelo OKUMA FF850. Foram confeccionados 06 (seis) corpos de e suas dimensões são mostradas na Figura 1.

Figura 1. Dimensões utilizadas para confeccionar os corpos de prova para o ensaio de tração: (a) Liga A356 - T6 (b) Liga HS1H - T4. Corpos de prova confeccionados: (c) Liga A356, (d) Liga HS1H - T4.

(a) (b)

(c) (d)

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1 Microestruturas das ligas A356-T6 e HS1H-T4

As Figuras 3 (a) e (b) mostram as microestruturas das ligas A356 e H1S1H, respectivamente. A partir destas, é possível observar nas microestruturas dendríticas de fase rica em alumínio (α - Al), com a presença de partículas de silício eutético (β-Si) nos contornos

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 de grão (Fase- α - Al), resultantes do tratamento de solubilização e envelhecimento, respectivamente (LAI et a., 2017).

Pelas figuras observa-se que as dendritas da liga A356 (Figura 1(a)) são mais refinadas que as dendritas da liga HS1H (Figura 2(b)). Devido a quantidade silício (Si) na liga A356 ser maior (7,610%) que a da liga HS1H (5,275%) o intervalo e o tempo de solidificação foi maior para a liga HS1H, o que resultou em um grão mais grosseiro de fase (α - Al) (HE et al., 2018). Pelas análises das imagens utilizando o software ImageJ que quantifica em porcentagem de área (ÁREA %), fração volumétrica, para cada fase observadas na Figura 2. Observa-se uma maior quantidade de área para fase (α - Al) da liga H1SH o que mostra que os grãos desta liga são mais grosseiros que a liga A356.

Figura 2. Imagem obtida do software livre ImageJ. (a) Liga A356, (b) Liga HS1H. Aumento de 100X.

(a) (b)

As Figuras 3(c) e (d) mostram os precipitados de silício eutético (β-Si) das ligas A356 e H1SH, respectivamente. A Figura 3(c), liga A356, mostra que os precipitados apresentam tamanhos maiores quando comparados com os precipitados da liga HS1H, Figura 3(d). De acordo com a teoria de Ostwald o equilíbrio entre as forças motriz química e a força capilar, que atua na superfície de um precipitado fazem com que ele, cresça ou dissolva na matriz (α - Al). Para que um precipitado cresça na matriz, a força motriz química deverá ser maior que a força capilar (superficial). As forças capilares são mais atuantes nos precipitados menores, o que proporcionam a sua diluição na matriz (α - Al) e os átomos diluídos irão proporcionar o crescimento dos precipitados maiores (AFSHARA et al., 2019).

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 Desta forma, como temperatura e tempo do tratamento de solubilização e envelhecimento utilizados na liga A356 (530ºC, 180ºC, 6h) foram maiores que para a liga HS1H (500ºC, Temperatura ambiente, 2h30min), isto proporcionou que a força motriz química fosse maior que a força capilar, o que resultou em um maior tamanho dos precipitados para a liga A356. As temperaturas maiores para o tratamento da liga A356 proporcionaram uma maior difusão de átomos de silício (Si) na matriz (Al) visto que a matriz de Al aumenta a solubilidade a temperaturas maiores e também colabora para o crescimento dos precipitados da liga A356 (GAZIZOVA et al., 2019).

A Figura 3(c), liga A356, mostra os precipitados com morfologia esferoidizada e em menor quantidade quando comparados com os precipitados da liga HS1H, Figura 3(d). A temperatura de solubilização e envelhecimento maiores para a liga A356 proporcionou que a energia superficial dos precipitados fosse reduzida, e isto resultou em precipitados mais grosseiros e com morfologia esferoidizados (SHAHA et al., 2015). A adição em maior quantidade 0,02% de Cu na liga H1S1 facilitou a formação de uma maior quantidade de precipitados de tamanhos menores (ZANDBERGEN; CEREZO e SMITH, 2015). A Tabela 4 mostra que a média dos diâmetros dos precipitados da liga H1SH é menor que a da liga A356.

Figura 3. Micrografias 100X: (a) A356 – T6, (b) HS1H – T4. Micrografias 400X: (c) A356 – T6, (d) HS1H – T4. (Ataque químico: Ácido Fluorídrico).

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761

(c) (d)

A Tabela 4 mostra o número de precipitados medidos, a soma, a média e a variância dos diâmetros dos precipitados das duas ligas. Os diâmetros foram obtidos utilizando o software analisador de imagens ImageJ. Pela tabela, observa-se que a médias dos precipitados foram menores para a liga H1SH. Este resultado é comprovado pelas imagens mostradas na Figura 3.

Tabela 4. Dados estatísticos das dimensões dos precipitados das ligas.

Grupo Contagem Soma Média (µm) Desvio

Padrão Variância

A356 60 2,38 3,97 1,17 1,36

H1SH 60 2,11 3,50 1,01 1,02

Pela Tabela 5 observa-se as propriedades mecânicas obtidas do ensaio de tração para as duas ligas de alumínio. Observa-se que os valores de resistência à tração obtidos foram próximos, porém a liga H1SH obteve um valor superior. O endurecimento das duas ligas ocorre por duas formas: a primeira é por a precipitação de partículas sólidas na matriz (α - Al). A segunda forma de endurecimento é por solução sólida da matriz (α - Al).

Observa-se pela Tabela 5 que a quantidade de Cu na liga H1SH é (0,012%) maior que a da liga A356 (0,002%). A quantidade maior de cobre na liga fez com que nucleasse uma maior densidade de precipitados de diâmetros menores (Figura 3(d)) (ZANDBERGEN; CEREZO; SMITH, 2015).

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 Para as ligas contendo Cu, os átomos de Cu podem reduzir a energia de deformação na estrutura cristalina na formação inicial dos precipitados (Clusters) durante envelhecimento natural, isto ocorre devido a diferença de tamanhos atômicos e relação aos átomos de silício e alumínio. Para tempos prolongados de envelhecimento natural, a grande supersaturação da matriz contendo átomos de Cu produz uma maior força motriz para o agrupamento e produz os precipitados iniciais (Clusters) mais estáveis. E desta forma, a presença do cobre produz uma tendência de acelerar a cinética de nucleação de precipitados (WENG et al., 2017).

Durante o tratamento de envelhecimento os dois mecanismos de endurecimento existem o por solução sólida e por envelhecimento e precipitação de fases nas ligas H1SH e A356. Logo, a adição de Ni e Fe em quantidades maiores para a liga H1SH pode ter proporcionado a formação de segunda fase (Ni31Si12 e NiFe) na matriz que colabora para o seu endurecimento e, também, endurecimento da matriz por solução sólida (MEDRANO-PRIETO et al., 2020).

Os dois mecanismos de endurecimento foram mais acentuados para a liga H1SH o que proporcionou uma maior retistência à tração, menor limite de escoamento e uma menor ductilidade. Os elementos Cu, Ni e Fe em quantidades maiores tornou a liga mais rígida.

Tabela 5 - Média dos valores obtidos no ensaio de tração

Liga de Alumínio Resistência à Tração

(MPa)

Limite de

Escoamento (MPa) Alongamento (%)

A356 - T6 231,71 ± 9,69 161,37 ± 6,03 4,08 ± 1,40

HS1H - T4 263,01 ± 29,07 154,24 ± 13,46 3,35 ± 0,54

As Figuras 4(a)-(b) mostram as curvas do ensaio de tração da liga A356 e as Figuras (c)-(d), mostram as curvas da liga H1SH. Pelas curvas é possível observar os pontos de limite de escoamento resistência à tração, tensão de ruptura. Também é possível observar o alongamento das ligas. Comparando as curvas observa-se que os valores são próximos.

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 Figura 4. Curvas de ensaio de tração (a), (b) liga A356, (c), (d) Liga H1SH.

(a) (b)

(c) (d)

Os valores das microdurezas das duas ligas estão dispostos na Figura 5. A liga HS1H apresentou um valor médio de dureza de 106,16 HV, já a liga A356 demonstrou um valor médio de 98,42 HV. A partir disso observa-se que a liga HS1H apresenta uma média de dureza um pouco mais elevada que a liga A356, o que se corrobora, com o alongamento reduzido da liga HS1H. A influência dos elementos Cu, Fe e Ni na liga H1SH proporcionaram um leve aumento de resistência mecânica por solução sólida (MEDRANO-PRIETO et al., 2020).

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 Figura 5. Gráfico de Microdureza das ligas de alumínio.

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

As análises químicas das ligas mostraram que a liga a liga A356 apresentou 7,600% de silício (Si), 0,002% de cobre (Cu). 0,106% de ferro (Fe) e 0,005% de níquel (Ni). Já a liga H1SH apresentou 5,275% silício (Si), 0,012 de cobre (Cu); 0,652 de ferro (Fe) e 0,300% de níquel (Ni). Os elementos Cu e Fe modificam as propriedades.

Utilizando um software para análise de imagens o ImageJ observou-se que a liga H1SH apresentou dendritas de fase (α-Al) mais grosseiras que a liga A356. A composição química da liga H1SH com maior quantidade de Si que a liga A356, proporcionou um maior intervalo de solidificação o que fez com que a liga solidificasse amais lentamente.

Pelas análises das imagens obtidas por microscopia óptica e software de imagens mostraram que foi que os precipitados da liga A356 foram maiores e mais esferoidizados que os da liga H1SH. O tempo e temperatura maiores de solubilização e envelhecimento proporcionaram estes efeitos.

Os resultados obtidos dos ensaios mecânicos foram próximos para as duas ligas. O resultado de resistência à tração foi maior para a liga H1SH. A quantidade superior de Cu, Fe e Ni para a liga H1SH levaram a um aumento de resistência por solução sólida e, possível, formação das fases (Ni31Si12 e NiFe), as quais aumentaram a resistência à tração. O limite de escoamento e alongamento foram menores para a liga H1SH o que mostra que a liga se tornou mais frágil com a adição de maiores quantidades dos elementos Cu, Fe e Ni.

A356 - T6 HS1H - T4 Ligas de Alumínio 98,42 106,16 Desvio Padrão 4,21 11,49 0 20 40 60 80 100 120 Mic ro d u rez a Víck er s (HV0 ,3 )

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18681- 18696 apr. 2020. ISSN 2525-8761 Os resultados obtidos de microdureza Víckers também mostraram-se com valores próximos para as duas ligas, porém a liga H1SH mostrou-se com valores superior. A presença dos elementos de Cu, Fe e Ni aumentaram a resistência da liga por solução sólida.

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