Relatório 6 – Endurecimento por solubilização e precipitação

Introdução

Para se elevar as propriedades mecânicas das ligas de alumínio pode-se empregar o tratamento de solubilização seguida da precipitação. A solubilização consiste em aquecer o material a uma temperatura elevada de mudo a aumentar a solubilidade do material e se obter uma única fase caracterizada por uma solução soluto + solvente. Durante o resfriamento do material a solubilidade diminui causando a precipitação de uma segunda fase.

As etapas descritas anteriormente são fundamentais para que o envelhecimento que será empregado posteriormente ocorra de maneira controlada, ou seja que o precipitado possua grãos pequenos e homogeneamente distribuídos pela matriz. O envelhecimento é realizado em uma temperatura mais baixa porém com tempos mais prolongados.

Como podemos observar na figura 1, para cada temperatura de envelhecimento existe um valor de tempo em que o limite de escoamento atingido pelo envelhecimento é máximo.

O aumento da resistência mecânica se deve a dificuldade da movimentação das discordâncias. Essa dificuldade é inserida pela precipitação de uma segunda fase homogeneamente distribuída pela matriz, porém com o crescimento exagerado desta segunda fase a dificuldade de movimentação das discordâncias e, consequentemente a resistência mecânica, diminuem.

Figura 1: Influência da temperatura durante o envelhecimento

Metodologia experimental

As amostras foram submetidas a solubilização a uma temperatura de 500ºC por um tempo 12h e resfriado rapidamente em água. Após o resfriamento as amostras foram submetidas a um aquecimento na temperatura de 250ºC durante períodos de tempos variados (10 minutos, 1h, 4h, 24h e 48h). Depois do envelhecimento as amostras foram submetidas a um ensaio de dureza Vickers, pois na maioria das vezes um amento da dureza causa também um aumento proporcional na resistência mecânica. Durante o ensaio Vickers foi utilizado uma carga de 100gf.

Resultados

Os dados abaixo foram obtidos através do ensaio de dureza Vickers para amostras com diferentes tempos de envelhecimento. Como já citado podemos visualizar no gráfico bem como na tabela a presença de um valor máximo de dureza, que está relacionado a um valor máximo de resistência mecânica.

Tempo(minutos)

Dureza Vickers

Solubilizada 75,210 62,860 88,9

240 86,81440 101,22880 74,7

Figura 2: Tabela contendo os tempos de envelhecimento e a dureza Vickers das amostras analisadas

Figura 3: Gráfico Dureza Vickers X log(tempo de envelhecimento)

Conclusão

A partir da análise das figuras 2 e 3 podemos observar que o tempo ótimo para o envelhecimento dessa liga de alumínio a 250ºC é aproximadamente 24h. A partir desse valor de tempo a resistência mecânica passa a cair.

Para o problema proposto em aula a solução para reaproveitar os rebites já envelhecidos é submetê-los novamente ao processo de solubilização e armazená-los de maneira apropriada para que eles só passem pelo processo de envelhecimento somente após serem utilizados.

Referências Bibliográficas

CARAM, RUBENS. Notas de Aula, EM740.

Website: ftp://ftp.fem.unicamp.br/pub/EM440/cap%EDtulo%204.pdf acessado em 23/04/2013.

Website: http://www.dalmolim.com.br/EDUCACAO/MATERIAIS/Biblimat/aluminioconf.pdf acessado em 23/04/2013.

Website: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAfFgAH/tratamento-termico-nas-ligas-aluminio acessado em 23/04/2013.

1 10 100 1000 100000

20

40

60

80

100

120Dureza Vickers X log(Tempo de envelhecimento)

Log(Tempo (minutos))

Dure

za V

icker