FRAGILIZAÇZO POR HIDROGÉNIO EM FERROS FUNDIDOS … · R E s tJ iq a Apresenta--se um estudo sobre fr as3ilizaçXo por hidrogénio em ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos

WILSON LUIZ' GUESSER

FRAGILIZAÇZO POR HIDROGÉNIO

EM FERROS FUNDIDOS NODULARES

E MALEÁVEIS PRETOS

Tese apresentada à Escola politécnica daUniversidade de SSo Paulo para a obtençiiodo t Ítulo de "Doutor en\ Engerlhal' ia''

aRiE:NTADOR PROF. DR RENÊTO ROCA'lA FIEIRA

S:ío Pau lo1993

) :) ;l ! \ .:

A t3 R A 1) E: (= 1 1q E: N TOS

âo Profess;or Dr. Rc:nato Rocha\ Vic'ira pela orientação, estíntulo e inca--t inlável cooperaçlío no decorrem' deste trabalho.

âos integrantes da equipe quc? realizou este trabalho:

Téc. lvo Baun\er, Téc. Daria Bater e Eng. (M.Eng.) Luas Carlos (3i.icdcs.

âos técnicos do CPqD da Fundição Tupu S.A. pela valiosa a,judo na rea-.l izaçgo das e){per lênc ias.

b sita. EI isabeth Cordeiro Jo:ío pela datilografia dos vários te).{tos.

b Diretoria da FI.indiçan Tupy S.íb., por ter apoiado a realização dest:c-trabalho no âmbito da Enlpreaua.

R E s tJ iq a

Apresenta--se um estudo sobre fr as3ilizaçXo por hidrogénio emferros fundidos nodulares e maleáveis pretos.

O trabalho eytperinlental envolveu ferros fundidos nodulares emaleáveis pretos con\ diferentes microestruturas (ferrita, permita es-feroidizada, ferrita + permita, pei"lira com fases intercelulares), in-troduzindo-se hidrogénio por decapagem e por carregamento catódico.

Os resultados eltpei"imentais per mitiran\ verificar que a in-trocluçiío de hidrogénio favoreceu a ocorrência de Díodos frágeis de fra-tt.lra, modos estes que a mica'oeste'atura tenha tendência a apresentar('Futura por clivagem em ferrita e permita, e futura intergranular €1fin\ateriais ferrít icos nos quais pr'oporcionou-se a segregação de fósforopara contorno de gr:ío). As trincos de clivagem bem como as áreas defr'atura enter granular tenden} a situar-se en} torno dos nódulos de gra-f'it:\. âs. aviclências e).{perimc'fetais inclican} qlie a locali=açEío prefererl-cial de tt"incas de clivagem e de ft"atura intergranular junto aos nódu-los de grafite seria devido principalmente ao aci.inIBIa de hidrogénioprovocado pela concentram:ío de deformação plást ica nestas regiões.

Des;te ntoda, eni ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos,devido ao efeito de concentração de tensões causado pelos nódulcls degrafite, t?m condições de introduz:ío prévia de hidrogénio e seguindo-seR solicitação mecânica, a distribuía:ío prévia de hidi'ogênio en] inter-face:s ou contornos de ergo nSo ser ia o fatos preponderante na fra9ili-zaçKo por hidi'ogênio <i»odo de fi-atura e localização de trincos).' Osefeitos principais seriam a concentração cle tensões e de deformaç3e:junto aos nódulos de grafite, a comer ibuiç:ío da matriz en] distribuir atleformaç:ío plástica e a tendência da microestrutura à ocori'ência denleca1lismos ffágQinu de fi''atura.

Com base nestes resultados s:Ío apresentadas sugestões para aseleç:o de ferros fundidos para aplicaç8et3 envolvendo a presença der'í i cl r c)g ên i o .

A B S T R A C T

â study carried out on hyclrogen embrittlemc.ntcasa irons and blackhear t malleable Irons is presented.

In d uct ilc

The e}.{periments Hera made watt-l ductile case irons RRrd

blackheart n\alleable irons with differant microstructures (ferrete,spheroidized pearlitc, ferrete + pearlite, pearlite with intercellullarphases), the hydrogen being introduced bu picllling and by cathodicphases), the

c h arçtin g .

The resulta obtained have shows that hydrogen prometesthe occurrence of brittle modos of fractura, whose modos thenlicrostructures had a tendency to present (fractura bu cleavage infcrrite and pearlite, and intergranular fractura in ferritic materiaisin which the se9regation of phosphorus to grain boundaries waspi'omoted). The cleavage cracks as well as the intergranular fracturaarca wc:re mora prone to forno around the graphite nodules. The

e).{perinlental evidencels show that the prefered localization of thc-cleavagc? cracks and inter9ranular fractura around the graphite nodule=relsi.ilted mainly fron\ the &cci.tml.tlRtion of hydl''open caused bu thcconcentration of plastic defot"nlation in these áreas.

Thus, in diictilQ case ir'ons and blackheart malleable irons,blue to the stress concentration effect causecl by the graphitertodules, undcr condititons of previous introdl.xction of hydrogen

followed by the mechanical stress, the previous distribution afhyclrogen at interfaces or gr ain boundaries wou](] not be the maiafaca:or in hydrogen embrittlament (fractura nlode and locali=ation ofhudrogen in(ii.tccd cr'acks). The principal effects would be theconcentration of stres;es and plastic deformation near the gri\phitenodules, the contFibi.ttiot't of the matril{ in rt:distributing localstrains anel the tendency of thc nticrostructure to the occufFçrlcc ofbrittle fractura mechanisms.

Elaseclthe sel(:ct ionf'rcsent .

on t h i$of case

sti.tcly $onlc} su99cstions are incJicatecl forprol)s #'or applications whel'e hydrogen is

E:r r a t ix

âgi'aclec i meritots, ;.!9 pürági"afo"collübol'c)i.l rlest Q."

t)lide se 18 "rcalizo}.i este", leia-se

p-3, item\ 2.í.í, 5Q lirlf)íx: {)nclp SH lê "formixçKo de l)idretotl; qi.lerede ttl a tenüciçlade", leia-se "formal:ío de hlclretos que reclu;cm ít:enaci(Jade(cm Ti, Nb, Zr, nKo cm aços)."

3) p-íO, itens ;:«:?, 7Q ]inhn c p-(P2r referência nQ 2t]]"Beaclletl", lei ::\-!sc: "Beachem "

onde:

4> p-í8, it:em 2.4, 2Q parági"afo, íg linhale i a«-se "seqUênc i a."

oncJe $e lê "SC'qi.tCt'll:i a" ,

P - Í 9 , i.Í l t: i l\10"Kiihl"

PRI'ágl'&for 12Q ] i r\ha: ori(]e $e lê "l<i.lh l " , leia--sc

6) p-24, Últ:ima l unha onde $e lê "(450, ", laia-se "(450QC:,

7) p -27,linha

l.g linha e él9 lint)a e p t1)5, i.ílt imo parágrafo, 4g linha e ó9onde se lê: "velocidade", leia-se "taFiü de def{)rniaç:íc}."

t3) r}.5í e p-52, figuras 43 e 44: as fc)tos das fugi.ll'as 43--a e 44-«b est :ío t r oc idas .

?> P-63, 1e9 rtcla fila -fig.68: Ollcl $e 'lc "E)ailclass;e ' lula\rl(Jas cle defc)i'maça(i)-"

t] e--foi' ]]iaç ac) f l G i ]a

IQ) p-74, legenda da fig.í37: oFicIa se lê "Trincos secunclá--",'Trincos secun(]ál"ias na l)c:r l ita (c)."

'Iria-se

1.1) P.ÜO e P-t3ír fi9ui-as 94 c: 93: onde se lê "Inicio tle fol-maçH{) (iea[véo[o!: en\ t:orrlo (]a grafite", teia-se "Desco]amento c]a intç;:t-facegrafite/nlat:i''i= Ji.indo a a'lgurts n6du los."

1 2 ) r) . 8:1) , 3Q"2,60%."

parágrafo, i.39 1 inhn: onde? se iê "2,70Z", lc:ia«se

i.3) p.94. Referência n9 33. Vehoff, f{. & Neumann, l:*. llydi'09en cl'iÀckingof single crystals of Fe-alloys« Itl: f.IYI)R06EN l)E(3Rât)âTION Of: FEl?-«NAUS âLLOYS. Nolies Publ, New Jerscy, í985, p- d)t36--7íl.

S U M .á R l OPÁG

1) 1NTRODUC30

?ÍqTUIR éi . . . H H B' n H H

l

2) REVISÃO DA LITERATURA 3

2 l Principais efeitos do hidrogénio em aços:..í.í - Formas dc danificam:ío por hidrogénio......---''-.í.2 - Transporte do hidr ogênio na estrutura... ...-------.í.3 -- Localizam:ío prof'crencial do hidrogénio na microes--

t: rut ura . . . . . . - - - - - - .í.4 - Efeitos sobre a deformam:ío plástica, em aços.......1.5 - Efeitos sobre a fraturn, em diferentes microestru-

ti.iir EtSliKnn ann nnnnRlnnn nnnnln nlnol nnlnnnunlnlPnn

Modelols sobre o mecanismo de fr agjll izaç:ío por hidi-ogênio.Efeitos do hidrogénio t:m ferros fi.indidos......---------.3.í - Ensaios c?n] água......--- . '-----'- ----.3.2 - Ensaios con\ introdução prévia de hidrogénio.....--.3.3 -- Interaçiío do hidrclgênio cora as pare Ículas de grafiteFutura en\ ferros fun(lidos no(iulares e maleáveis pretos..

222

22

222

333

47

8

Í3Í3

Í8

22

23

2 4

3> PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 24

4) APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS 29

46

79

4.í - Matriz feri-ética.....---- --------.4«2 - Matriz de permita esferoic] i=a(]a.. . . ..4.3 -- Matriz de ferrita + perlita. .. . .- - ------ - -.4.4 - Mata i= perlítica, com cara)onetos e fosft:tos

r e$..int arca:lula

5) DISCUSSÃO 83

83

8=

Mau-i: feri"ít ica. . ... ." - - - - -.Matriz (]e t)ermita esf'ertJi(] i=a(]lMiatt"i=: (]{ fcrríta + pei'lit:a..Mau-iz Pcrlítica col» fato(:ts ir\tcDil3ci.tssRO ger a l...

6) CONCLUSÕES R U n ll n n n U R H nHnUaH 89

9i98

ltnfer ênc ias 13itll i ogi-áfic asLista de Figuras..Lista de Tabelas..

1} 1NTRODUÇ30

Os fclrros funcliclc)s; noclulttres e mtxlc.:ávc:is;, ti\mbént dc:nomlnitclode ferros fundidos di.leais, têm sitio cspccificixdos para muitas aplica--çtíes de rc-:sponsiabilidaclç:, ÇJc:ri\lmc.:nte sabe;t itl.rindo compor\ente.:s; cte: aç:oforjado ou Func]ida. ])(:ve-t3e it;to ao !seu nicnoi' ci.Isto dc PFO(]i.tç:ão e aocrescente desenvol\.'imenso cle class;c.:s cle ferros; fundidos Q de prece ;sos}dc fabricam:ío ql.ie ot in)izani st.l&s pi'opi' leda(]es.

Ellntrc:tanto, a c).{c:nlFllo clo qlie:..oc:erre em aços;, tan\bén} os fc.'r-«1"0s' :fttnd l(]os pocJen\ t(:i' si.lz\s pi'opep ic:cladê'ç} lllecixr) }cixs i'xfctadas l:}(:)i' i»cca-'sismos cle frixçlill izaçiío, que geralmente s:ío dcviclos Ê\ prc:seda:L cle fi\!;esindesejáveis (carbonetos, fosfatos intercelular es, ii)c fusões), morro"«logra e distribuição inaclequaclat cle fases (gratuitas degenere\clãs, ê\li-nhamento de nódulos de grafite, f'lotação (3e gi'afina), ou ainda Rci.ílllulocle ellententos que reduzem as Forças cle cães;ao Q causam sensível rc:club:íoda tenacidade. Enquanto nos dois primeiros casos a identificaçEío pormeta[ografia ética ou de VRrfcc]i.tF& é gera]]ntente pose;Íve] (í), i\ fraç]i-li=aç:ío por decoes:ío (scgregaç:ío de fósforo para contornos de gr:to,fragilizaçgío por hiclrogênio) somente pode ser identi Picada pür técni-cas n\ais sofisticadas ou por meios indiretos (2-3). Destaca-se assim aimportância cle sua preveni:ío, seja durante a procluç:ío dos cor-iponéntes;,seja en] sua utilização. O presente trabalho é pai'te de uma linha depesquisa qi.ie estuda QS diferentes nlecanisnlos de frEtgil izaçKo elos fer-ros fundidos, objetivando-se caracterizar a contfibi.lição de variáveisà ocorrência de frágil izaçgo, em F)articulli\r elos patrâmctros n\icroestru-turais e de processamento, de n\odo a possil)ilitz'lr a aplicam:ío de fer-ros fundidos em solicitações cada vc'= mais severas. [)esta mano:ira, oprincipal enfoque desta linha de pesquisa é o tecnológica, e é nestaorientação que se baseia o presente tri\bRIlho.

â literatura registra poucos estudos relativos à Fragili;:a--çHo de f'cr ros fundidos por hidrcl9ênio, e apesar do grande rlúmero detrabalhos publicados sobre os efeitos do hidrogénio em aços, inclulsivcna ] éter atura brasileira (6-«í2), a trartslosiçiío clcstes resultatlos paraos ferros fundidos apresenta dificuldades, dada a presença de grafitee a maior quantidade de' solutos nos ferros furldidos, em particular closilício. Tendo-se esses aspectos em vista, inicia-se assim\ a revisãobibliográfica cona o e).:arde elos prirlcipais efeitos clo hidrogénio emaços, bem como os mecanisn\os propostos sobre frágil tenção por hidrogê--nio. Seguem-se então as informações da l iterz\tara sobre os c:feitos dohidrogénio em ferros fundidos. Conclui--se a análise bibliográfica carila revisão clo processo de início e propagam:ío cle trincos em fc:rios fun-didos nodulares e maleáveis. Este conjunto de informações conduziu àfornlaçiío cle uma hipótese de traje\lho, de que a$ partículas da grafitereprç:sentariam locais de Rci.ÍMI.llo de hidrogénio ("trapo"), de Díodo qucã{ rüatFiz Junto às part ículzlE; clc 9rafita E;c.'Fiel rlart: iculi\rmc:'nte:, clarlif'i--cixda pela aç:ío do h idrogênio.

Outro aspecto a considerar é o de' que contFtone:r\tes cle ferros;fi.in(lidos s:io coMurileRte e}.opostos ao hidrolJênio cn\ tratamentos !3i.ipcl'fi"-ciais}, coFílci em ap] icz\Gelo de revcst }rüantos} c.: ]c.:troa ít ices c em clacapaigerüácida. Eventuais danos devidos ao hidrogénio localizam-se numa cantadasuperficiitll, sendo importante o conhecimento do coritpoftan\anta do com-'potente nestas condições. O procedimento e}.{perimental foi erltHo plane-jado para caracterizar este t ipo cle situação.

i

No tuba:lho e){pclrintc'fetal realizado estudaram-se então osefeitos do hidrogénio em diversas microestri.ltul-as, com especial êrlfnsnnos materiais ferrít ecos e ferrít ico-perlít ices, caracteri=anclo-se va-riações nas pi'opriedades mecânicas e no modo (]e frztt:ura.

Na cl iscuss:ío elos rc.'s;ultaclos procurou-s;c-: tcr presente: t\ z\fir--macho de Oriani (í3), que der\opina o hidr09ênio comc] o "frügi]i=.:a(]oi'versEitill", Q que torrla senlflre presente o desafio de elucidar quais cil-«racter'ílsticas} tio hicli'ogênio pi"aclominan\ Ri.IN dado ct.=nario. Deste nto(io,as c:onclus3c's obtida\s sido apc-'na\s; rigorosamente válicli\s} dentro elos; li-mites das condições e}.{perimcntais empregadas. É claro que elsta restri--çKo é apl iciível a quzllqi.ler trabi\lho e){pc:rinlantal, f)ore;m é partia.tear-.mente: importante em esti+dos sc)bt'e fragi]i=açKc] flor ])i(]rngênio. Tc.anta-«uvas cle c:;tabelücimc-'nto de: um rüoclc:lo tc.dórico único tênt eshz\l"ri\clc} nz\ocorrência (]e resultados e}.{perimentais aparentemente conflitantet:, oque rc'sultou na aflrmaçSo de unt f)e!;cluisador, citado por Loutt)an (í4),de qi.le a literatura é "extensa, corltraditória e confusa".

2

2) REVISÃO DA LITERATURA

2.í) PRINCIPAIS EFEITOS DO HIDROGÉNIO EM AÇOS:

2. 1. Í FORMAS DE DANiricAç80 POR HIDROGÉNIO:

Pode--se agrupar os danos causados pelo t\idrcJ9ênio em 3 formas F)r inc lpais (í5)

fc)rma\ç::(o de poros ou t:rinc:;\s devido à re.'comhiHRçgcl clo hiClrOÇJOr\io ou reaçac) c:om cai't)or)c3;!fora:\ç::ío cle t)iclretos que reduzcom a tenaz: icladc;nucleaçiío e crescimento de trincos favorecido pelana presença de tens:ío.

hidrogênin

Esta última f'arma cle clanificaç:ío, clacla a $ua complebtidade,tem sido olJjeto de muitos trabalhos e será também a abordagem do pre-sente' estudo. â manifestam:ío prática mais importante desta forma dedano é a fadiga estática (OI.l futura retardada), podendo ser também\iidem\tificacla em ensaios de traí:ío ou fle}.{So, sob baia-ias vt?locidaclc?s,ou airtcla em ensaios de fadiga (16). 1)e qualql.lt?r mc3do, a variável tempoé importante neste fenómeno, como será visto no item que se segue

2.Í.2 TRANSPORTE DO HIDROGÉNIO NA ESTRUTURA

ê forma das curvas (]c fadiga estática (figura 1) n\ostra quea fragilizam:ío induzida por tticlrogênio depende da tüntpo de aplicêlçgoda cat"ga, sugerindo que fenómenos (]e &ci.ÍR\i.l]o (]e hidrogénio devam elstar'envolvidos. Medidas de resistividade mostram que o crescimento datrinca ocorre por reiniciar:ío repet it iva de trincos na frente da trio--ca prévia, e li9açKo com a trinca principal (í7}. O$ Intervalos cletempo para reiniciar:ío da trinca estariam relacionados à difus:ío dof)idrogênio induzida pelo campo de tensões na frente. da trinca (í7, í8)e ao tr ansporte por movinlentaç:ío (]e (discordâncias, localí=ando-se ohidrogénio na regi:Ío de máyíin\a tr ia)iial idade cle tensões e promovendo anucleação de uma nova trinca (í€3).

O transporte de hidrogénio por movimentam:Ío cle discordânciasfoi comprova(]o eliperimentalmente. verificando-tse qi.le, em amostras pre-vianlentc' carregadas com hidrogénio, a deformam:ía plástica ocorre si-.multaneamente com a eliminam:ío (Jo hidrogénio (19); além diviso, emamostras sem introdução prévia clc? t)iclrogênio, observou-se que, se adeformaçÊío plástica ocorre dui'ante t:yiposiç:ío ao hidr'ogênio, a difl.tlsi--viclaclc apê\rc-:ntc. do f)iclrogênio Ó a\l.inlantaclat, o que é atribuída ac} fioutransporte por discordâncias(í9,20)..

11;egundo Lout:har} et all (í4), a concentração cle hidrogéniopor (]ifi.lsEío seria. preponderant«:. t:nl con(iiçííes (]c estado triix:.{ial dt.:.:

tcnstíecu e: bai).{as} vc:locicladç:s clc: s;ol icitaçêío, enquanto a concc:r\traí::íode hidrogénio por niovimentaçEío de (]iscor(]âncias ocorreria em situaçõescle altos rlívc'is de: tensão, sendo porém também atuante em maiores ve:lú-cida(]es de sol icitaçgo do que a concentram:ío por dia.tls:ío.

Vc:rifica-se aç;sim blue oc:erre transflorte dc.: hidrogénio ni\ mi-"CFOEt;tfi.ttuF& durante a sol icitação mecânica e o proct:ç3so de futura. âr)rede:upaçãío que se siegue é Q acúmulo de hidrogénio, assunto discutidoa Se9i.llr N

/r--4tMln DE RESTS@NclA [M.UHADO

SUPERIOR

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-LIMPO Dt FR»LURA

-llxÜo CKáicp. INFERIOR

(UMirE OE rAoiG\ ESTÁTICA)

TEMPO OE FMTUM ( h )

FIGURA Representam:ío csqi.tRR\át ica das características de fraturixretardada induzida por tliclrogênio (17).

2.í.3 - LOCALIZAÇ30("TRAPO")

PREFERENCIAL DO HIDROGÉNIO NA HICROESTRUTURA

interaç:ío do hiclrogêr\io cona clefc:itos conto l&cl.inRS e clãs;-cordâncias t(:m incent içado n\oitos pesquisador(=s a apto'Fundarent csti.talosde interaçHo hidrogénio/defeito, considerando quem qualquer alterEtç::íodo ret iculado perfeito do metal potle representar um "filiados" ("trap")para o hidrogénio (2í-26)

Uma interaç:ío

A

( 21 ) :r\idr 09 õn i o/fi).:aclür Pode ser desci ita pclr

FI + F i }.: H Fi>

Para i.IRIA reaçSo deste t ipo, vale (;!í)

NHF il! FqH EB

kT(Y NF i }.:-t]F]F i }.

N l-lF i }:

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den cidade de ].{ fi>ía(]odensidade cle H em soluç:Ío(]enlsi d ade cle fiyiadorclens;idade dc sít ios; cle $olvcíitc nü rct iculaclonúmero de sítio)s de fiyiaç2Íü por fi}(a(]orni.ímero dc s;ítios iRtcFstic:iitis; por ataRIa ctc: siolventeenergia de ligação(entalpia) entre o fi):odor e o hidrogénio

4

Na figura 2 pode-'se viela.tE\li=ê\t a rc'laç:ío entre Ell) e outrosparâmf:Eras tc:rmodinânticos que cixractcri;=am o hidrogénio no metal. Natabela l sSo apresentados valorc:s cle E13 e de NFix (2í). Uma mare'irade classificar os fiyiadores em fracos, n\odeia(]os e fot"tes é comparar

a sua energia de ligação com cl hiclroçiênia (E]]]) com o valor cla 60kJ/itio[, cerca c]c duas vezes a cnta]pia (]e solução c]o hidrogénio no }»e-«tal {ES = 29 kJ/mo1)(24). A importância desta classificam:ío clt;tzt emqi.le, di.tl'ante a (]e.f'orn\acho p láEit icix, certos fi).{ixclot (:s tt=riam compor'ta--mento irrevers;ível, i!;to é, il vc.:loc:iclatclç: clc escztpe cle tttomos cle: hiclrogénio é menor do que a ve]ocida(]e de capta.ira. Estes Fi).dadores irrevcrcíveis podem atear tanto como sorveclorcs cle hidrogénio, proclu=inclo s;ítios (]e fragili=açEÍo, ou ainda, !3c-: si.l& ç;;xturabilidacle é baia.:;;t, comosiorveFc[aur'os inócuos blue evita\m o ixc:i.ÍNu]o e:m outros ]ocz(is c]c-: i\]to po--tencial para f'ragili=açSo. assim, por e).:emplor precipitados incocren'-tes sgo fib:odor es f'ortes (EB> é)O kJ/mola e cle i\lta saturabilidade es-pecífica (alto valor de alfa), representando locais cle alto risco clefragilizaçSo <24}.

Fil:odores mocleraclos e fraco!} apresentariam velocidade deescape de hidrogénio superior à de captura, sendo então considerndot;reversíveis (solutos, lacunas, clisicorclâr\clãs, precipitactos coerentes)

De acordo con\ este modelo, os locais de nucleaçKo de triocas e o seu percurso ser iam cleterminaclüs pela capacidade de ci\Pleura de

átoi»os de hi(]rogênio que os fi}.{atlores fortes terian}. A cabe:la llapresenta entro a contribuir:Ío cle vzÍrios aspectos; microestruturais se--bre a localização e o percurso da trinca. [)este Díodo, segundo Cii])a]a &De Miglio (24), !;cria cle se esperar blue n\ateriais com grande quantida-de de fi){adoi"es t"eversíveis dificilmente apresentar iam trincos enterfaciais. Este n\asilo resta lendo poclerii\ s;er obt ido com unia itlta densida-de de fiF:adoi-es irreversíveis, de baia.{a saturar)ilidade el31)ecífica(24)

MHR

-tH

i/2 b (g)1/2 HZ (ads.)

H (ad;.)

n)ODORMODERADO

nXMORFORA

FIGURA 2 [)iagrarüa c]c: energia F)otc.'ncia] pari\ o hidrogénio r]o gás edissolvido no mc:tal. Ela é a c-:nergia da aclsorç:ío e Em é aenergia de mis3raçgo(]c) hidrogénio no reticulado (:'7kJ/mol)( 2 ]. )

TABELA l CaracterÍst ices de filiadores, en\ ferro alfa (2í)

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Xll

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FIXADOR llll

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E13 {k J/mol) NFix (nt-3> ll

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ll

Solutos intersticiais (N, C)Átomo de SiAtar\o de TiLacunaCampo de tcns3es elásticas dediscos"d. enl cunhaNúcleo de discordância eDt t)él iceNúcleo de discordância mistaí/2 H2 {gás/pürosidade}Contorno de ursoSuper'fície livreIntei'face alfa/AINInterface alfa/Fe3CInterface alfa/TiC

3-ÍS>20

20-3059

2959

70-9S

8/96

TABELA ll Classif'icaç:ío dos fi>iadores ("trapo") (24>

iK n HiB n9 nHnH

l FIXEI)OR l Natureza dosi l f i).dador es

IÁtotlios de soluto, llnteraçSo com flInticroporos;idades, :fraca/n\oderadalcontornos de pequeno IReversívt:llângulo, discordâncias,:lprecipitados coerentes!

iMicrotrincas pré- llnter acho for tela}.{istentes e em pro- lcom Hlpag&çSor contornos de llrrevcrsívelIgrande ângulo, prec i' :ip atados e interfaces llincoerentes i)( -H B.« -.e.+H n» -» +.H -n ++0 +» ++= en -.e -n .» n -n +.H += +H 0+H H= +-0 -= e.n -.e '+.e."e

.)e ennn n .Uen..= +n+=n- --=-1)(.

[Susc ept ib i] ic]ade ]ipot" futura por ll :!---------.---------:Indo é .Favorecido olltr incantetnt o por liinterfaces bem de-:Ifin idas. :

: nP 0e numa elPenee n;

:É .favorec ido o ;:trincanlento por !iint erfaces qi.le s:íolIfiyíadores irrever- llsÍvais. l

-)( '» -= .... .-. -= == -» ..n 'H .-. .n. -n -n ..n -n - =" -.e x.

Também a sensibilidade cla joga à frágil lzaç:ío por hidrogénioseria influenciada pelo tipo de fibiador e pela sua densidade. f)aratanto, f'ressouyrc & Bernstein (23) clãs ificztn o$ fi)-íadorc?s cm 4 ca\-t (=g or i as =

i) reversívc.:is} roóvcis: cllscorclânciasii) reversíveis tipo 1: apresentam energia de ligaçEío com o hidr09ê

nio menor qi.le as de discordâncias. Eltemplos: átomo de Ti em so-lução, coRtOfriO de pequeno âRgi.tlo«revê?rsiveis tipo 11: af)robe:ntzxm c-:neraia clc: l i9aGao com o hidrogé-nio t;uperior as de discordâncias. E)templo: contorno de gi-ão.

rraversíveis: El13 >60 kJ/mol. Eltc'mF)lo: precipitado incoerente clci o ) irreversíveis: El13 >60 kJ/mol. Eltc'mF)lo:TiC.

6

Estas autor es (25) clesenvolverE\m ent:Ío un} modela, cz\ractcri-zando a variixç:ío da concentrixç:ío de hidrogénio nos diferentes fi)dado--res cona o tempo de ensaio ntecânico afigura 3). Uma hipótese neste mo-delo é de que nHo ocorre saturação dos fi}.:adoi'es irreversíveits, o nuarestringe sida ap ici\ç::ía a ;istcnli\s com esta carac:tc.:mística. Uma clãsconclusões é a de cine somente o$ fi}.:odores irreversíveis rjodün\ ini«-dar unia trinca, pois some'nte nestes locais o tecia clc hidrogénio au-.n\anta. Deste nlo(]o, un\a diga ccJhi bai).(a sensibi]idade ao hidr09ênio (]e«veria apresctntar fi).{aclorc's forte.:mente irreversíveis, clistrit)uíclos} t)o-mogênc:a e finamente, e bai).{a densidade de fi).{adorcs reversíveis (pal-udiminuir a concentram::Ío inicie\l cle hidrogénio) (25, ;.}d))

EMPA DE ENSNO

FIGURA Variação cla concentram:Ío de hidrogénio em Fi)dadores con\ otempo de ensaio mecânico, segundo modelo cle Pressouyre &E3er nstein (25).

2.Í EFEITOS SOBRE A DEFORMAÇÃO PLÁSTICA

Verifica-sc' pelos res;untados da literatura quc o hiclrogêniopode causar tanto reduz:ío da tens:Ío para escoantento (27,28) como au-"mento desta tensiío {27,29), dependendo das condições e)-perin\estais ent-pi'ega(íasr tais como teor de solutosr tela\peratiJI'&, CRct"i.l&DIQnto pl'evioretc {27,30,3í)

Elites resultados sKo e).aplicados por Kimura & Matsui (27) co-mo devidos à contribuição dos seguintes efeitos do hidi'ogênio:

a móbil leia\cle dita cliscordâncias} em t)él ice seria RurilQntzkdR;(]iscor(]ârlcilacs com alga.In) con)p(:)il(:nte en) curlha tel-iam si.l&cl i nt i nu í da ;a interaç::ío do f{ con\ certos; s;olutos (Ti, C, N) reç;ult:aritt ç:n

tlue} agjl'ian\ como l)arreirixs à nlOVimentaç$ÍCJ dc

n\c)b i l i d ix (J €

}Í C) $ Ç3 (3 ll t.l t 0 '-. F{ ,dânc ias}.

c: ünlP l e)'d itscor

ósslim, à t=c:mperittura ambiente, a deformam:Ío plástica nos} cts-"tágicJS it\iciais é gera]nlente contro]ada pt:]a mobi]ida(]e das discortlân--cias} em hélio:e, de modo blue nestas} condições, em fc:rro puro, o hiclrogénio provc3cariix amc)]ecimento (27). Já na presença (]e certos !solutotK(Ti. C, r,l) vcrifici\-.se que o f)iclrogêrlio resullta em endurecimento, quaé tanto maior quanto maior for a interna:Ío do soluto (por eli- Ti) como hiclrogênio {27)

7

Outro efeito imporá:itnte clo t)idrCigêHiO e' provocar e:E;corre'çla"mento planar (30,32,33). Isto seria devido à dii\iinuiçHo da cllergia dedefeito cle empilhamento (30,3a}, ou ao acúnlulo cle hidrogénio c.)m certosplanols Cíi.2), tornando o etscoi'r(filamento mais difícil nestcts plixnols(33}, ou ainda, se9i-lrlclo Paxrk & Thomp!;on (34), E\o fax.'orc-:clmerlt:c} clo c:s-coi"i'(:çlaíi\(hiato enl cet-tos Fllanosr $(::gljl'ldC) o i)lc)d(:llo (ie defoi'n)açn(i) laca;tl icada. Este últ:ima efc-:ito s;c:riix rcsf)nn ;ável pc-:llzi nl.lclc-:a.ç::(o cle trinc:aem aços perlít ecos elsferoidi=:xdc)ts (34)

2.Í.5 EFEITOS SOBRE A FRITURA, EM DIFERENTES MICROESTRUTURAS

FERRITA

E.m nlonocris;ti\is dc: fcfrro alfa, cle E\lta pureza, Kimura &Matsui <27) verificaram que, cclnl a intFodi.tç:ío de hidrogénio, a fraturiàpassa de i\lvéolos para cliva9eni Tcltc.Íman & Robertson (33) tatnlbém rc'--9istraran\, com monocristais de Fc--3ZSI, formal:Ío de fr aturals i:lor cli--vagem induzidas pelo hidrogénio.

E[m ferro a] ra po] icris;tz\] ino, a frzttura pode alterar -sle, sinoa avião do f)idrogênio, de alvt$ulos para clivagem ou intergr&rli.tlãf(34,37). A clivagem, com hiclroaênio, tende a seguir, segundo alga.lnsautores (í3,35,38), o plano usual de clivagem da ferrita, ot.l seja,CÍOO), enquanto en] outros trz\t)alhos (20,30,37,39,40) registra-sie cli-vagem nos planos ClíO} e Clip). Como estes planos corresponden\ aos deescorregamento cla ferriti\, a c:livagenl c?m itnostras contendo f)iclr09êrtiüé denominada de decoes:ío no plixno de escora-egamento (30}. As fratui-asintergranulares ocorrerian} quando, z\ lém cla hidrogénio, também ea=tives-sem presentes P,S e outros nleta]Ói(]es (37), sendo o efeito dRIBLes ele-mentos aditivo ao hidrogénio (=)í>. lst=o é cortfirnlado pelos [e:stilti\clo!;de An et a11 (36), que verificaram que pequenos teores de C e N dimi--guiam a sensibilidade da ] i9a ao hidrogénio. Como Q carbono clc:slocariao enltofre do contorno de grão (4í), a liga apipesentaria merlor tendên-.cia à f'natura intergranular

ESTRUTURAS PERLÍTICAS E ESFEROIDIZADAS

Numa microestrutura composta por fei'Fita e cenientita, lamc-lar ou esferoidizada, tanto a clifus;iviclade do hidrogénio como o teorde hidrosênio dissolvido s:Ío afct:xclos pela morfologia e propor'ç:Ío dasfases presentes. Assim, cn] aços; carbono, ll clifusividacle do hidrogêrliodiminui com o &i.tnlERto do teor de carbono. Isto seria devido à estrutu-ra lamelar da permita, representando barre:iras à difus:ío do t)iclrogênio(42). O teor de hidr ogênio ditisc)]vi(]o seria má}.limo pai'a aços com teor«cle. cê\abono e'm torna cle 0,7Z. Chi\n & Chita'les (4;!) consiicleram club: E\s irl--tcrfaces fcrrita prÓ-eutetÓide/p(:r']] ita ati.fariam como "trapo" (]e fii(]FO«ÇJênio, aumentando a solubilidE\cle cle hiclrogênio. Nas condiç8c-: c):pc:rl-«mentais empregadas por c:ates ãi.tt:ofQS (42), a {luantidade (lestas inter«-faces seria má>íima para 0,7Z C. Iratamc:nto de esferoiclizaçgo clastrui-ria estas interfaceçs, verificará(]c)"se blue Rm Esta.ttUFRS esfelpoidizixdatso teor de hiclrogênio é ntenor do que c?m n\atrozes perlíticas (4;!). Poroutro lado, refira da permita n:ío aumenta o teor de hidrogénio. A in«-terface alfa/cenlentita nKo é um fi}.dador de alta energia {íE},4 kJ/mola(42). Estes; fatos contrit)uen\ para o entendinlc.:nto dos diferentes resulLados encontrados na literatura, e que seio discutidos a seguir, ini-cialmente para estruturas esferoicl iradas e após para n\atrozes pari ít i«c:as

Qriatni (43), trilha\lt)ando com alGO ÍQ45 c- ;feroicli=iiclo, vc.:riacou que carregamento catódico feri.t]t&v& em aumento do nún\ero (]e n\icro-caviclaclüs (figura 4). Es;te fttt:o foi obsc:rvaclo mesmo para baia.{os vale'res (]e deformaçRor O blue evic]er\daria, sega.In(]o Oriani (-43), qiic oEffeito clo t)iclrn9ênio seria rz\vorc:ccr li clecoeslgo (fc:Frita/ci:\rt)ont.:t:o),faci[ içando ià rli.lc']ERçXo (]e microc;xvidades. Rcc»i.t]t:R(]os difere:ates f'oraniobtic[os por Gz\rbert elt a11 (44,43) c:om aços ].Oi.8 a 5.0E)Q, e;fcroidi;da-dos (figura 5>. Elites autores o])scrvaram que o efeito do ]ii(]i-ogêr\iocviclanciar-se- ia apc:nas r\os e:!;tágios finais do proc:esiso cle frzttura,favor'cccndo o coa]esciiucnto dais microcav]da(]es. Este efeito poclc:rinvier ittribuíclo, se9unclo C;arbc-:rt e.:t a11 (44) à feri»i\ç::ío de t)iclr09êniomo[ecu[ai" nzl cat.,ida(]e ou aindix à dimirluição da r c-:sistênciix t:]z\ nir:tti'i=c.:r]trc.: a$ n] icrocatx,- idade:s}.

0.6 H = 1000 atm.

20 40

REDUÇÃO DE MEA (

FIGURA Efeito clo t'iiclrogênio na f'raç:ío de par'tÍculas de caxrbonetosc.:.sfc?roiclizados tluQ clesanvolvem microcavidades. Aç:o í04:i(43)

lO,.la''O CMBONnOSD SUUHOS

[] O Sem HBe Com H

AA

õ*ló'' F0

Fe

F

Ü

aQ

0.4 0.80.6 T.0

DEFORhüeÃO PI/(anCA

FIGURA 5 Fraç:Ío dc? área clc' microcavidades em funcho da deforrüaç:íoâço j.0Í8 (46)

9

â$ cl ifc'r-onças clc conlFloí-ti\mento ot)sc-:rvaclE\s} c:ntre c:ste:s tra\t)a-lhos poderiam\ ser devidas a dif'ei''entes teores de hidi' ogênio i)as anos"eras, sendo aparente?n\ente' mc-:Fores no trztbalho de t;arbort et ix11 (44)devicJc) às condições (]e carregamento. Neste c;\s;o o cf'c:ito do l\idrcJ$iênic)s;c)nic:rate sc: f'z\t' lil ser)ti lr itflos un) pt'c)cães;s;c\ clo i\cl.lnll.lli\çi\c)r att"ztvc's} dit (ilc''"forinix ç:Ho p l ást i ca ( =lí ) .

C;c)nl re]açz\c) E\c) nlc)c]c) c]e' futura, os rc.:su]ti\c]c)s dil ] iteritturittsHo condor dantes dc que, tanto nas amostra:\s !scn\ coi»o con\ llictrosJêi)io,em a\Gos} e!;fc.:roidi:ciclos a fri\turz\ ocorre por nuclc?aç::ío e ccjiLlc.:sc imc-un-to {Jc nlici'ocavidades(18,43,44,.86)..

E[[m ctstruturas pe:r] ít icz\s, ]z\nic.:bares;, a introc]uç:So c]e hic]rc\-uêr) i(i) l-c!!Bi.I']tR en} a']t:t:raGac) dc) nio(:]c) de fl-iRtl.ll"i\r pixtslsail(]o d(: i»ic:ipc)(:i;tvi«-ctactc:s} para cl ivagcn} (í8,4;1,47). C;rli\r} & C;hi\rlc:s (42), vat-iõtnclo o actorde cut'l)ono, vci'ificaram {luc:, nas z:\mostras com hidi-oslêrlio a pei-contagemc[e futura por c] imagem cresce: con\ o aumc:nto da qual)t ic]ade c]e par ] iti\,enquanto nas an)ostras seno hidrogénio a fF&tt.tf& era SÉ:mpre iLlvccll&f. {)tarüanho clãs; faceta\s de clivagem e o espace\nc:nto er\tre os "riosi" nSoseriam afetados peão hi(]rogênio (48). Chan & Charlcts (42), ol)servaran\aincli\ blue, nas amos;trás com hidrouêrlio, a futura ocorria rlrcfercn-cialn\ç:nte nas interfaces ferrita/permita, n:ío $e constatando decoesãocla interface ferrita/cemcntita. Resultados clifctrentes for am obtidospor Calavre et a11 (47), ti'abalhando comi aços 4í3Q e 4í4:i, cora nlati'i-=e$ cünlpos;tas de fc:Frita c} pcrlita. Verificou-.sc-: cl)ict a introcll.lç:ão clchi(irogênio modificava o n\odo de fr:atura, de alvéolos para fl'atum'a n\is--ta, composta cle alvéolos c? clip'agem. Nas a\müs;trás cona hiclrogênio, a$locais pl'cfet' enciais de início de futura eram os contornols das cola«-rlias} cle permiti\ e a interface ferrita/Geme:ntita, em rc-:gitíes da permitapró){in\as a áreas (]a fei'fita pró-eutetóidc. Segundo Calava'e ct all(47), durante o carregamento catóclico cria-se un} flu).ío de }\idrogêrlioda f(:Frita pró-eutetóide para as lanlelas ad.iacentes de ferrita da per-mita, resultitndo un] acl.ímulo de hidrogénio junto à interface (X /F'e:3C,o que favorece Q iníci{3 de formação de trincos ne!;tes locais. alémclis$or Et nluclança de oriental:ío cla estrutura llamelar de urna co'16nia pa-ra ouvi'a cria barreiras adicionais ao transporte de hidrogêrlio, Ri.IMç:n"tanclo a concentração local e favorecendo a fora)aç:ío cle trinca\s tz\mbémnos contornos entre colónias de perita (47).

âs c]iferenças entre os resu]tac]os c]e Ca]avi"ç ct a1] (47> e:de Chan & Charles (42) poderiam estar relacionadas a direi-ençals dnteores cle hiclrogênio, ou alDeIa clç tcns3cau residuais associe'lulas atransformações de fase.

f'lagunto et a11 (49> eyiarüinaram o efeito de irüpure=as (S,P) ede elcnlentos endurecedoi-cs da ferrita ei» aços ferrítico/pet'líricos,ctetarminanclo o tamantlü de trancas após; e){posliçSo a flpS. Estct} autoresveria'içaram {li.le inc]us3es (]c MnS atuant como sítios de nuclear:ío dctrincos, e que inclustíes cle Mn$ alongadas indu=en} a formaç::ío clc: trin-ca!: de maior comprimento. Também aumento do teor (]e fósfor o resultouc-:m mi\ior comprintento clas} trincos Uma ouse:rvziG:ío inlf)ortantc: clc.:t;te:a= au-tor'es (4c?) é (]e blue o tamanllo das ttpincas &l.tMcnt&vR à nic:clicla (luc t:l't-:s"cia a microcluraza cla ferrita, endurecida por aumento nos tç:ore:s clc !;i--[ ócio e (]e fósforo.

C.n G. MODELOS SOBRE OS MECANISMOS DE FRAGILIZAÇaO POR HIDROGÉNIO

[>iversos modo?]os têm !iic]o suaçric]o; aocurail(]o c}.aplicar os efeitos dc) hidrogénio e suac:reestrutura. [)estacam-sc os s;eguintes (=)J.)!

Temi-ia da press:ío.de e>:país:Ícl (Zaf)ffc: e Sins)Recai.lç:(o da erlcrgia de: çiuperfície (Petch e S;tables;)l)ccoes:ío (Troiano e {31üi.lghtc=1-, Or'iiani)[)eforma\ç:ío [oc:t\] içada (React)en € Linct})

l ort 90 clo t an] f} o ,int eram:ío com a

F} r c)

â pz\rtir clat observação de trinc:as <"blistcrs") om cêtrrclia-mentc[ por hidrogénio (gasoso, c]at(;(bico ou por coi'i-os:Ío), Zapffe E Simls(3í) desenvolveram) a teoria da press:o de elípRRSgOr sç:gunclo a club\l égere\cla unia alta pre seio cle hidrogénio gas;oso em microtr incas nu vzlziosinternos e que cc3ndu=: à c[-ípansao c]esttts; cavic]adels, seja por (]c:Í'ni'mixçan>lás;tic:ãt ou por clivagem. Elstc' D]C:Cê\HisMCI ocorre flrincipi\lmc:nte erütrincamento causado peão t\idrogênio na ausência (]e tcns8es aplicadasou rc'sicluais (50--32). Ê formação de poro$r observadc3s na siif)erf'ície clefrati.ira, seria devido a c:sta precipitam:ío de hidi-ogênio (53,54)

Outro moclello foi s;uoct-ido por Petch Q Stablc.:s (í3}, quc- ç;i.l--punharr} que a adsorç:ío de hidr'ogênio Fcdi.t=ifiQ a energia de superfíciedo mcta]. Deste n\odo, seria c]i]t\ii]uÍc]a a tens:ícn p;xra fi-í\turix, !st-:guia(]o ocritério termocllnârnico cle 6riffitt), Já club es;ttt tcnsi:ÍcJ e prof)orc:iorli:\là energia de superfície. Entretanto dcterminaç3es de energia dc si.lpc-:rfícic.: não confirmaram Q efeito sluposto clo hidrogénio (3í). além clãs;se,provavelmente a crítica mais severa a este modelo é apresentada pot'Oriani {í3), consideranclc} quc? :\ aborde\gem clç} Petch e Star lcs corlfurlclemecanismo cona n\odificaç:ío de potenciitl termodinâmico, já que figo é:\pies;enfado nenhum mecanismo peito dual Q hicjrogênio facilite\rii\ :\ gc-'raCHo de novas superfícies da trinca.

Posteriormente, Troiano e Slau9hter desenvolveram o n)odeiocla decoesSo, que, com subsequentes aprimoramentos, vem sendo ompi'efiadc]zxté o preso'nte contento. O hiclragênio ctissolvidci concentre\r'-s;e:---iat antregiões sob tensão hidt-estática positiva e (]intiDi.tiFiü a foi'ça dt= ctJe--s;Hü erltre os átomos da MetEL] no reticulaclo, em contornos de grgcl e c:minterf'ices (3í>, possibilitando a nucleaçgo de i.IMR mia'otrinca, poi'ç:)-íemFylo na zona depor nada plz\st icamente na f'rente dü uma trio)ca. Estamicrotrinca se uniria à trinca principal. A contint.iaçaa do pi-oc(ssoc:nvolveria a deformação plástica na nova f'rente cla trinca e i\ clifu-sSo do hidrogénio para esta registe de nlá).:ima tr ia}.íial idade de tens3cs,a assiinl o processo se' repetiria. Se9unclo Oriani {í3}, unhas das m'lisfortes evidências da validade do modelo da decoesSo é apresentada natrabalho de Vehoff & Neumann (53>, trabalhando comi ntonocristals cleFe-2,6ZSI, orientados com relaç:ío à tensão aplicada de modo tal queuma trinca pode propagar'se de macio corüfFlotamente cll.ít il, peles at ivaç:Íoaltar nada de dois sistemas de escorregar\unto (plê\nos {líí2}) que se in--tersectam na ponta da trinca (paralc-:la à direi:ío<líO>). 1.lestas concli--iões a trinca apresentaria um ângulo de amei'tara de 7í,4o, vei ifican--clo-se e>lperimentalmcnte que e:sta ângulo é diminuído pela aç:ío clo hi-drogénio (figuras 6 e 7). Os autores interpretam esta diminuir:ío doãingulo como devida à ocorrência sucessiva de escorre?lamento e micro-clivagem (figura 6), já que ângulos menores cine 71,4o sÓ s:Ío obtserva-clos quando outro mecanismo de futura se suflerimptÍe ao mecanis;mo dc'esc(irrcganlento. Como ligo se encontraran} evidências de n)icrocavi(la(:les averificou-se ainda que as superfíc ies de futura coinc idiarü com ü r)ca-no CÍOO), tem-se uma forte evidência da existência do mecanismo de dc--c:vesgo {55>- . , \l. A8

):2Aa/h8.cdg k/ZI

ReprescntaçÊÍo esqueniát ica de avanço de: uma trinca por eVeRtos si.tcc$sivos de escorregamento < ad) e microclivê\gem( ah) (55)

FIGURA

j. í

O T : 311 K+ T : 3U KA T : 3H «8 T B 373 X

b

lB0

0D

!0

Pn ( Pa )

FIGURA Ângii[o de abertura (]a trinca cm funcho dagên }o (3:i) . an = cota O( /2

P I' c! s s i:l c) dc h idr'o

S;6:gi.InclQ vários. Ri.teOrES (20,30,37,39,40) a:} tt'incas tranançlra-nulares sega.liriari\ os pl;anos Cito) c {íí2} e McMat)on {:llO), con\ l)atsç:nestas evidências, sugere quc: ocorrer'ia clecoe:s:ío nü fIlaDo cle es;cafre:-ganiQRtO. O hidrogénio contido no nl.Ícleo das discordâncias seria r'es--ponsávell pela reduz:ío da Força cle coesão.

além disso, diversos desenvolvin\antas temi-ices PFevêni {li.le ohidrogénio enfraquaceria as li9aç:6es meta'ficas (3ü,56>, de macio blueeste conjunto de desenvolvimentos teóricos, ao lado das evidências eyí"perimerlt:ais indiretas, constitui a base do modelo da decoes:ía, prova\'fielmente o n)odeio que mais tem sido ompi'egaclo pai-a a intei-preencho dnresultados e){per irüentais.

Mais recentemente, Bc?achem Q Lince {í5,28) apresçntarant l.iMmodelo scgi.indo o qual o efeito do hidrogénio deve-se ao favorecia)enteclc. deformaçiío localizada. A presença de hidrogêrlio na frente da trio\cafavoreceria qualquer processio de defornlaçato blue a estrutura pc?rntita.Esta deformam:ío ocorre ao nÍve] nlicrosc(épico. â foi-n\açgío (]e tifriígc:is seria o resultado de cleforríl&ç:Ío intensa, f)orém localizada, en:ío o i-esultado de restriç:Ío à deformam:ío. Oi-iam(í3> corit3idcra quc=-

tanto o moclalo da decoesKo conto o da deformam:Ío localizada es;t:Ío as--sentados sobre uma mesma base, sendo que "o n\esn\o fenómeno que faz de-crescer Et força coet;iva tarltbém clip)hui z\ roslistência parzt sieparaç::Íopot'' cisa]hi:titi(=t']to. l$ coltttpibt.tiçKc) (]t= ca(]a un) vai (](=pc:l')(]c't' (]o t ipc) cl(-ji'

carregamento (r4odo l ou 11, traí:ío ou cisaltlamento, rc.:s;peca ivarnentc-)."(].3,S7).J

Ellr)tr'ctanto, como visto rlo itens anterior, a preso:nç:a clc.: hidi"'oge]]io po(ie ]'esu]tar tar)to en] ]-(=(]i.]çz\t] co]])c) Qll) üt.tt)terttc) da telasao pai'i:tasco:\merlto, dependendo clo material e das condições a}.{F)erimentais, oque regi.Indo flirth <37) mostra que esta teoria n:ío é geral. Pack &Tt'lontf)son {34) considerant porém que o afeito do hiclrogênio sc'ria favo--reccr (]eformaçSo local i=üda em árczxs de aci.inli.ilo (ie hidi-cJgêilio, cle modoque c-:st:e c'feito microscóf)ico pocleriE\ neto sc-r detcctaclo por ntucliclas; ma-croscópicas con\o por eyíen\plo tenta:ío de escoamento

Els;te quadro de contei\cliç$c's} mostra quc' nSo e}.{lste êtiricla umconsensc] sobre o mecanismo de fragiliz;aç:Ío pc)r Itidi-ogênio. SegundoQrianl (í3) isto seria dc-'lido à multar)liciclacle de efeitos que: o })iclro-gênic] pode ç:y:ercer nun\ rcticu]ado con\ (defeitos, o quc: conde.t= c:st:c i:\utor a cnnsiclc rz\r o hiclrooêniü como o "fragili:=aclor ver!;Útil". AiHClil clc'acor dn com Oriani (i.3), esta vcrsatiliclade do hidroç3ênio toro\i\ tic:n\l:lt't-:pies;ente o desafio cle c:luciclar qí.tais; caractere!;tict\s do hiclrouêrtiopr'edominanl nun\ dado cc3n.jt.indo de c ircunstâtlcias.

âfirmaçSa seme]t)itrtte é aprc:sic:ntac]a por Tt)ompson (:]7), cl}.le:admite que cada mecanismo prof'testo f,otssa at-.iür num (lado conji.unto (ic:circunstânc:iate. Este autor E;i.lçlc:i"e z\inda i.IMR situação limite.' nz\ club\lunia tt'inca:\ intcr-na é PFessul'izi:\d:L Hot" hi(]i'olJênio g;xsoso, c} culixs in--tet'f'ELcc'si tcll) E}Lla enc-i t"g ia si.If)c'l"'flc: lz\ l cl iRtlF\i.ttcli\ f)c)t' h icli'ogeri ic) i\ds;c)i'vido, enchi.tanto z\s li9aç3es do ret iculaclo sSo en'Fraquecidas poi' t)iclro$1ê""nio dissolvido. Para cclmF'lt:tar o cenário, a mobilidade' das clilicorclânclãs é afetada cona uma diminuir:ío da tenta:to local necessária f)ara cau-sar movimentam:ío de cliscordânciaE;.

2.3 EFEITOS DO HIDROGÉNIO EM FERROS FUNDIDOS

âpesiar do grande Ri.ÍNCFO de trabalhos publicados sot)re otefeitos do t)iclrogênio em aços, a literatura ragistra poucos estuclc)s emferros fundidos, quais !sejan}, os de Gilbei-t e Richards (58, !!i9) col\lensaios em água e os de Bastier} et a1] {60) e dc Hiclclleton {óí> corocal'rasamento catódico, {li.le são clil3cutidos a seguir

( Ó J. >

2.3.Í - ENSAIOS EH ÁGUA

C;ilbert e Richarcls (S8, 39) verificaran}, para diversos ferros fundidos (cinzentos, maleável preto, nodulares), que t:itlsaios detraçEío cona o corpo--de-prova c'nvolto ün} corre:nte cle água resultavam emdiminuição nos valores (]e resistência c alongamento. Apesar dus tenta--Ligas cle 6ilbert (S9), cle comprovar blue' este efeito ;aria clavido \ohidrogénio conduzirem a fcsi.tlt&dos negativos, as tendências ob!;ervadats(aumento da sensibilidade à fragili=açgío cona o rlível de resistência clorriatcFial, caraterizaç:ío de fadiga estática nelsta condição de ensaio)iFldicRll] que a fragili=açgo por hiclrogênio esteja envolvida, o que também é sugerido por Middleton <6í). Em aços de alta resistência comprovüu-se' que a fragili=açKo por agua abre:se:Fita as nlesmÊ\s caractcríst ict\sda fragili=ação por hidrogénio, e aceita-se que seja realmente fi-agi-l i=aç:iío por t)idrogênio, originário) este e lclmento da real:Ío cla água c:omo ferro (62,63).

Pi tabela 111 apresenta resultados de Richards (59> para no-cJulaires temperados e revenidos. Verifica-«se qi.le a diminl.lição do limite:clc resistência aumarlta\ com o nívcll ct(- resistência clo materiz\l, o bluetambém fc)i registrado por (.)ilt)ei't {5(3) para r)odularels perlíticos«

A figura\ 8 mo ;tra rc?sultaclos} dc: faca iga c?stiit ica parzt rlodullztrPCF[ÍtiCCJ (classe FE--79002), st-:n(]o qi.le c-Isto mel3no conlportanl(::nto {'oicaracterizitclo arie forro mitlt:ável flr'eto f)erlítico (classe' FMP 3SOOS) e:em ferro fundido cinzent:o (classet3 FC200, FC250 € FC330) (Ei9)

13

TABELA lll Resultados de ensaios de traçRo ao ar e em águanodulares tentperados e revenidos (59).

Ferros

.x=:======

ITeor de:== (::=:= := =

SiIReven:x :x.

ll

l

ll

llll

ll

ido IDurezal( HB ) ! --- -'- .-

P 1 1 no«P PqP

LR ( PIPA } alongamento (z)

(em Idecréscinlol(ao(z>

idecréscimo(z)

ll

l ....l

l Ih:4h

água) ar) água)

456oC:458oCI508oCI55êoCI600oCI

4294Í3370319236

96Í698

HH ngp 1» e» »n»nlnnwn» p nl»ennpn »qpl qppneHH» l=wHnqP= » 1 HH 1 «1 H l

,577083093Í884680

34,828,39,G8,02,5

llll

lll

l

l

0,50,5Í,23,06,5

lll

l

llll

l

0Q,5e,5í,o5,0

2,Í 586723

ll

:4h1 ..l "::

} í h

1 41'i

456oCI45QoCI590oCI550oCI6Q0oCI

42942e37e274

ll

ll

ll

ll

ll

874

«e p n Inn= +w+= Hlqp«ip qpn l ip»oe»«ip l »eH qpoo e»eçoiqp« nep nl « olnpunqp»nlqpnnn l ip qp8qpnni

ll

llll

llll

698

8B8832627

l}

2,7

+ ======.x======.x==:====

UNIR DE RESISENCR M M

UMITE DE RESlnENCR EM AGUA.

LWln DE REAIS'iENCK

AMAI.FIADO N) AR

LIHín W

30200 400

EMALHADO EM AGUA

1000 1200

nMPO ( h )

FIGURA 8 Fatjiga. es;tat ica I'agistl-Rcj:t cc)nt ç:risíxio!; c:l)l agi.la, f)i:ll'i\ i.IH)

{)erro fundido nodular RO[Mêll izaclo, c:orpo-"dc-'-f)rovz\ Eie'm cn--t al he . ( ::i9 )

j.4

47,4 ! < 0,5 1 < 0,537,2 1 < e,5 : < e,5 1,0 i < 0,54,8 2,5 Í,7

e 8,0 7,7

2.3.2 ENSAIOS COH INTRODUÇ30 PRÉVIA DE HIDROGÉNIO

Bastien et a11 (60) c:reli.iitram ensaios t:n\ feri'o maleável pre-'to farrític:o (classct FHP 3:iOí2) c c:m fc:rios funcliclos; cin=erltos (FCÍQOe FC200), si.lbMctidclE; a cara'egamel)to catÓdico prévio. Na tat)e'la IV s:íoapre:!;untados resulta\das de de:terminações de teor de hidrogénio, veri-ficando-se que, enquanto no ferro maleável pi'cto Q tc.}or de hidrosiêniocresce com o t:empa cle carro-:çlamento cixtódico, PE\ra QS fc?rios 'Fi.tHcliclo!;cinzentos e).{ist iria i.IM n\á}.cimo cle teor dc hidrogénio para 24h dc cai-re-gime:rito. Os} autores (60) atrib..icm c:stc: comportamento a -ima i\lt:eram::Íodo PC)tc-:rlciaL]] (i]c e]ati'o(](:) clEt zti\\(:)tsttpn di.tt-unte c) cata't'(=sJ i\ent(:) (:l(-=vl(:lo à\rpmoç:Eío cli\ gire\fita clzt s;upc:rftc ic.:. [)c qi.lê\]quc-:f macio, os} F'e:sl..l]tz\tios; c]epropr ic:dados rnacân ices s:ío consistentes con\ IRS conccntraç6es de h idt-cn--génio cleterrltiria\das, con\o f)oclc tc.:r visto na figura 9 pat-a os fc:riosfundidos cinzentos. â(]otailc:lo-!se como r eferência o nível de retsistênciaInicial, a diminuir:ío rolativi\ cle rc'sistência situou--se c:m tordo cleIOZ (tat)ela V), eltcetc3 pai'a o material com gi-afÊta 1) E matei;: feri' éti-ca; t.:sta diferença n:(o é cliscuticla pelos autores (60).

TABELA IV Concentração de hidrogénio em ferros fundidos, após cafrelamento catódico (valores em cnt3/ÍOOg> (60)

+=====ll

l Ljgall

: x- = = = =: := :: =:= :: = =:= =.= := =: :

iFerro Fundido

Iflaleável pretaICinzento,grafiteICinzenta,grafiteiCinzento,grafiteICinzento,grafitex=======::=========:

llllll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

llll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

:x.ll

lt}

l

ll

ll

ll

ll

ll

ll

bati"iz LR

(i'lPa )

[)uraç:o

6

1« n»PP» 0 n » H =eHH

dc} carregamento catódico {h)l

: 24 1 4B : 72 :l n o o » l l+n9wgPHUPne nP« ll=8pn'BH e 1« n «ç l n pno-n

C

C

D

D

ferritaferritapermitaferi"itapermita

37697

Í47Í2822Í

X

2 c.,--/

B..,{ D

)'

TE:MPO OE CMR[GMENTO ( h )

FIGURA ]lnflluêricia do tc?mpo clc: czirrc-:garnento cat(ítlico sobre: a climarluição do lirüitc* dc res;istência\, F)ara divers;os ft:rios fundados cinzentos (as letras sobre as curvas designam (Jiperentes f'c:rios fundidos, ver tabela IV). (é)O)

Í3,0 25,4 34,eÍ,2 3,3 2,6 4,70,70 3,e Í,8 g,73,2 4,8 2,Í5 Í,95 3,0 Í,45

TABELA V Decréscimo má}.cimo do limite de resistência de ferros fundados cinzentos com carregamento catódico (57)

)(= === == )(=:=: := == = := == .)c =: :===: = = =::=: =: )( =: == =: == =: ::: =: =:= === =: =: :::=: :: =: =: := =: ::: =: =:=== := := == :==:= == := := := )(l :Tipo dc l Matriz il>in\ini.iiçgo do limite de resistência ;l Liga 16ri\fit a : l (X) il : :=====:=:==:== :====: =- !:= = :=====:===:::::: : : : ::=::======:.'"==:==:::=:===::= : ===: : :=:: := =:==:il B l C l fet'ritit ] ].Í ii c i C l p erl it a IÍOil D l D l f'c?r r it a 1 3i: E : D : p erl it a 110i)( =: = = = = =: .X. = :: =: := = = := := )( :: =: := == := =: =: ::: =: M. := = =: == := =: ::: ::: =: :: =: =: = =: ::: =: =:: := == =: := =: == =: = = == := == := ::: := =: :: =: =: )(

A figura 10 mostra otb i'esultados referentes ao feri'c) mala:á.--vel preto, verificando-se a clip\inuiç:ío clo limite cle resistência a,pr inc ipalment e, da está acção.

Bastien et a11 (6Q) contprovaram tz\nlt)ém a reversibilidaclc: clafragili=aç:Ío, por tratamento de 2 mesa:s a :iOoC, tanto para fet'ro ma"leávcl preto como para os ferros fundidos cinzerltns.

R

EE

S

nE

P=3

+ D[CAPAGEUe U[TROUU

6 24 48 72

aipo OE CARREGMnKTO ( h )

TEMpo OE CARNE:aMn:NTO ( h )

(a) (b )

FIGURA IO Efeitos do hidrogénio sobre o limite cle resistência ec.lstricçgío, em FMP f'elrrítico (60)

a

Resultados referente:s ;l -fci"ro no(pular ferrít ico !s:ío apt'esnn-"Lados en] trabalho cle Midclllc:ton (6i.), cmf)regitr\clo corFlosb-dc:-prova\ sü:n\ ccom entalhe, de íiloclo a avaliar' ü c'fe-:ito (]o llidi'ouêrlio sobre o alc)nga"rüento (amostra sem entalhe) c sobre ü limite clc: resistência (arüostracolei ente;olhe). Estes resultados pocltlm t3{:r vistos l)&s figuras li. ü 12. Afrixtura dos; corpos"de-F)Fava c:}.tíbia uma orllit clz\ri\, c desta orllt\ veri-ficou-se a presença de clivagt:m {a futura nn centro (]o corpo-«de-pi'ova\ocorria por formal:ío e coalc:sc:imc:nto dc-' microcavidacles). A pctrccrlta9emde frRti.tr& por clivagem r\a orla clara iaumenta cnn\ c] tempo de cai'i'ç:9a"rüento catÓdico. r4iclclletor\ (6í) c:onstatou tambént \ rc:varsibilliditde dafraailizaç:io, retorr\ar\tJo o alongamc:nto íxo nível inicial con\ mar\atençãopor cerca de 200h à temperatura ambiente.

?

POTE:HEIN. (m.V)

FIGURA íí Corpos--cle--prova cntalhactos, polarizadosb F)or a4h a clivc?usospotenci=lis. Ferro Hodtil&F fc:rrít ico (6í).

mPO ( h )

FIGURA 12 Col-pos'dc-"pt''ovaldiversos tempos

ngo c:ntalhixclos, polari=il\dos aFcr r o nodular fcrr ít ico (d)3.)

100il\V l)oi

Í7

2.3.3 iNTERAÇao DO HIDROGÉNIO COM AS PARTÍCULAS DE GRêFITA

E}.ii3t:em evidênciixs {luc in(]icê\n\ haver' uma int:craç:o forte nntre o hiclroçlênio e as} partíc:ula\s clc: art\fitzt. Em forro mi\lciivc.:l pr c:to,o hi(]rogênio din\hui a vc:]oc](]iade (ie ni.tc:lQRção de grafite e a cinétic:'xcle grafitizaç:Ko (64). Em ferro functido cin:c?nto, asisociado a f)oclueno;tcc3FQa de ct)un\bo e bismuto, o hidrogénio favorece o aparecimci)to dcformêts degeneradas cte gritfita (con\0 9ri\fita cle Hldn\i\nstatten, 9ratfitaem i'ede e gi'agita "sooty") (65). En\ fei-ro f'i.it)dido ncJ(lutar a pt'esieilÇi:\de zlltos tc.:odes de tticlrcJg8nio dificulta a formal:Ío clc grafite\ em rc-:-"gi6c:s de ] in]ia-c]e-cci'itro dc pç:G:als p]i;xnixs (fQsi.t]tRH(]o a prese})Çla (]c: co"qiJilhzlFü€1ntQ ir'ivcrso nc:ste't; loc:ans) (6Ó)

â[ém disso, o hidt'ogêi)io em s{)it.içãc3 na austenita Fetal-(]a a\reElç:Eío ci.ltc.:tóic)c c.:s;Lavei (é)7), sc:nela consiclc.:Fado c.:nego unt elementopt'omove:dor dü permita. Vcrificol.t--sc também qi.le, na austenitizi\çHo d(:ferro noclulE\r 'ferrítico, n hiclrogêriio cllniinui a velocidade de clãs;s;o'lu--ç:ío da grafite (6tl]). Estes efeitos s:ío atribuídos por Snape (6tl)) àformação cle unia camztda de hidrogêrlio a\clsorviclo sobre a pi\rtícu IE\ clc'g r al' i t a «

Tz\mbém em ligas de nÍclucl r"egistrz\m-se evidências de intera-ç:ío de p&t"tÍcIJl&S de gt'afina com o hidt'ogêr)io. Obst:i"vou--se {ll.ie a pra""cir)itaç:Ío tle fleqljer)as pal'ticullas d gt"itfitit c:n) corttc)l-nos dc: 9t-êtc) E\u'"menta a resistência da liga à fi-agilizaÇ:Ío pcJr hidrogénio. ll:seus par«"tículas de grafite atuariam como "trapo" irra:versÍvcis, removendohidr09ênio dos contornos de gi'Sos (é)9).

Elites resultados cla l iteratura cuugc-'rem blue , tan\bém en\ ferrosfundidos, a fragi]izaç:ío por hidrogénio possa ser af'atada pt:].as parti«-Guias cle grz\fit a.

0

2.4 FRITURA EM FERROS FUNDIDOS NODULAR E MALEÁVEL PRETO

rQestct item procura--sie cara\cteri ar a$ etapas doe propagam:jo de trincos Rm ferros fi.tDdidos nodularey:anlinando-se ainda E\ influência da microclstrutura

proCaSS;CJ doe nlalaávc lnestas eta-.

}n ic i o

preto,pas

A caracterizam:ío da sequência de eventos envolvidos; rlo início e pr opagaç:ío de trincos em ferros fundidos foi dç:talhada en\ várioscstuclos de Voigt e colaboradores (70-77) empregando e}.{arüe an] r4E:V clcsuperfície polida de corpos-dc--prova entalhados, solicitados a esforços estáticos crescentes. Os} resultados clee=tos trabalhos podem sur su-mari=ados na seguinte seqi.lência de eventos (77):

futura na irlterfacc: 9rafitzvnlittri= ou na 9rafitadeformação plástica na mixtl-iz«fornlêxçÊío de microtrincas junto à grêtfit&.formação da ti' inca F)i' inc il):xl ..propagaç2ío cla trincêl pr inc: ipi\'l

[)[!scute-sc a seguir ca(]a etapa

1.8

2.4.í - ft-ãti.tFR na interface gi'afina/matriz ou na própria grafite:acorre no inicia clo proce ;o cle deformação, e at)sorve pouqujsisimaenergia de futura (70-77). N:ío é consi(lera(]o evento de início dcfutura, mais c)e ''pré-futura" <77)

2.4.2 - deforn-açãü plástica (]a matriz: local i=a--se Junto às partículascle grafite, sc.:nda devido zlo c'feito de cortcer\trê\çKo de tenazes crus;Belopeça grafite (7(3). Ocorre em (]efoi-n\aç8es (macroscóf)ices) coi-i'espoll(len-tes ao limite clc' escoa\mento (79}

2.4.3 -- formação clc mic:rota-incats Junto à glafita, rol\lpcnclcl ix mi;tti-i=clntrc- part Ículas acl.jacentcs clc 9rafita (77,79,80). Este evc..ntc} é cor\-lidei'ado c] início do pi"ocç:isso dc fratui'a e depcn(ie da resistêi)cia danlittr'i=, con)o n)c)strani c)s t'es;ult:actos da tztt)ela Vl- Vc'l-trica--sc clt.le' cc)n) oaumerlto da resistência da mau"iz esta etapa é de!;lacada pai'a níveiscrescent es cle solicit acho.

Em nlatrizas predominantemente feri"i'tia\s ( > 70Z fc.:Frita),estas trincos sgo bloquea(ias qi.larldQ encontram uma grande distância aopró).:irão nódulo de grafite, ou unlil região com permita (8í)

Tan\bém em ensaios dc fa(liga cona nodo.llHI''cs f'errít ices e 'Ferrític:o/perlíticos vc:rificou-sc que a$ trirlcas irlicittvam-sc: Ji.indo à$pare ículas de grafite (82,83).

Mesnlc) en) í)tict'c)está"uturas com or'la cle n\ai'tarisita revenida oIJbainita em torno da grafite, Voigt et a11 (72) constataram que astrincos tinham início Junto à 9rafita. Entretanto, es;te tipo de mi-CFOEstfuti.tF'H oferece uma resistência à formaçiío destas microtrincasmuito maior clo que materiais ferrít ico-pari ít ices, com orla de ferritacn} torno da grafite.

Observações diferentes foram realizadas por Êdewara & Loper(84}, con\ nodu]ar bruto--dc'-fur\(]iç:ío, com cer ca de í5Z ferrita nn\ tornoda grafite (estrutura olho-dc?-büi), verificando início de formal:ío cletrincos na interface feri"ita/tlerllita. Neste tipo (ie estrutura, Q conac:sta proporá:ío de fases, o ntoclelo desc?nvolvido por estes autores (E}4>indica que a n\á>iima concentração de tens3cs seria junto à intei'faceferrita/per llita, c] que e).aplicaria este?s resultados para esta condiçãopare ocular .

Apenas em materiais de alta resistência constata-.sc' efeitodos contornos de células eutéticas. En\ nodular bainítico, Voigt {76)verificou que, quando da presença de regiões de martensita em contor-nos de células, ocorria tambén] início de formal:ío de trint:as nestasregiões. Observação similar foi registracla por Rocha fieira e't z\ll(85) em nodulares martnnt;éticos e pei'míticos e por âdcwat'a e Loper(E)4) e Ver clesoto e Sikora (86), em nodulares perlíticos apresentandointensa segregam:ío e carbonetols intercelulares. l<uroda & Takada (B7)verificaram quc', neste tipo de rltatri=, inclusões intercc:lula\rc:s, ricasen] Mg e Ti, t;ÀHbéín se revelaram bocais dc início (]e trincas}, ocorren(]oêl propitgaç:Ío preferencialmente pelos contornos clc células; c:utéticas.Kuh[ (€32), cm ensaiots de fac]iga cm ferro func]i(]o nocju ]ar, tan\])érü cons-tatou blue microrectlupc's af)anãs sc íüostraranl ]ocz\ls prefc:re:1nc:táxis clcinic io (]e fclrmação de trincos quando a n\atr iz era con\pletamc:nte pei' l í--t ica

Í9

TABELA VI Propriedades mecânicas e característ ices de futura deferros fundidos com diferentes matrizes (77).

x== ==== == = x===IMater hall LR l Al l {i'iPa) l (Z)

ll

ll

llll

3

x== ::=== x === === ::===== +( ======== := == x== == ::= :==== x========= =:

IDurezaIEnergia IDcfornla- IDefot'nta- IVelocidadel (}IB) !absorviija :ção para lçlo para imédia de

à Tentpera' : início cicl início de:propagaçãora an\biente:micro- !trinca Ida trinca

l :t r incas} :pr imár ia leum/SLI): (J) :(SU) :eSU) :

l

Kll

ll

llll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

(J)l

modularIfet'r ít i-i 45e 1 2e

l l ll l l

Inodular i l}perl íti-i 690 :

l l l

modular ! llaustem -1 9e0 1 6operado ll........l.Imaleável!Iferr íti-1 33e i 16lco :1 1

inlaleávelllper] ít i-1 660 1 6lcox.===== ==x=====x===

ÍÍ4ll

ll

ll

l

ll

ll

257ll

ll

ll

18e ll 40

ll

ll

ll

llllllll

ll

X

l

ll

Í4 ll 270

lt

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

llll

240

35e 3e

(su) unidades de deformação arbitrárias

2.4.4 - fora\aç:ío da trinca principal: após o início de formação datrir\cas individuais, ocorre: propagam:to entre: trirlcas pró){imõ\s, for-nlan(]o un\a trinca principal, cuja pi-opagaçKo posterior it'á cc)ndu=ir àfutura da e\mostra. Elsta fornaçÊío da trinca principal pode sc:r poster-.gado por bloqueio das trincos individi.íris, e este pr'acesso é afctadotanto pelas característicaeu da n)atroz como pela ntorfologia da grafite(tabela VI). Observa-se nos relsultados referentes ao fet"ro fut)dado no--durar que, em matriz ferrltica, a f'ormaç:Ío da trinca principal ocorreapenas após intensa depor maç:ío plástica, evidenciando-se a alt;a capa'cidade deste material em bloquear as trinca\s individuais;. O file'sito netose conentata no ferro maleável pr'eto, o {lt.lc r'Ruela a importância da es'-fc'roiclicidacle da grafite (77)

c.:fc:ito dos nóclu.los dc: gra'f'irEI no bloqueio cJe:- trinca\s; foitambém verificada pol- Shiota et a11 (83), elw ensaios de +'a(ligar com"'pari\ndo nodular ferrít ico com aç:o dc bz\i}.:íssir.io teor cle carbono. Elstc:sautores re9istrararli menor va locidacJe:- de pi-ot)agaçEía de trinc:tls no noe:pu-lar do que no açor ü que e ittribuÍclo ao bloquejo das trincos f)c:''los; nó-dulos de grafite.

E1lntFc:tarro, a clãs;tribuiç:ío da!; partículas} da grafite tan\ urüforte efeito sobre a formal:ío da tt'inc;R principal (c sua pi'oi)asação)f)ouFIRCliRrl c-: Voigt <74) conste\ti\rata, c:rü f erro mi\leavel prc-:to, blue: c'sta\etapa é drixst icamentc facilita(]ia quailt]o d;:\ ocoffêficii\ de a'] ii]]]l mentotsde:- n ódulos.

0

2.4.5 - propagam:o da trinca priricip&l: este processo ocorre por for -'maço(o e coit]c'scimento das trincas} ]nc]ividuais c:om a princif)a]. Comomostrar\ os resultados da tal)cla VI, esta etapa tanto en} nc](it.tlHt con\oem rüaleávc'l f)Feto é ufctitdê\ pt:la tcHilcid&dQ cla nê\triz. A vc:loc:iclz\clede F)r opagação da tt-ii)ca é ct'esccnt:e na seguinte oi'dcm: fcrrita, bztii)i«-de F)r opagação da tt-ii)ca é ct'esccnt:eta s;uper i ür e F)erl i tz\ (77)

AFlcsar dcls trabitlt)os cle Voiot et all n:ío caractc:ri=trcm oefeito da qi.tuntidadE de grafite e do número de n(;pulos, alga.lmiRS infc)rn\aç8c-'s podnrit vier obtidas cle cns\ios clç' tenacidade: à fraturit e cle' im-pacto. Rcsi.t']tRdos de diversos auto)res (8€3-?6), com no(]ularcs 'f'crríti«-cos e ferrítico-perlíticos, mos;tra\nl o efc:ito cli\ distância entre as;pai't íci.idas dc: gr'afitz\ na f]]'opaslaçHc] (]n ttpil\ca (figui-a!: í3 a 3.5). V(=ri--fica\-se quc, cnqui\ritc} i frê\tl.IFE\ occ)r'r'e pc)r 'f'ormitçKo cle microcttviclz\-des, i.IM aumt:nto do lli.ín\ero dc n6di.ilc)s },edu= a tt:nacidade, .já qi.ic dii\\int.ii zl clistânciz\ pari\ coalescin\ente cla\s microcavicladc's. Quarlclc} a f'ri\Lu-ra propaga-se F)or cl imagem, um aumento do número cle nódulo)s i'exulta einpequeno aun\erro da c:nergia para futura, devlclo :lo fr equeí\tc arrc'ctort-damento da ponta da trinca cal.içado nelas pare ículas de grafite

Em r\odular perlítico os; Fc$i-tlt&cloE; dEL literatura (9é)) incul-cam qi.le o pat:an\ar superior en\ ensaios de tenaci(]acle à futura é Ri.INCA--tacto CQm o aumerlto do número dc: Rácli.tios cle grafite. apesar cla dirüinui--cito (]a. distância entre o$ nódulos, o efeito pt'cpondet"ante pai-cce ser aminirnizaçiÍo de segrc'9aç3es de sol idificaGKo e cla t:anlanhQ cle gr:Ío aus-ten ít ico.

0 105 }10aXOS 17w#2

+ 183 NÓDULOS rTw#'l

# 515 ««aOS «.'

70 40 -10 20

nMPUArUM CC)

50

FIGURA 13 -- E:feito clo nÚm ro dc:. nódulo na tanztc:idade' à ffi;Ltur& cle.:

f'erros nodulares farrít icos} (c?6)

RU.e 77© 95A 776 770 84e 7'r

SX.MN.m'2260290uo410

-260185

$

EZ

=.

g

6

00

Ó0

A

6A

0.3 0.4

(N -- NCi)ULOS mã2 )

0,5

FIGURA í4 Ef cita clo oi.IR\c.:ro de nódulos sot)rc: o patamar superior clat:erlacidaclc} à futura cle ferros; nodulz\ras farríticos; (96)

#EZ

X

8

nZP

308 gq

i€B

6.---.A- 4

A

20

LiNMl2

3

4

56

SÍMBOLO

0DAA

NODULOS

37

1075221740

Q

g-2W -150

nMPERATURH CC)

l®

FIGURA í5 Eleita do Ri.ÍMCfO (]e nódu los soba'e o patamar infci«ior (JI':\

tenacidade à ff&tl.tF& de f'erros noclu'taro:s; ferrítlc:os} (c?6)

Ê fiação volumétrica (]e gi'afina c: o sJral.l dc: per'fciç:Ío daselsfc:i-as de 9i-afitit, enl nc)ulular fc:rt-ít ico, taniben) itfc:titrrl a f)t'oPagatGa(c)da trinca, vcfificHítdci-t;e cm ensaios de COD que o patamar si.lpcFiof (Jaabc'rturet clc tr Inca. cr Ít ici:\ é clinlinuÍdo cona o auntento cli;\ fra\ç:ío volumé-trica de gi-carita c col\l a dimini.lição (]o gr'au cle nodul ilação ((?6)« 11orn-"t)CJgeR & Mc)t: <97} dc:tcrminaran}, pt\ra f'erros; f'i.tHdiclos; cirzc:ntcls;, vc-r'n\i--calar c riocll.luar. os favores de conccntraç:ío de tentsão (tias)ela Vllt>,blue foFRFíi ut il izaclos} pari\ est inlat: luas; de valores} clc} l<lC, c:om boz\ ade--rência aos Fcsi.llt&dos e}.{pcr iltlentaicn

TABELA Vll Concentração de(97).

tensões Junto a partículas de grafite

x----------------+l Tipo de ll ferro fundido ::---------------xltamanho médio lidas partículas lIde grafite (umlli2Ri''''''---------'iIn\éd ia do nlenot' itraio das pari Í-llculas de grafi-lita {unl) :,,pl ----------.'.---.----- lIfator de con-:icentraçSo de l

ltens3es {21\Óo)@i+---------------+

c:intento,conta-ilinadCJ com Pb

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cln ente,FC200+

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vermicularlFV-250 !

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nodularFE-4QOí5

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X

390 300 40

0,2 Í,5

2,5

K .V.náu = {í + aR iP)V

O efeito cla n)atri= nesta c'tapa foi também caracteri=aclo portraba[hos (]e êdewara & Loper (€31.). EnClunnto com matriz fei'lítica atratara é dt.ít il e seu percurso colecta o má}.cimo DI.ÍMCFO de nódulos possívell, com cerca de 30Z pnrlita (bruto-dc?-fundiçgo} .iá se verifica aocorrência de áreas com cl imagem, cujas facetas n:ío se restringem apc?-nas às áreas de pei'lira, mas envolvem tamtlém alguns gr:íos de ferrita.Em materiais cona 80Z permita (bruto-de-flincliç:So), a futura ocorrepredominantemente por cl ivagcn\, envollvendo tanto a perlita como a fer--fita. Neste caso a futura tende a acompz\nhar os contornos cle célulasestéticas. Comportamento sinlillar é verificado com material si.ibmetidc) ànornlalizaç:ío (ÍOOZ perlita}, ocorrendo a futura por clivagens. Comnoi'malizaçHo e recozimento a 310QC, n\esmo sen\ ocos' r er Ferritizaç:ío(diminuição da dureza de 260 para 252 HB), constata-se quc: a futuratende a apresentar finta proporção signif'icativa de clivagens, e com re-cozimento a 3709C (6Z ferrita, dureza de 237 HB) observa-se quc: ocor-rem microcavidades em torno da s3rafita bem como futura alveolar d;xperllita, e as facetas de clivagem s:ío menores do que no cReDo anterior(81). Estes resultados sgo simillares acJS obtidos por Bradley (98), emc'nsaios de l<lC em nodulares e maleáveis pretos.

3) PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

ti\bela Vlll z\prcsenta as cnmposiçtíes cluÍmicas dos mate'dais estudados. âs con\p)osiç:iícs sSo títDicas d(-: nlat(=t"iiàis it'tdi.lsttpiãis,eng[cJbandQ as classes de ferros nli\]cávc]s pretos ferrít icos} c: pc':r] ít i-co (ligas á. a 4), bcn\ como de nodulares feri éticos (ligais5,á,7,9,10,í2,i.6,í7), e pcr]ítico-ferríticos (]i9as 8,íí,í3,].4,í8). óliga í5 foi empregada para c)laminar o efeito de fase!; interce lularet;(altos tEOFcçu de Mn, P e Mo). â$ ligas forant funcliclz\s em fornos ctQ

indução a cadinho, de:liSO kg(usinal)noto), edc8eí6t(induztr-iais;), empregando-se c:i\rga consit ituÍdz\ por E;i.tc:i\tR clc' açc}, gl.lsi\, rc-'-tornos, carbur;ante c Feri'o-li9:ts«

Para o ferro mixllcável prato Q banho ara superacluc?cêdoí530cJC por 5 min, rei\li:.:\rido-'sç: acliç:tias na r)anula de ÍO€4 f)pm Eli,50 ppn\ AI e 20 ppm B, vazando--se os moldes a í420--í44QoC. A liga nQ 2

foi obt ida com tratamento prévio cle clesfosforE\ç:Eío com [;aO, c]aso}.{idaçEíocom Casa, lingotamentc) e refus:ío dos lingotes con\ comi'eç3es dos teor'esde C e Si.

A

a

Os banhos dc fc'rro fundido nodular f'oran} superaquec:jclos aIEi2©oC por 5 min, efetuando-se a nodulizaçgo com í,7Z Feri Mg 5--7 companela coberta e inoculação cona 0,3Z regi 75. O vazamento foi raali=aclo a í390-í400oC. Na liga r\g 7 o teor cle ir)ocupante foi aunlcnti\clopara 0,8Z, objetivando-se aunlanto do número de nódiilos«

desmoldagem era sempre efç:toada após 2h clo va=amento, e}.:"acto na liga nQ í5, onde empregou-se tempo de dasmoldagenl de l.:in\in, dumodo a garant ir estrutura pari ít ica sem necessiidade de tratanic.:nto tér-n\ico poster ior .

Para o ferro lil&luávcl preto foram vazados pinos cilíndricos(comprimento de 80mm, diâmetro de 29mn\) para a retirada dos corpos'de"Flrova de traçgo.

Para o ferro fundido nodular forant vazados blocos Y {espesi-de 25 mnt), ret arando--se os corpos-de--prova pai'a ensaios }i\ecâni

da porçÊío situada entre 25 a 50 mm a partir da parte inferior da

â

SiJI' a.

cosbloco.

âs microestruturas dos materiais estudados constará cla tabelaIX, registrando-se na tabela X os tratamentos térmicos cfEti.tidos. Asmicrografias clãs divã?asas estruturas s:Ío apresc:ntada s erü conjunto conaos resultados elíperinlentais.

A introdução de hidrogénio foi efetuada por decapagem ou pot'cara"egamento catódico. Pai-a o carregar\anta catódico empregou-«se umacélula eletrolítica com c'letrados de grafite e soluç:Ko cle H2S;04 a4Z com 0,23g/l rlaêsOp. O tratan\eito padr:ío envolvia unia densidade decorrente cle 7,5rúA/cm'l, por 24h. A decapagem foi cfetuada em soluç::íoácida de 50g/l flCI (concentram:ío usual neste tipo de processos, coilitempos de 0,5 a.72t), seno o uso de inibiclc)res.

Numa série e}.{perimental })rocurou-$e el-:ian\inata o efeito ccJI) -.Junto de segregam:jo de fá!;foro F)ara contorno clc: gr:ío e da f)iclroç)ênio.Foram\ então efetuados ti-atamentos sucessivos tJe (]ecapagem (60 n\in.) cde zincagem (450oC, 2 min., resfriamanto em água), comparando-.se o$resultados assim ol)t idos c:om os de ai\lontras sul)mut idas apenas a trata-«mento de segrcgaçgo de fósforo (430, é)O nlin., resfriêtmento en} aqui\).

24

TABELA Vlll Con\posição quÍmIca das ljgas estudadas

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: =====:=1===:====1========1========1=======1========1=======1===:====1=====:==1:=====.-.=1

l LIGA IC l Si ih IS IP lb l Cu Ih IfornolielIW l {Z) ilZ) l (Z) l {Z) l (Z) l {i) 1 {1) i(1) IFus3o l:-----:-----:-----: ----:------:-------:------:-----:--- -:- -------:iÍ : 2,54 : 1,42 : 1,29 1 +,Í{ 1 0,0221 - : - 1 - 1 16t ll t l t l l l l l l li""""i"""''i'"""i" i"'''''i""""i""'"'i""'''i"""''i'""'""' li2 i 2,53 i Í,4+ i 1,25 1 0,1+ i 1,8171 - 1 - 1 - 1 3M19 ll l .. .. ... . . l.. . .... ... l.. ... . . . l===..... 1»+=====.1n==-»=« 1=..»n.. l-»wn»ul«=«».«»n»»lt "''l'' "'l'''""l "'''l"'''"'l """l''' 'l ''"'l ''''''l'''''''' ''l1 3 : 2,62 : Í,47 : 8,43 : 0,+69i 9,e44: - : - : - ! Í6t :: ----:--------:------:-------:--------:-------:-------!-- --:-------:-----------:: 4 : 2,S : 1,45 : 8,44 : 0,$7i; 8,930: - : - : - ; Í6t i: ---:-------:------:-----:--------:-------:------:-----:------:----------- :: 5 : 3,H:2,S8:8,a:0,Ü8:+,+4+i$,145i - i- : 8t i1-----:-----1----:-----i------:-----: -: --:-----:--------:1 6 1 3,4í 1 2,47 : 1,í2 1 +,+241 +,1421 1,+441 - 1 - i 30ks :: ----:-----:------:-----i-------:------:------: --!-------:----------:1 7 1 3.51 i 2,53 i e,í3 : O,e251 e,64í1 +,+411 - 1 - 1 358ks l:------:-------l----:------i-------:--------l--------: -:-----l------ :: 8 i3,58:2,6e {$,n:$,12$:$,e3Íi0,M2: - ; - 1 8t ::-------:-----: ---:------:-------:------:-------:------:- ----:- ------:1 9 1 3.55 ! í,48 i e,18 i $,eí6i +,+491 $,t591 - 1 - : 3S01g i:------: :----:------:------!-----:-----: ---:-----:--------li n i 3,57 :2,49 : 8,í7 : o,ií6: $,8í4i$,H+: - : - : 8t :: -----:---- :--- :------:-------:------:------:- -:------:----------:: ÍÍ : 3,5S :2,H : 0,42 : 0,$ÍB: $,$45: $,H8: $,a: - : 8t !:------:-------:------: - :-------:--- :------: -:------:-----------:: Í2 : 3.27 : 2,57 : 0,2e 1 0,eÍS: 9,1S2: 8,H4i$,+3 : - : 8t :1..nn+=== 1..»...n l.»==nn. l.«»nn»= 1==w»»=== 1-n»w=n»= 1-=«»w»=«1-»==w== 1 == .= 1»+=nun.n=n= ll "'''l ''''l '' ''l "''''l ''''''l "'"'l ''''''l '"l "''''l "'''"''l

1 13 1 3,62 1 2,47 1 e,+6 1 9,$2ÍI $,0451 $,+4$1 $,Í7 1 - 1 8t l:------:----: ----:-------:--------:-----:-----:------:------:----------:i Í4 13,H:2,a:+,{5:0,iÍ7:$,1«:8,H5:e,n! - i 8t ::-----:-------l-------:------:------:--------:------: --:-------l-------- l: ís : 3,56 : 2,7Í 1 8,74 i +,e19: 1,1Ü! e,+M: +,7+ : o,1+ ; 3HkS ::------: -: ---i --:------i------: --: -:------:---------:; 16 : 3,49 : 2,7e : e,16 i o,122: 9,$55{ +,+41i - i - : 8t i!------:-- :------:-----:-----:- --!----: :-------:----------i1 17 i 3,55 i í,M 1 6,2+ 1 8,+í9i +,e34i 8,+451 - 1 - 1 359kg i:-- -:- :------:------:------:------:----: -:-- -:----------:: n : 3,43i2.331+,29:+,+í7:0,152:+,Mi:o,%i- : 8t i

;l:=======1========1= ======1::=:====1==:=====1=:======1========1======:=1======:=1=:========: 1

PRETO

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l-::--:

TABELA IX - Caracterização metalográfica dos materiais

x ===;=== x=.===== === # == ========:=============.====:== = ====.== ======= = x = == ======li LIGA l ng nód/ l i CICLO ll Ng l nü l FÍATRIZ l TÉRFllCO l: ------ i --------- : --------------------------------------------- : ----.----- :l í 1 80 1 fcrr it a l AI: ------: --------- : ------------------------------------------- : --------- :i l íO l ferrita l A l1 2 l=-=wnnnnH:=-n --n--=nnn nn n «--n-==-n=nn+--Hn=«H+--jnnn------l

i 1 85 1 ferrita 1 8 1: ------ : --------- i ---- ----------------------'-----------------.- : ---------- :1 3 1 90 i permita esfcroidi=ada l C l: ------ : --------- : -.--- --------------------------------------- : --------- :1 4 { 8e l feri ita i ê l: ------ :-------- : ---- -------------------------------------- : ---------:1 5 : 150 1 ferrit a l D l: ------ :--------- i --- -------------------------------------- : --------- :1 6 1 1í0 1 feri it a l D l: ------ :---------: --- -------------------------------------- : --------- :1 7 1 257 i ferrita l D !l H : n : owHnn H H HH:Hun=H l

1 8 1350+ 1 ferrita+grafitasecundáriaÍpartícu-l E l1 127.Q09 1 1ascondiâBetromédiode2um) l i: ------ : --------- : --------------------------------------------- : -----.---- :1 9 1 í45 : ferrita : J i: ------ : --------- : --------------------------------------------- : --------- :l íO : í9í ! ferrita l H l: ------ :--------- : --- --------------------------------------- : --------- :

l "olho-de-boi", 27Z permita l H l

líí 1 2í8 1 "olho-de-boi",45Xperlita l F l1 : u »nn n » n Hn « nnn : H l

i l "olho-de-boi", 68Z permita l G l-- : --------- : --------------------------------------------- ! --------- !

1 1 ferrita l F ll : »wn« » nn » «»n n n n » nnP»nn «:n n n l

l í2 1 í83 i "olho-de-boi", 45Z permita iBruto-de-:l l :fundia:o l

: ------ :--------- : ---- ---------------------------------------: ---------:ll: "olho-de-boi",24Zperlita lll: Í3 1 367 :--------------------------------------------:---------il : l "olho-de-boi",56Zperlita IBruto-dt-ll l l :fundição l: ------ : --------- : --------------------------------------------- : --------- :

l : "olho-de-boi",78Zperlita : HIl Í4 l E.461 t=--+=»--n---n-nmw=nn-m--+Hnnn-=n-==nnn»nnnnn-tn-w«+---nnl

l l "olho-dc-boi", 84Z permita IBrutü-de-ll l Ifundição l

i ------ i --------- i ------"------------------------------------- : ---------- ;

1 15 1 77 1 permita, carbonetos e fosfatos interce- :Bruto-de-:l l : lugares,2Zferrita Ifundiçãol: ------ : ---------: -------------------------------------------- : --------- il í6 : 13Q i ferrita l D l: ------ l --------- : --------------------------------------------- : --------- :l í7 i 130 1 ferrita l J l: ------ : --------- : --------------------------------------------- : --------- i118 1 17í+ i ferrita+grafitasecundária(partículas l E l1 139.e00 1 coadiâRetroRédiodeí,5uB> 1 1

+===== = +== ==== == = += ============= == =:== = = := == = ====== ===== === = === = == + = :=:= ==== = =+

estudados

TABELA X Ciclos de tratamento térmico empregados

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CAKACTcnizAçãO

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CICLO TÉRMICO

recozinlento a 950oC por íO h. relsfi'lamento até 800oCem 3 h, resfriamento até 6BOuC em íO h. resfrianen--to ao ar

A

pré-tratamento a 400oC por 4 h, seguindo-.se o ciclotét-mijo A.B

C

D

E

F

G

reEozin\unto a 950oC por 10 h, resfrian\pato até 860oCpni 2 h, resfriamento ao ar farçaclt}. Recü=inlento a600oC por 8h, resfriamento ao ar

reEozinlento a 740oC por 4 h. resfriamento ao ar

austenitizaç:ío a 9Q0oC por 2 h, resfriantento em ÓleoRevenido a 650t)C por 2Qh. resfriantento ao ar

austenitização a 950oC por 4h, resfrianlento dos corpos-de-prova dentro cle caixa.

austenitizaç:o a 950nC por 4il, resfriamento em vermec:ul ita fria.

aiJstenitização a 950oC por 4h, resfriamento no fornoaté 550aC, resfriamento ao ar

l

J

austenitizaçSo a 950oC por 4h. resft lamento ao arforçado.

recozimento a 950oC por í5h. resfriamentn no fornoaté 55QOC, resfriamento ao ar

Os er\saios cle traí::Ío foram real i=:idos a uma velociclaclc? cle 30í0-6s-l, empregando-se corpos'clc-prova com diâmetro de Bn\nt c 40mm cle

rompi"in\anta i.Íti] (Nora)a D]IN 50 125). Foram\ efetua(]os 3 ensaios para acaracteri=aç:ío de cada valor. Os c:nsaios eran] efetuaclos até nci maí).{imc}4h após a introduz:ío de l)idi-ogêriio. [liper iências pre]in\mar cs mosto a--ram c]ue, en] mataria\is ferríticos, ensz\ios dc- traí:ío conduzidos à vc:mo-cidade padrão de 30).{í0-4..s-$. n:Ío revelaram) c?feito clo hidrogénio na$propriedades mecânicas e 110 moe:1o de fFRti.tf&..

Fc)paRI tê\Fi\t)éll] c:fcti.tz\(:lc)st. nstllc)E; pai'zt (}.:alh)lrlal" o Prc)canso clc.:

início e propagam:ío tias trincos, l.tti]i anc]o o corpo"(]e-proa::\ ixpi'(:!sç:n«-Lado ni\ figura í6 (99). A s;uf)erfÍcic s;uperior da amostra é policia an-tes (Jo cat'rcgarüento catodico (-:r al)Ós a ir\tfo(]i.tçHo (]c t)idrogêi)io, at)licam-se esforços crescentes (]e compressão (velocidiade dç 50)-tl.O--6s;--3.)até o ê\parecintenta clc: uma trinca. Ê amostra é polida (pasta\ clc í um> Qatacada(nita[), e ent:Ío nltamina(ia CHI microscópio e]etrÕnico (]Q varre"cl u I' z\

;.?7

+

FIGURA 16 Corpo-dc--prova emprc:gixdo F)ara e):ame cJa t;eq'i.lência doces;se de futura (99)

Pro

4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

4.Í - MOTRIZ FERRÍTICA

â figura i.7 aprc.:sc:rua :\; nticroc.:t;t:futura\s; clo nato.:t'l;\is fc:míticos ens;Elit\dos, consistindo de pai-t ícu]zts (]c SJi-i\f'iti:x, mi\ti-i= feri«t-t ic:a c-, no c:ê\ o do fe'rro mz\]cávc.'] f)retci, pi\rt Íct.l.]RS clc sulfato cle mi\nganês. Ressalto-se que os f(:ipros malleáveis pretos, clc: un} mt)d0 gera\l,tcrtclc.:m a :apresentar menor nÚnlcro cle nÓd-lias e maior tamanho clc gr:ÍuqiJe OS ia0(]t.i'lares fer'tpÍt ecos, col»{) i lli.tStt'ü a fi9iJI'a 17..

(a) (b )

FIGURA Í7 Estruturas meti\loçlráficas de ferro mê\leávc:.l preto e ferronodular, com matriz fcrrítica. a50X, rlitala -- liga nQ ib -- l igi\ r\g 5

Os fCSijjtELdoa3 rcfel'eritc's ac)$ ertsE(lc)s cc)nl clecaipii9c-:n\ sac) af)i'ç:sentados na tabela XI e figura í8. Observa-se que, com o &l.IMCRto dot:c:mpo cle decapagen\, diminui sensivelmc:nta o alongamento e, c.:rn menorintensa(Jade, o limite de resistência. As alteraçíícc= nas inclinaç3cl3clãs rç:tas;, que correlacionam as; f)rapric:clê\cle:s; nle:cónicas cohl o temflci(jog) de decapagen\, s:to devidas a deteriol-aCHo da !3i.lpeF'flcie dú cot-Po"-cle--prova, atacada Relia banho ácido. Verifica-se também que foi rc?gis-ti'adc) apenas tJRI peqi.ler)o tlfcito (ia conccilti-;açao cl(: ácido na se ll.içXo( t i\b c:. ] z! X l )

;:9

TêBELê XI - Efeito do hidrogénio nas propriedades mecânicas de ferrorõaleável preto ferrítico. Carregamento de hidrogénio pordecapagem. Liga nQ í.

X================= X== == ;=== :== ::======= :==:== == 3( :===== ======== :=== +(===:= := ===== ====== :=:== := 3(

ITempodc decapa- l solut:Soácida l LR (Pipa) l alongamc:nto (;í) licem (h) i i : i

l -=+H=e=e='---nnnnn==--n : -we+e--n=--n--no-- : nB =q»u-»-==----no : e B-+n-+--'-+=e-n.---H.--»+ l

: 0 : - 1 36Í : Í5,Í :l e np :u n e«n qpqp al pn npe nn:pgpqp n»e »«pnqpi

: 0,5 : !-lCI - 50g/1 : 36í : ' Í3,8 :»e Hn »n n H R H»« ne n anel SPn a

l Í l l-lCI - 50y/l i 347 1 í4 ,4 1n i» n na «» n » çn i qP : on » «qP o «n. l

3 1 FICI - 5Qg/1 : 33í : 13,9 !»------------=.Hn--nn--n- : --n---o=»-nn=--+--- : -=+-nn«+n--o-..---+»n--H l

Fiel - 50g/l i 34Í i ÍÍ,4 :--»e-H---n--n=o=we -»nn-=e-nn- l ----''»+-------«H. : -«««--n--Hn.-.-----nn.--- l

l FICI - 70g/1 : 350 : íí,3 :l e ugPe :P«n « »ew+ l »PO »«en

; FICA -Í25g/1 : 33Í : Í0,9 il n n»n wen i »qP : nenn»=+nq «n l

! FICA - 59g/1 : 334 i 9,4 iHuiiiniiiiiiBpiiiiBnniiiiui=iiin qpl no BBI vn»B B nlogHap in »n

l n n l v vl v -w -» -=

: FICI -Í25y/1 1 345 1 8,6 :: -----=-----------------' : ----------.----. : --.---------------'--- :

58g/l FICl+0,25g/l l i lNaâsOp 1 336 } 8,9 1

l u'''''------n---n=.---=» 1 ......------+ =o- : =-.=-»-w-.-- +n-n----=.-='- l

i FICI - Í25g/1 : 298 i 6,3 i'.#===: ==='=: = =. =:=:== =. = == =. := :: =: #========= =::: = ='== x :==: :: =: == ===:: = =: =: :=== := :: ::= +e

ll

l

6

l

ll 72

a

TEMPO OE O[CMME:H ( h )

llecluçHo do alongamt::isto e da lin\itc tle resistênciia com otempo cle clecapz\ç)cm. Ferro mi\leávol preto ferrítico. Liç)i\n (:) 'l

[] -- :i0 g/l F.ICI$j -- 125 S3/l llc'l

.6..Á. -- 3E] g/l f.ICI + 0,23 g/l NaAt;02

FIGURA 18

Na tabela Xll corlstz\m re:saltados referente.:s a corpos;-«cle-prova com carregamento catÓdico, verificanc]o-se a (]iminuiçgo do alaroanlento com o aumento do tampo cle cafre:game:nto e cla intonsidacle dccorrente. Pode-se oblsct-x,ar ta\nlt)(4rn a revê:t'sit)i] icja(]c (]a frz\!ii l i=;:xçHo,con\ o t rat aDIanto a 20QoC .

[)uri\rate o ensaio c]c traçEío c]e c:orpos-c]c-'prova prc:viz\n\e:ntccarregados com hidl-ogêflio, é pcnst3ívcl observar a 'fPoi'n\anão dc trirtcassiuperfici:\is (figura í9). âlg.inz s clc:stits; tt-inc:i-.s sgo t=loquc:i.cli.s 'iuz\r-cloe:ncontt-am Ródi.t los de 9ra'f'ita«

TABELA Xll - Efeito das condições de carregamento catÓdico sobre aspropriedades mecârlicas de ferro n\aleável preto e ferronodular, matriz feri ít ica.

x ======= = x =:== ==; x= ====== x == == ===========1 1

l Ilegal c leio l concliç6es de1 1 ng ltérmieol carregamentt3:--------:----:-------:------IFerro l i lIPialeáve11 1 :2,5 nA/cnZ - 24IPreto 1 ! :2,5 mA/CP}C - 96

1 2 1 A :2,5 BiA/ct;z - 9Ó1 1 :7,5 nA/cnz - 241 1 i7,5 BIA/cnz - 24

i''''''''i''''i'''''''i'iFerro i l lINodular : 1 17,5 nA/cmZ

1 5 1 D 17,5 nA/cite1 : 17,5 BiA/cnc

x======== x===:= +==== === x==:====== ='== ====:

:=x==============+}

l

após'tratamentos

In n1 1l ' l

l

+

ll

l}

ll

ll

}

l

llll

ll

ll

ll

X

ll

ll

ll

ll

====1===========1

l Redução- dt. lê lalongaolentol(z): (z) i

LR

( tira )LE

( iqPa }

3Í9295287

293

316

Í97Í94Í94

197

13,7:9,3:7,5:

Í4,3i7,6t

Í2,2:

.----:

Í1,8i21,7:

:====x

uc.

43

ll

ll

ll

l}

ll

}

l

ll

ll

ll

ll

.+

}

2@0oC - 4 hl}

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

44642Í44342Í

313

29Q

29B

2882$0oC

.+ .x

(a) 230 (b ) :ioO

FIGURA 19 - Desenvolvimento cle trancas superficiais durante o c.:nsaioc[e traí:ío. L i ga\ ng :].

3Í

Ellm ol.ltrR$ regi6c:s; v-erlfica-se, além clips trincos suF)c:rfidais, a presença (Je trincos sut)si.ll3crficiRi$, tl'anl3graHiilarQS, foi'n\aclãs a partir tios nóclu los cle orz\fita (fiçiura 20)

(a) 250 }.{, n it al (b) 5QO

FIGURA 20 Desenvolvimento de trincos Junto z os ndclulos da grafitedurante Q ensaio de traí:ío. Liga rlg :i.

Na superfície de futura destes col"pos-de-prova podcn\-seobservar diferentes rüecanismos cle futura. rias an\ostras sem hiclrogê-nio, a futura apresenta apenas alvéolos, nucleados sol3re partículascle 9rafita e' inclustíes de sulfato de manganés (ctni FMP). Quando do car-t'egamento prévia cona hidrogénio, pc)(]e"se ver'ificar' i.IMR variaçiio do mo--do cle futura cona a distar\c:ia, a F>z\rtir da periferia clo corpo-cla-pro-va. Na regi:ío central da seç:ío tt'ansversal, a fFãti.tfR ocorre pela for-mal:ío e coa lescinlenta de nlicrocavidade!} (fig 2í), enquanto prol:imo àper traria a Tratara ocorre predon\inantemente por clivagem (fig 22). Naregião intermediária a futura é mista, com ztlvéolos e clivagem (fi9-23)

5

FIGURA 2Í Si.tpct'ftcic de ft'&tl.tt=ix (]e coi'F)o«-d(:-prc)va clt: trüçac), cülit tiiclrogênio. Região central. FMP, liga rtg í. âlvé.aios {'OFíitê\das sobre pare Ículaen de grafite e de 3i.tl-feto de-: manganés«

(a ) ( b )

FIGURA 22 -- Superfícies dc +'t'utt.tt'&corFlos-clc--prova de traí:Ío, c:oral hiclro-gênio. IRegi3es periféricas. F:xcntals dc-:

c:jjvagem, com predominância cle orien-ta:\çSo radial a partir das partíci.liasclc grz\fita. âs figuras mo:;trz\n. tztrübémqiJe ente-e as facetas de CI ivafgcn\ OC:Ol"'r E dc:formação p l iÍst i cal .a- FMP, ]iua nQ ], é)O n\in (]e dccaF)ixf.)ei\it)-- FE, liga nQ :i,cafre)yELrnento católicoc-- FE, liga nQ 5,cafres.;amcnto cat(í(bico( c )

}33

{b )(a)

FIGURA 23 S;IJpel'flC ies de ft'atrai-a cle coi"pos'de'--pi'ovni cle ti-i\Giic), cicnni

hiclragênio. RcgiKo intermediária\. Alvéolos (pouco clcsc.:n-vülvidos) en\ torno da gt-agita, facetas de cliva9en} orierl-.fadas radialmente a partir elos nódulos dc gr-afina, E\lvéo-los a meia-distância entre rlódulos de 9i'afina.

a - F'MP, liga ng i, 60 min. de dec:apTtç]e:rl]b - Ft, diga n9 5, cair cgamento cata(bico

Utilizando corpos-de--prova com carre9anlento RQCâFlicO cres-cente (fig. ló), é possível identificar a scqiliêflciã de eventos qucocorrem no processo de futura. En] amostras seno hiclrogênio, :. futurainicia-se pelo trincantento da grafite <en\ maleável preto e em nodular)ou por decoesiío da interface grafite/jarrita (em noctular) (figura 24-a), cona pequena deformação plástica da nlatri=. {3E9i.le--se o ct-escinlcntodos alvéolos en] torno da grafite\, com iritenszt dcformaçga plástica daferrita (fig. 24-b). Em ferro n\aleável preto ocorl'e tüMEJéRi rlucl(:açSnde alvéolos sobre part íciilãs de sulfato de nlangan8s (fig. 24-c). Vei''i-fica-se a seguir propagação de microtrincas a partir dos alvéolcJS,perpcnclicularmente à tens:ío de traí:iío, acompanhada cle intensa clc.:forrüa-ç:Ío plástica (fig. 24-d>. O ci'el3cimento destas trincos conduz ao coa-lescinlento de alvéolos (fig.;!4-c-) e à fraturi\ final. Esta scqi.iêncii\ cleeventos é similar à registrada por Voigt et a111(74)

E:li} amostras com hidrogénio, a futura também se inicia com otrincamento da grafite ou por decoesão da intei'face grafite/ferrita.:;egue-se o crescimento dos alvéolos cm torno di\ 9ratfita, com dcforma-ç:ío plástica da matriz, ocorrendo também, ei» fei'ro nii\leável pt-cto, oclesenvolvimcnto de alvéolos sot)re inclusões clc: slulfetci clc: rt'iatngallas;.Entretanto, mesmo com alvéolos ainda de pequeno tixmanho, ocorre a fcJr--mação de tr irlcas c]e c] imagem a part ir dos alvéolos c.:m tordo d:\ grafite(fig. 25-a e 2S-b), perpendicularmente à dircç:ío da tensão de traí:ío.Estas trincos sgo trz\nsgranulares e e}.:trentamente agudas, crescendo ix$-sociadas a pedi.lentes níveis de dt:formaçiío plástica da n\atriz (fis. 25.-ac 23-b>. â figura 23-c mostra i\ prof)agaçKo cla trinca.

34

( a) (b }

(c ) (d )

FIGURA 24 - Seqliência dc fu-tura enl amostras ;en} ti idroçlê-.raio. Matriz ferrítica. Sol ici-t açgío crescente de a t\té e. âsfiguras mostram o detsenvolvi"mento cle alvéolos em tordo clepari ículas de grafite (a,b ) ecle sulfato de manganés (c >,conacresc imenso e coalescin\citoacompant)idos de intçlnsi\ depor--r»iaç Ko plást ica.( G: )

q

(a) (b

(c )

FIGURA 25 Seta;iência de fratui-a de- amostras com hidrogénio. Mata iz-f'errática. Solicitação crescente clc: a até c. âs f'i9uras ae b mostram a formal:ío de fisauuras agudas a part ir dos al-véolos en] torno da grE\fita, propagando-se associadas a pe-quenos níveis de defot Ko plástica na matriz.

De modo a invc:sugar o efeito das partículas de grafite s;o-bra a fragilização por hidrogénio com maiores detü]]hes, foi varia(]o c]rlúnlç:ro de nódulos, t&rito Qlt} ferro malleávc'l pi'eto como CHI rioclulat, re-'gistrartdcJ-se na tabela Xlll os resultados ol)tidos. l)ode-se ol)serviam,E-:n\ a\mbas as ligas, quc a recluçEío do zLlongamcr\to cause\da f)c.:lo tlidrOIJê-nio diminui com o aumento do nLímero tle partículas cle grafite. Isto éparticularmer\te evidente na amostra com alto Di.ÍRleFO cle partículas clegrafite secundária, obtidas por precipitação a partir de nlatt-iz mar-tensítica (fig.26). r,leste caso, z\$ facetas cle clivagem n:ía i\prc:s;ente\rüorientatção radial em torno dos nódulos eutéticos (figura 2t)), con\oocorria nas amostras scm 9rafita sc:cunclár ia.

36

TABELA Xlll - Efeito do Ri.ÍM€1'0 de nódulos sc3bre a redução domento causada pelo hidrogénio.

alonga

X

llll FUNDIDO

X

l LIGAX

ll

NOD/RHE

l

SE?{ HIDROGÉNIO

Xll

llll

ll

ll

lll)

llll

ll

ll

X

COH }llDROGÊNIO

X

1 1

IRedução do llalonganento:: (z} i

llll

ll

..tl

ll

ll

lC.G.

ll

llll

ll

ll

llll

X

l1'''ll

I''''

: 7: B

:x===:

: ioi 85IH H l

i27.35Q+

LR l LE

l (}if'a ):------

: 227:-.-----

: 312: 292

ll

ll

ll

ll

llll

llll

ll

(

1 .

ll

llll

lt

ll

ll

A

(x}LR

( ?iPa )

LE

l (HPa} l (z)

}iALEÁVEL

PRETO

363364

438444452

13,313,5

Í9,2Í7,6

323337

232 ll

ll

7,79,Í

4235

429439446

3Í03ÍÍ299

: Í4,5: 14,2: Í3,8

32

}lODULAR

.1

x número de nódulos c'utét ices[li.íFt\eFO de nódulos secundários

350 nod/rümz27.000 nod/mm'=

1:!r:á'' + \

r

'Ç

l \+'''

'9.w'

l :'Ç .( +':

.+':.I'c+

.}JV

tlz.'''t:;

; i'-".-

f'+'J-.-::/ \:'B

u. ..:,.''' -'-

\

,+

/:

R+:&;'

«'b

S

F

»

:.'ài+''''+.''':l '.

+:,;i,''..'....3

B =«.-

+

'' }'dJ

FIGURA 26 Mica'oeste-atura de fcrr"o nodular fei-rÍt ico cona

cte grafite securtclária. Nita1, 230X. Liga n9 8.pare ículas

FIGURA 27 Futura em ferro nodo.içar com grafite seca.indária. Liga ngE3. Sam hidrogénio. f:'ormaç:Ko de alvéolos sobre grrtfita se-ca.ID d ái-i a .

F37

FIGURA 28 Futura de ferro fur\di(]o nocjulatLiga ng 8. Carregamento católico

com 9rafita sccunclál'iaalvéolos e clivagem.

Foi também) efetuada un\a série c).:perimental comparanclc)-se na--clularc:s fc:críticos cam cli ferenteeu teores c]c silício (]ig:ts ngs ? ç10), submetidos a carregamento catódico. Os resultados refere'ates àspropriedades mecânicas constatnt cla tabu:lla XIV, sc:ndo aprcsent:\elos riz\sfiguras 29 a 33 ns FJi- incipais aspectos das fratur as dos corpos--de-pro--va cona hidrogénio (sem hidrogénio z\ futura é coHstiti.tida apeei\!; Floralvéolos). Verifica-se que nos materiais ccln\ hidrogénio fornlnm--s(trincos agudas a pare ir dos alvéolos em tordo cla grafite, e qi.lç crie:-cen\ associadas a menores níveis de defot"nlaç:ío plástica do qi.lc nota rüa--termais scn} hidrogénio. Na figura 33 observa\-se qua em ambos os mate-riais a frati.lrR, junto à periferia fragilizada pc3r ttidrogênio, é conatituícla de clivagem, com maior quantidade de gume's cle arrancamento naliga cona menor teor de sil ócio.

TABELA XIV Ferro fundidos nodulares ferrfticos cam diferentes teoresde Si, submetidos a carregamento catódico.

x-==== === =:=: +==== =:= = ==;=== x=.=. ======= =.==== = == == =:=

SEH HIDROGÉNIO

i LR ! Lt : Al (MPa) l {MPa> 1 {Z}

: 9 ! Í,3 : 344 i Í89 : 27,8

: 10 : 2,5 1 479 : 263 1 25,8x-= = :: ::=== == = )(==== === = === :: #===== = == ::= :=== == = ==== ===

' ã- ===::===== ======= =: :====== x :==== =.= =:

COH tlIDROGÊt110 IRedução1-----.------------------ :do alarl LR l LE l A :lamentol (HPa) l (MPA) l {Z) l {z}: --------- : -------- ! ------- : --.-- ---.-.

335 : Í82 : J.8,9 : 32: -------- i ------- : -------- i -------

395 : 259 : Í5,5 : 40: x== :==== :===== :============ ](=:== ====:

ll

ll

ll

llll

ll

llll

X

ll

! LIGA NQTEOR DE SI

(z)i''

ll

! -

'R

FIGLJRA 29 início de for Riacho (]e trincos. Ferro no(]u]ar -Ft:crítico,í,:i;(Si, scm hiclrogênic]. Eviclêncii\s (.ie clc-'.f'ot'n xç:Ío ir\tensaassociacJa ao proa:essa (]e fratlir-a..

L

FIGURA 30 - in ócio de f'oi-maç:íocle trincos. Ferro rloclulê\F for--rít ico, 1,5ZSI, cona hidrogénioPis figuras mos;tt"am a forrüz\Gao(ie fit:si.trás agudas zx partir'c:los ztlvéolos e:m t:terno da 9r a-f it a ..( c }

39

a

8 n ri

FIGURA 3í Formação e propagação de trincos. Ferro nodular ferrítico,2,5ZSI, Selim hidrogénio. Dc:formal::Ío plásticil intc:ns\ asso-c inda ao prosseguimento (]a futura.

\

40

(a) (b )

FIGURA 32 -- líiício de fornti\ç:íocle trincos. Ferro nodular fc'r-.i-ít ico,2,5Zl3i, com hidrogénio.Forniatçgo de trincos agudas, apare ir dos alvéolos en\ t ornc3cle n óclul os cle grafit a( c >

4i

(a) -- í,3Z Si (b ) -' Í ,3Z S i

(c) -- 2,5Z Si (d ) -. 2,:;Z í3 i

FIGURA 33 Superfície de futura de corpos'de-piava cle traí:ío, comftidrogênic], de r)oclulares cona diferentes teores; cle silício,junto à periferia doeu corpos-de--prova. Clivé\g{.::Ri nrü atiit)osos materiais, com maior quant idade de gume:s dc arranca\merl-to na liga com mer\or teor de silício (a,k))

42

Foi i\inda concluzicla unia s;érre e).{pcrimc:ntal procura\nulo--s;e z\$-sociar os efeitos benéficos (]e baixo teor de silício e da presença degrafite sücurtdária. Nesta série, no material com grafite secundária,n\antevê-se o teor de sillício mencJi' blue 2,40Z, de Rindo a diiwinuii- l:\tendência à ocorrência cle clivagem\, fato qi.te ocorre:u com a liga nQ 8(2,60Z Si).

Os resultitdos de propriedades mecânicas c:onstam cla ta.t)c.*laXV, registrarido-se na tat)ela XVI as pi'incipails obsel-vaç:Eles l t::fera:ntet;E'los ntoclos; cle futura veriflc::\elos rios CORPOS-CIC--fIFCIV& cle tra\ç:Ko. Veri-fica«-tse que, no RO(]i.lIRa con\ grafite sncundáriz\, nKo ocorfct.l altei a\çaunQ macio cle futura devido à i\ç::icl clo hiclrogênio, e-:Reli.li\nto no; n)atc-'riatlscom mz\triz F)cnlxs (]e fet'fita occJri'(:} clivagem na r ç3:liso -fi-a1lili:-=t\cl;:tF>elo hidra!:Jênio. r.la fiel-lra 34 ot)sct-va\-t;e que, rlQ nc.clular ferríticocom grafitta sccundái-ia, a amostra contcnclo hidr0138nio rtpi'cscilta a\lvt$o--los menos profundos do que $e-:n hiclragêriio.

TABELA XV Resultados de propriedades mecânicas sem e com introduçãode hidrogénio.

X X

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

::=x=======: == x= =====::=========== x==== =: ===:=:: :: ::=== == +== == =.===x

: SEM }lIDROGÊNIO : COH }lIDROGÊNIO :REDUC301Si:------.----------- i-----.----.---------! DO !

: LR i LE : A ! LR : LE : A :êLON6. :i(Pipa)letlPa)! {Z} :(?iPall(MPAll (Z) l {Z} l

- i ------- l ------- l -------- l ---------- : -------- : ------- : -.---------- :i4Í8:283: Í8,6:4e0:284:Í0,8i 42 :

- :.----- : ------ : ----- : ----- : ----.- i ----- : ------- !!354:206: Í8,8:337: Í99:ÍS,3: Í9 !

..t-.....l.....l.....l.....l. ....l.... ...l ........ l

i 490 i 394 : Í3,0i 480 : 388 :

:==#===== =====x== = x=====x===== =====x= =====x

l } l

lt

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

x:

Í7

MATRIZaTEaR DE

ll

UP« i wn nP =n

i 2,70n»-l»-nH---

: Í,60

ll

ll

ia :==«=======

ferrita

ferrita

Í8feri ita,grafitesecundar

2,33 Í1,3:

TABELA XVI - Modos de futura verificados nos corpos-de-prova de tra--çao

Xll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

ll

+

lxHHHHH H «OH Pn H e»o H» +e»Huna » n nUP nH

: F R A T U R A :s i! ------------------------------------- i

: SEH }lIDROGÊNIO ! COM HIDROGÉNIO :

ialvéolos lclivagen} junto à llpoucas regiões comlsuperficie liclivagem ! l

lalvéolos iclivagem junto à ilsuperfície i

lalvéolos sobre ialvéolos sobre lIgrafita estética Igrafita eutética lialvéolos sobre ialvéolos sobre lIgrafita secundária:grafite secundárias

== x, := ::====::= ==== ;==== = == +== :: = =:= === :==== ====:= +(

LIGA ll MATRIZ !TEOR DE

(z)i-------i 2,70

i '

iferrita

Í7i -

iferr ita ll

i------H'''''i

Iferrita, :igrafita lisecundárial

:# =:====:=:===:= = t==::=:==:=::=

2,33

43

q

q

(a) (b )

FIGURA 34 Futuras de amostra\s de ferro Fundido r\oclular com gri\f'itaSieCUFidáfiR, SE'm (z'l) e.' C:CIM (b) hiclrooênio. Verific:z\-s;c blueos alvécJlos da anlotstra com hidrogénio apresentiam--se mci)o=;F> r of u n d o s -

Nas figuras 33 e 36 pode-se ver Ificar a dif'Crença no clesc'n-.volvimento de trincos .junto a RódlilOS de grafite cutética em amostrascarregadas com hidr09êr[io, com mz\triz ferrÍtica seno e con\ grztfita se-cundária. No material com matriz ferrítica, seno grafite scci.tndáFiR(fig.35), ocorre formaçgío de tr ir\cas agudas, prctferencialmcr\te a pzLr-tir dos nódulos de grafite eutét ica, enquanto no nodular .feri'ético con\grafite secundária (fig.36) ocorre desenvolvimento simultânccJ de: al-véolos cm torno da grau'ita eutética e de partÍci.lias de grafite secun--clária. Tambén} no crescimento da trinca ocorre formal:ío cle i\lvéolos àfrente da trinca, sc)bre partícula;xs de grafite secundária

(a} (b )

FIGURA 33 - Formação e crescia\eito de trincos en\ nodular ferrítico(l iria nQ í6), com hiclrogêrlio.

44

( a ) ( b >

FIGURA 36 Fórmaç:Ío e c)"escimento de trincos en\ nodo.tl&f fc:ri-ético comgrafite secundária {liga nQ í8), com hidragênio.

IJma i.última série e}.{pcrimenta], rea]iza(]a con\ os materiaisferrít ecos, consistiu na rc:alizaç:Ío cle tratamc.:fitas qi.lc incli.t=isE;E.:H se-gregação de fósforo para contornos de gr:Íos ferríticos, en} ferro Riü--leável preto- Foi afetuado tratamento a 450oC, por íh, seno antro(]uç::íode hidrogénio, t: tratar\entes de =incageni (4EiOoC, 2 min.), com antro(]u-çiío previ:\ de hidrogénio atratvés de decapagem. Os rcsultaclos obtidosconstan} da tabela XV]], verificar(]o-se que, na ausência de hidl'ogênio,e).{posiçgo a 4EiOoC por íh ngo rc'saltou em futura intergranular. Poroutro lado, com 5 tratamentos sucessivos de decapagem + zincagem, conatempo total a 4SOOC de ÍQ min., constatou-se a presença de zíreas defutura intergranular, localizadas preferencialmerlte cm torno tios nó-dulos de 9rafita (figura 37>

TABELA XVll Efeitos de tratantentos de decapagem e de zincagem sobreas propriedades de ferro maleável preto ferrítico (liganQ 4)

+ X==== 3(ll

ll

LR :(MPa)i

i'''''i: 340 :1 1i'''n''i: 309 :i''''''i: 3Í0 }1 11 1i'''''i

: 292 :1 11 11 1i''''''i: 331 i1 1

==== :

====x=======x:REDUÇÃO:

! ALONG.!(z) : (z)

'----:-------:ll , o: - :----!--------!7 , Í: 35 !

----i-------:7,8: 29 !

1 1

----:-------:

ll

----- : ------- :12,9: - ;

1 1= =x=======x

A

'+

i TRATAMENTO ASPECTOS DA FRITURA :

Imaleabilizaç:o - ciclo A

Idecapagem por 36e ntin.

Idecapagent {60 niirt) +lzincügem {2 min)

idecapagen (60 mina +lzincageiR {2 nlin),IS vezes sucessivas

1450oC, Ih, rc'sfrianentüiem aguauH nH H qPHHH e H»qP

alvéolos l

clivagem junto à superfície l

clivagem Junto à superfice l

intergranular e clivagem lJunta à superfície lclivagem e alvéolos no núcleosnn4P « n=WH=n»HH=H+W+n nPHn n!

alvéolos l

= =:= =: =: = :: === ::= ::==== == = =; =: ===== :: = =: x

6,31 43

45

FIGURA 37 Fc-:rro mi\leável prato ferrÍtico (liga\ ng 4) si.tbmcticlo õ\ 3trz\ti\merltos suco:ssivos de tlecapz\alem <d)O min) + lirlcEtoem(2min). Regi:ío pró)cima à superfície. Fratui-a intergranularc cl iva9em-

4.2 MATRIZ DE FERRITA + CARBONETOS ESFEROIDIZADOS (PERLITA ESFEROl[DIZADA)

Na figura 38 é apresentada a nlicroestrutura do ferra mole:á-vel preto cona permita csferoidizada, obtido por normal i=aç:So e recozintc?nta subcrítico. Observa-'se blue a gritfit izaçSo que ocorre no reco=i-mento subcrítico provoca a presença de áreas de ferrita isentas decarbonetos em torno da grafite.

FIGURA 38 - Microestrutura de ferro maleável Flrc:to com pc:dita es;feraid izacla. 2SOX, nitz\l.

46

Na tape la XVlll e r\a f'i9ura 39 consigam o$ result:ciclos Fere"rentes ao efeito do tempo de decapagem sobre as proprieda(]cs mecâni--cas, verificando-ç;e a diminuiç:go clz\ rt:s;istência e, mais intensantertte,do a]ongamento CQn\ o aumento (]o tempo dc-: dccapagcn\, ccJHIQ .iá coRstêlt tdor\o mate:riam ferrítico. Na tz\bela XIX c figura 40 é con\flarixda estaclasse (ie feri-o n\aleável prct:o c:on\ o de matriz fcrrítica. Obsei'va-sc:club, com o aumento clo nível cle rc:sls;tência cla c:lasso cle FHP i\un)c:nta areduz:ío do alongar\anta caulsada pelo hidrogénio..

TABELA XVlll-- Efeito do tempo de decapagenl sobre as propriedades mecónicas de ferro maleável preto com permita esferoidizada. Liga ng 3, ciclo térn\ico C.

Xl}

ll

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TEMPO l)EDECAPàGEM

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32Í

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0,5

Í

472

44Í

445

7,0

5,9

3,4

318nen n eoe ene i ++

i ''

3 !-------.:

-------:

==== :::x

44Í l

llll

}

l

==

306

388

398

276ll

ll

#

3,4

F[GURA 39 - Efeito do tempo de deciapa9em sobre as i)roprie(Jades mecâ-rllcas clc ferro mi\lc:cível rlrcto, com permita esfaraiclizada,classe FMP45007. Liga nQ 3.

47

TABELA XIX Efeito do nível de resistência do material sobre a sensi-bilidade ao hidrogénio, avaliada através da reduz:ío doalongamento (Z).

Xll

ll

l}

llll

llll

ll

X

'X 'H= n n 7\n nn nn» n» n

: LIGA : : T[FtPO DE DECAPâGEM (h)l rlg : MATRIZ l---------------.---------.----------

i Q } Q,5: Í 1 3 1 6 1Í8.------.----.---: ---- : ---- ! ---- : ------.- : -----. : ----'-ferrita 1 0 1 9 1 5 1 í4 1 26 1 40

: ------ - : -----------.---- - : --- -. : --.-.-. : ---- : -----.-- : ----- : ------ :1 1 per l it a este- 1 1 1 1 1 1 i13 1roiciizada lü1161241271-15íl

rsz n» n e« n«)l,+H n»nlt o»Vn« nn e»P B n » itFlç o»o o \H »a»

Í

:====xll

-.-«- :

72 :l

'''''l

.-----:ll

CLASSE MATRIZ

FtíP 350í2

FHP 450Q7

X

FMP 45007

e

'10C3 '-''

0d

FUP 3301 2

TEMPO OE OECMAGEM ( h )

FIGURA 40 Efeito do nível clt- resistência mecânica sobre a teriClêF}Ci&à fragillizaç:ío por h idrogên loFMP 45007 - permita esferoidizadaFMP 330í2 - ferrita

As superfícies de futura dos corpos"cle-prova dos ensaios cletraí:Ío s:Ío apresentadas nas figuras 4í e 42. Para o n\aterial com pcr 'fita esferoidi=zcda, sem carragarilc?nto de hiclrooênio, a futura ocorrepeça formal:ío e coa]escin\ente (]e nticrocavida(]es (fi9. 41) iniciadassobre Flartículas de grafite, de sulfato de mztnganês e de cemantitaesferoidizada. Este mesa\o tipo de Futura é observado na região cen -trai de amostras que sofrerant clecapagc'm. Na regi:ío de translçiío, eprincipalmente .jt.isto à superfície destes corpos-de-provar verifica-setambém a preso?nça de facetas de cl imagem (fig. 42)

4 e:)

(a) (b )

FIGURA 4í F'natura cle fe:r'ro R'lê\lG:ávçl prccto (liga nçl3) CQlii nlatri:: clcf>erliti\ esfc:roicli=i\cla. E;c.:n\ hidrcjçiênio. alvéolos c.:n] torrlclda grafite, (]e püFtíct.lias de si.ilfeto de mai-tganês (a, carttt)siupcrior esquerdo) c cle carbonetos esferoidi:actos (t})

(a) (b )

FIGURA 42 -- Futura clc- forrori\&le.áv€1 pre:t:o con\ HêltFiz clepera it a esferoidizü(ia <60 nlincle de.:cRF)ZLgem). Com h iclragên io.Facetas de c] ivagen\ or lenta(]at:raclialmcnte a partir da grafí-ta, alvéolo sobre pare ícula dcsulfc:to de manganés (c) e al-véolos sobre carborletos c:sfe-r oicli=aclos, a meia--d ist anciãÉ:n tr e p art Íci.tias d e grafia a.f?eg i :ío de t raras i çgo.

( c )

49

4 3 - MATRIZ DE FERRITA + PERLITA

Feri\m entiitiados fc-:rro!; f'urdidas nodulare:; com cliferc-:ntc:s;proporá:8c:s de ferrita e pcrlita, com dista-ibuiç:ío dos microconstituin-tes típica de: "olho-cle-.boi", ou s;cja, as árc:z\s clc ferrita envolvcncloos Ródi.tios de grafite. Foram efetui:idas 3 séries e}.:perin\ente;xit (ta\l)elaXX), sc-:ndo di.tRS submet idas R tr:\ti:\mc.:nto tét-mica c: un\a arisaii\clê\ ni\ c:an-el iç:ío bri.ttR fun(iiçKo. As #'igi.ir';:\ts 43 a 45 n\osti'all as IDicFoç=stl'i.lt:uFi?Ll3elos mate?r iz\l $ em c)-game

TABELA XX Ferros fundidos nodulares com diferentes proporçõesferrita e permita (distribuição "olho-de-boi")

de

x===::=== ====l Sér ie l

l Expor i n\erlt al lll

: -ll

lll}llll

: -------. ------ -. !

l ' }

:--.----------.-:

===== ==== x

Í

x==================)t===:=:=: ciclo :Quantl térmico :l (tabela X) l

!» n n nn=nn »l B

: H :lo pn»»a« t n

l » »e n » ! » al B

:-------------------:-

: 1

: Hl n n «H e n n »l n »I'''' ' ' ' l

ihruto-de-fundição:l li IPP8eP ilbruto-de-fundia:ü!

H l -ne=+no= n-+»+n

lbruto-de-fundiç3ol= Jt=.====== =:========:= #==:===

==:=x=========:===+

itaIEspaçamento ilinterlamelar!

-.!-----.-------:1 0,7 :

-:------.-------:Q,2 ;

''''l

.l------. l-'''''ll ' l

...l--.--. ll ''''''''lE ©,3 :

-.--:----------.---.:

:-------------:i 0,4 !

.-i------.------:: 0,2 ;

.----:------------:1 0,2 :

:= =x============x

idade de(z)

peraLiga

27

45

0Í2

Í3

Í4

Í2

Í3

Í4

ll 24

78

45

84

i';+.%b ...;Ó>

p3gl'; ©B

PB

(a) ( b )

(c )

FIGURA 43 Microestruturas de ferros fundidos nodulares, com este atu-ra "olho-dc.'-boi", obtidas por tratamento térmico. l.OOX,vital. Série c}.{perimental ng í (tab(:la XX)

27Z Feri ita43Z pari ita68Z permita

(a) ( b }

&

lf

(c )

FIGURA 44 Microelstruturas de ferros fundidos nc3dularas, tratad013termicamente, com cliferentas qp.tanticlacles clc per l ita. i.OOX,Natal. Série el:perimental nQ 2 <tabela XX)

OZ permita24Z perllita78Z permita

52

iB'+

+0

b

+

6 e

..â.1

b+

â

U'1 e

q

(a> (b )

(c }

FIGURA 45 Microesti-uturas de fet'ros fundidos nodo.luares, brutos-cJefuncliç:Ío, com cliferc:ntes blUE\RtidRclQE} de perlit:\. ÍOOX, r-lital. Série e).{perimental nQ 3 (tabela XX)

43Z perlita36Z permita84Z permita

E;3

Os [Qsulltzldos clc} pi-of)ric-'clactes mecanic:as, riem e com intrc]clu-ç:Ío de hidragênio, s:ío api'isentados na tabela XXI. Verificam»-se, com aintrocluç::ío cle hidr09ênio, rt:cluç8c:s no limite cle resistência e, princi-palmente, no alcnRsJaMcntc]. A tendência à fragili=aç:ío por hiclt'osêilio,atvaliacla pela recluçHo do alon9amünto, aumenta à meclicla qi.le crç:alce aquanti(Jade de permita (ou o nível dc resistência inicial), confoi'mc:pode Ebe:r visto na figiirz\ 46. finde-se vc'rificar tanlt)c;m blue as mato-r íris bi'i.itc3s-de-f'un(] ipso apresci)t:;\m maior recli.lç$Ío clo alongêxmer\tc) deva--t:lo ao hiclr09ênio clo que o!} tFi\tELclc tclrnlicamentc. N:Ío csitit clitt'o oefeito do cspaçameilto intci']an\e ]ar (]a pc:dita..

â sccliiêriciR clo proc:c ;o cle fri\turt\, c sui\ altere\ç::(o clcvidoao hidi-c)génio, fai atcompanhixda poi' ul-iamc cm col"pos'"dc?--pi'ovz\ prcviai»cn -te pol idos c st.ibmet actos a as;forças cr'es;conte:s;, enlF'rcçiz\rido-se o$ nlatc-riais da ía. série e}.:perin\ente\1 <27--4:i--63;í pel'lira).

TABELA XXI Propriedades mecânicas de ferros fundidos nodulares comestruturas "olho-de-boi", seno e com hidrogénio. Carrega-mento catódico.

x== = :: =:====== x======= x. =.======

iCondiçlo 1 1 sen\llSér ie e>:- lperlital-------l per i mental ) 1 { Z) i LR (MPa):-----------:-------:-------: : 45 1 437INornlalt=ado:-------l-------i {nQ Í) 1 68 1 607:-----------:-------:-------: : 0 i 433INormalizadoi-------l-------l (ng 2) 1 24 1 463

= 1 l =lnlPI1 1: : 78 1 644: --.------.--.- ! ------- : -------

l Bruto-cle- l-------!------l fundição 1 56 1 5B2l (ng 3) 1-------1------: : 84 : 735

)(== ==== ==== =. :: x =.=====. = + :== == =. =.=

h i drogêi] i o= »P

ê(ZlILR(NPa}

Í3,Í: 446

7,9{ 572p nl n»e i

24,91 423i''''''

Í5,gi 450

9,Í: 594i

ÍÍ,9; 568-----:--.....:-ÍO,O; 5B5

6,2: 6Í8===::x=::=====

=== == :=:======= =:== +===== ::=====x

hidrogÊni IRedução di3 l

lalonganlentolILE{MPa) !êeZ) l {Z) l: -----.--- : --.--- : ------------. :

283 i 8,5i 35 :: -----.--- : -----. : ------------- :

37Í : 4,4i 37 !1 ......... t -..... l ......---..... ll '' ' ' '' ' l '' ' ''l '' '''' l

282 i Í7,3: 3Í :.------:-----:------------:297 i 9,7: 35 :

e i IP VOnH

367 1 5,Íi 44 !l e l no=+» «n«n4pn l

386 : 6,6: 45 :: -------- : ---.--: -----.------ :

377 : 5,51 45 i:-----:-----------:

43Í : 2,6i 58 := =:=== =.== = ::= == =: = x== := =. := ====== x

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llll

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ll

ll

ll

282

366

30Í

359

369

448

54

BRUm N ruNotMO

0.2

0.4oNORMA.IZAOO (21 SÚIE:)

0.20.5

NORmUZAOO (l! SÉRIE)

0 20 40 60

PERITA ( X )

80 100

FIGURA 46 Efc ito da qtiant idade (]e pera ita soba'e a reduz:ío (]o alorlga"n\ente devido ao f)iclroçiênio. Fer-ros nc)clularcs. Os Ri.ÍMHfOSjunto aos pontos c:l-lperimentais indicam o espaçarílento in'-t crIaR\alar da pari it a (crn um)

Para o n\aterial con\ 27Z permita, o processo de futura émuito similar ao observa\clo nos mz\termais ferríticos. A +'falara inicia-se na grafite <fig. 47> e após intensa deformaçaa r)elástica propaga'seflana a matriz ferrítica tina envolve os nódulos de grau'ita (f'ig. 48)Em alga.lns locais constata-se {li.le a nuclear:ío de trincos nia it-ltef'faceÇJrafita/ferrita acontece en\ t)ainda\s cle ctefornlz\ç:Ío (fiçJ. 49). 6 prCJFl=Lg:\"ç:Ío destas trincos envo]ve intensa deformação plástica, ten(lendo ztunir =!''bolos forrliEtdos sobre nódulos cle grafite (fi9. 50 E 31). REIS

dc permita, a fi-atura revela a RliCF'OCl3tt't.tti.tt'ü ll&Ric ll&l' ('Fugi.tt"Rrc'g loco

C;on} introdução cle hidrogêniü, verificam-se alteralç8e:s s;en$Í'vais no processo.de futura. â futura também\ inicia-se na grafite ot.lpor decoes:ío cla interface çirafita/ferrita, ver ificanclo-se tanlbénl quebandas de depor'maç:ío nucleian tr'incas na ferrita (fis- 53). EHqi.tantotrirícRS SE: propagam nas reçlitíc:s; clc ferrita (fig.54>, vc.:.rifica-sc: qucJunto a nddi.tios de gi-agita complctanlente envoltos por matriz pcrl ít icanHo ocorre propi\gaçgío de trincos (fi9. 35). Na figura 5Z} observa-"scque a trinca se propagou.l apenas para a região ct3nl Perfila. Comi c;Rrrclamentos cresce?ntc:s (e com consequente aura\unto do tamanho cla trirlcaprincipal) a propagam:ío da trinca também\ se dá por regiões de perlitaç.t'i g . 3/ )

u:'c'\.J s..J

/

r\

B/

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:0 '1

FIGURA 47 - 11nÍcio de formação dealvéo lo .Junto à grafite. Liga ngíl,;!;'Z F)erl ita, sem hiclrogênio.Observase ql.le o alvéolo forma--se ape:nasjunto à mata iz feri ít i ca.

Fl[3URA 48 -- início de Forniaçiliode ti inca i unto à gt afina.Ligar)gíí,27Z flerlita, sc.:HI hicll-09ê-nio. Evidências de (]efoi iüaçãc)plást ica acarttuada.

HFIGURA 49 - Nuclear:Ío de trinca naferrita ii.lltto à grafite, en} banclatsc:lc: clc.:fornli\ç:ío. Liga ng lí, 27Z pc-:rl ita, scm h idr ogênio.

FIGURA 50 - Coa]elscinlento (]ca[véo[os forma(]os sobre nódu-los cle grafite. Liga. nglí, 27Zpet'lira, sem f)idrogênio.Inten-s;a cl e: f'or maç :ío p l ást i c a .

FIGURA 5í Propaçiaçao clc trlnct\ atrz\vés clc regi:(c) cJc fiel-l itt\,após oc:rescimarlto nas área\s; cle ferrita. Liliit ng íí, =!7;{ pcrli'"

FIGURA 52\ d / \ L} /

llupti.lr a de regi:jo de pari ita. A figura. a mostra a fratur'a,EF)qi.IRnto na flui.ll'a b a ft"RtiJFU cni't"espondc a al'ea da (di-reita clzt {'otografia, senda a parte c)sqi.lel'cla a superfíciepolida da ataostra. L-iga ngí1, 27Z permita, sem hidrogêrlio.

?S 8 :E 3

FIGURA 53 - Início dc fornlaç:ío dc'trinca na ferrita sobre batnclasde (]eformaçgo. Liga ng lí, 27;ápari i t a, com t) i drooêrl i o.

FIGURA 54 - Propi:tgaç:(o de trincana f'er r ita. Liga ng ].í, 27Zper l i t a, cona h i drogêtl i o .

f37

+J

Ü

FIGURA 55 -- Nódulo de gt"afina envoltopor matriz perlítica, na {lual n:to severific:a plropagação cle trinca. Ligang lí, 27Z permita, com hidrogénio.

FIGURA 56 -- Pi'opli:\!:laç ãn datr inca pi' efet'enc ialrncrlte niàmata i= feri ít ic a. L }ga ngíi.,27Z pera ita, com tlidl clgên io.

:0 ? S 8 :C ] !F

FIGURA 57 Propagação cle trinca também por coliinias de p,edita, apóso cresc:imento preferencial em árc'as dc ferriti\. Liga [igíí, 27Z permita, cona hidrogên io.

No material com 45Z perlita, sem hidrclgênio, o processo clef'natura é nli.rito similar ao caso anterior, com 27Z perlita. Na figuraEIB podo-.se verificar a formal:Ío cle alvéolos an torno cla grafite e seucoa[escimar[to i-está"ito a ár eas (]c ferrita. E:m certos loc:xis vc:i-ifica-se bloqueio à propagação cla trinca ci\usado F)or árcits clc' F)c:dita(fig.59). â futura posterior destas áreas de permita revela o ;aspectolanlelar da perlita (fig. 60). Erltretar'ito, difere:ntenlente clo mitterialcom 27Z permita, neste caso obter'va-se tambén} a formal:ío de alvéolosem torno de nódi.tios de grafite ç:nvoltos par matriz pcrllít ica (fig.6í)

Após carregamento com hidrogénio, as trincos tambén} se inicoam Junto aos nódulos de grafite envoltos por ferrita (figura 62).Entretanto, distintamente do ver ificado no matei-ial com 27Z permita,observa-se neste caso também o início de trincos Junto a nódulos de9rafita envoltos por perlita (fia.63)

E;8

(

4 »

Ttt

V

Á

?S B?0 3 : :

FIGURA 38 Coa[escinlent o (]e \ ]vécJ]ostr i ncamc-:nt Q cla fará i t a ( b )hi drogêi'lio .

CQnfiHtl(]üs Fiã ferrita (ü) (:

Liga rlQ íí, 4:i;( pci lira, s;an}

PK

?L B?0 3

FIGURA 59 -- Bloqueio de trinca porárea cje pcr lira. 4:;Z permita, semhidros êFliü .

FIGURA 60 --Ruptura cle área con\pari ita. FFRti.iF& alveolar clapari ita. 4SZ p et-l it a, seno h ielr og êrlio.

FIGURA 6í Formação de alvéolo sobre 9rafita envolta por permita c-ilício cle trinca a pare Ir clo alvéolo. Liga ng íí, 45Z pc-:r--lata, scrü l)idrogênio. I'Ja parte superior observa-sc que ixtrinca acompanha o contorno das colónias cle r>arlita, pc?r-PRndict.llarmcnte ao ci}.{o de traí:ío, eilqilarlto na parte infe--Flor ats t:r int:as ocos'ren\ a 43o do c:i>ío dc traçKo.

:;9

(a) ( b )

F l GUR A 62 Início de formação de trincos .ii.indo a nódulos cle grau'itac?nvoltos por ferrita, as!;ociaclo a pe:qi-l€1nos nívc-:is cle-: de:--formação plástica. Liga nQ í1, 45Z pet-:lira. com hidi

FIGURA 63 Início de forme\çSo cle trincos Junto a náclulos cle grafitec:nvültos por permita. Liga ng lí, 45Z permita, COR-i hlclro-genio

Em estruturas cona 6E3Z f,aflita, sem hidrogénio, al fri.t:-.irai namatriz tan\bém se inicia Junto aos nódulos de grafite, envoltos poi-ferrita ou por permita (fio. 64). Nos estáçiios inicie\is ocorre iunçgodas trincos originárias da ferrita envolvendo a grafite (fig. 65> e,a seguir, a prclpagaçiío para áreas cle permita (fig. él6), en} muitos ca-sos unindo trincos formadas nos "olhos-de-boi" (fjg. d)6.-b). Metsino res"ta estrutura com 6t3Z permita, inclus3cs c-:m contornos dc célula n:Ío serevelaran\ locais preferenciais para formal:ío e propagam:Ío de tl-incas:na nlatr iz- ( fig. 67>

d)O

V

$

(a> ( b )

?S 8 ]C? b:0

( c ) ( cl )

FIGURO 64 [[rtÍcio (ie fot"miai:Ío (]e trinca na matagira\.f itêt. Liçla ng $.i., é)8Z Pc:i-fita, t;;c:n

ii.trio a nódulos dei clr cJgéln i o .

ab,c,d

bandas de deformam:ío na ferrita.trincamento em contornos de co16nias en\ente às lapelas.

paralella--

6Í

FIGURA 65 Junç:(o cle trlrtcas na fe:Frita. Liga ng íí, 68;í pe:dita, sic:mt\idr ogên io.

.+:00 ? S E ]E : ?

(a) (b >

FIGURA 66 - Propagam:ío tletrincos pela pera ita, após osleu crescia\anta nas arcas def'errata. Liga nQ íí, é)8Z pt:r""l i t z\ , se:m h i dFCJÇJêrl l o.

?S 8 3D : ? :

(c)

:0

FIGURA 67 Incluí:ío em contar'rln de céltalas estéticas. Liga ng i.l,69;í pcrlitê\, sc-:n} hiclroç.ierllo. NiÍo sc.: verifica\ c:rc-:s;c:imc:nt:c:de tr incas l\a iwatr il

rlo nlzttcrial com é)tl!;{ perlit:\, aF)Ós CR[FC gamentci cnn} tliclroçlêrlio,a fratui-a também se inicia ii.isto aos nó(lutos (]e grafite, envoltos pot'ri\Btri= ferrÍtíca oi.l Feri ética (fi9«68). Neste: caso nela se ot)sc:rva Dzlisa prever anciã de propagação inicial (]as trincos na fcrt'ita (fig.69).

Ü/M

#

Zv'

\'

:o q :q( b )

FI(JURA 68 - in íc io (]e fora\açgcde tr incas junto à s3raf itaLiga nQ íi., 6E)Z pera it a, c on\f)idr clgênio. 13zxndas de dc-«forn\aç:(o na fe:FFitEL (a,b) c-: trin-ca n a p er l it a «(c )

é)3

FIGURA 69 Propagaçac) (]e trinca na nlatri= pt:t'lítica, a p;àl"tir clo ilóchulo cle grafite. Liga rtg lí, 68;í permita, cona hiclr 09ênio.

â})rebentam-se a seguir as obls{.:rvaçÍíes rei\l i=adlals Fi:à$ =upt-:i"fícies cle futura clãs corpos;-clc-'-'flrova cle traí:E(o, iRiCiRIFilcHtU Pela't\ osniatBFi&is tsubmetidos a tratamentos térnticos (sér'ies í e 2, tlabela XX),e p,Osteriarmc:nte para os brutos-dc---funcliçKo (série 3, tabela XX)

As figuras 7@ e 7í rcgistt'am as superfícies dc ft'&ti.IFH dosrilatcFli\is COfi] 27 e 24;.: per fita, !ic:m hidragênio, verificando- se a flre-sençz{ cle allvéolos üssocilados Elos i-iádulos de 91'ElfitR, bem ccJma pe€1uç:nos=llvéoloE} c'm reui6es} interce:lugares. Com a introduçÊío cle hlclFoçrêHio oaspecto prc:dominante da fr atura é o de facetas de clivagem (fi9ui-as 72a 74>, nucleaclas praferenciatlmente a flartir dos. nódulo)s cle orz\fita\,siniilarinentc ao verificado no$ Roda.tlRFcs e mar:ágeis ferrÍt ices..

( a) (b )

FIGURA 70 SI.tpEt"ftc ic' de flpüti.llpi'x (]t: (:oi"pc)!s--(Je''pi"ova de tr'aCHo. FI'ütl.t--ra dl.útil, coro alvéo'los siobrc: partículas cle gire\'fita\ e CRi

regiões iRtcFCRlt.tl&Fes. Liga nQ íí, 27Z permita, t3en\ hi--clrogan io.

él4

F[GURÊ 71 -- !3i.tf)ErfÍcie de futura (]e cc)rpos'c]e--pi'ova (]e trixçgo. Fi'ixtura cti.útil, com i\lvéalos sot)rç: náclulo!; de: gra'fita e: am r'c:gi8es intercclular'es. Liga nQ í3, 24;: t)crlita, scRI hidrag er} i o .

(a) (b }

FIGURA 72 -- C]ivagen\ induzi(]af)or h iclr agê'nio. L iga ngí1, 27Zpermita, com hidrogénio. A fi-gura É mostra que as factttascle c:liva9c?m orier\tt\n\--sc: ra"ciia[mente a part ir (]os t'\ócji.llolã

( c )

él5

FIGURA 73 Clip;àslt-:-'m passando por regi:ü iRtCFCCli.tlE\t", com pcrlitaLiga ng íí, 27Z permita, com hidrogénio.

qia ? q 8q0 ] :]

( a\ ) (b )

FIGURA 74 CI ivagen} e alvéollos pouco desenvolvidos, e:nt tCJFDO da gra--fita. Liga nQ í=], 24;{ permita, com t'íidFOgêniO. A figura bmostra a oriental:ío radial, a partir do nódulo, das fixce-tas de cl ivaçlen\.

rQo material com 43Z permita, seno hiclrogênio, as amostrasapresentar\ a]vécl]os em torno dos nÓ(]u]os (]e grafite e futura alveolarda permita (fig!}.75 e 76). Cona a introduz:ío de hidrogénio z\ ff&tl.tFUapresenta f'acetixs de cl ivagelw, cona:tapando-se tanlbén\ i-egi8es con\ fi'a-"tara i\lveolar cla permita (figure\s 77 e 78>. Pts faceta\s clc- c: liva90rütendem\ a ser n\ais lisas (con\ menor quantida(]e de gi.ln\c«u de arrancamen""t:o) .junto à superfície do corpo'dc-prova (figa. 77 e 78)

(a ) (b )

(c )

FIGURA 75 Superfície cle futura cte corpos"cle-prova cle traçgo.Liga ng í1, 43Z pari lta, sem t'iidfogênio. alvéolos an] tornodos nódulos de grafite e pequenos alvéolos intercelulares.

FIGURA 76 Regi:ío intercelular com avidênc:ias dc futura alvo:alar dapermita. Liga ng i.1, 4:iZ pcrliti\, sienl t)idrogênio.

67

(b )

FIGURA 77 Clivagem em torno da grafite e futura alveolar da pedita. Liga ng íí, 45Z permita, cona hidrogénio. Regiões parifér ices.

(a} (b )

b.un......=

(c ) (d )

(e>

FIGURA 78 Superfície dn ffRti.tFR de cot''pos"de-prova de traí:ío, regiãode traí\siç:(o. Alvéolos, clivagem c futura alveolar daperlita. Ligla nQ lí, 43Z per lira, com t)idrogênio

!No matcriêt l com é)EIZ per l ita, sem hidrogénio, a siuF)c.:rfÍcic:. clc:

futura revela a pi'crença (ic iníc io de formíxçao de atlvéolos ji.isto ;àotnódulos cle 9rafita, +'acetas clc c:l ivagc-'m c futura alveolar clat Feri ita(figuras 79 a 82). Após a introcluç:Ho de hidrogénio verifica-se a pi-c"clominânc ia de clivitçien) e área\s cle futura alvo:alar da permita (figuras83-d e 83--c>. Na fissura 84 fiada-se ol)scrvar uma área en} qi.lc a frixtur;xf)rincipal ocorreu pa\ralelamç:nte às lanlcllas clip rlc:dita.

\

(a) ( b )

FIGURA 79 início (]e n\icrocavi(Jades en\ tonta de nódulos, c]ix/agem efutura a lveolar cla pcrlita. Liga ng i.í, 68;í permita, scmhidrogên io.

(a> ( b )

FIGURA 80 Aspectos típicos cle futura alveolar da perlit=L, fcvc:lELncloestrutura lama.:lar {a) e com pequenos alvéolos (b>. Ligaí1, 68Z permita, sem hidrogénio.

70

FIGURA 8í Fi"atum"a alveolar da pe:dita. Liga nQ íí, 68X pct" lata, sei\lf} i dr ogêrl i o .

(a){b)

FIGURA 82 - Êspnt:tos típicos de regi8els cona c lavagem. Liga r\Q lí, 6{1);C

fiar ll i t Et , sem h i drogêr\ i a .

7Í

(a> ( t} )

(c ) (d )

FIGURA 83 - Futura alveolar(a,b ,c,) e cl ivagam (c,d ,e,)entrc9itíes de permita. Llsla nÉ25.í,d)8Z f)erliti\, cora tliclrogênio.Observa-se nas figuras d e ea presença de trincar» secun(]á-r ias de cl ivage'rí'lr f>ara\lclas} àslapelas da estrutura pera éti-ca.

(c>

72

FIGURO 84 F 1" i\ t u i- êl

f} er 1 1 t êt ,

par'al c: l il à$ 1 ADIEI as;cona h i clrogêrl i o .

c[a Fiar ] i t a L [ ga nç.! í]. , 6

Nit e.:E;tFI.ltur& com 7E3X pc:dita, sem hidrooêrlio, ê\ s;upü:rÍ:i'ciecaos coi'lias-de--prova de ti'aç:Ío af)resenha pr(:dorninâricia de clivtagcm (:Etlgunla\s arcas cle fra\tut-a alveollar cla permita (figa.lra E}5). Estes a\sPc-:C'"tos (la futura i\ão l)arecem ser significar ivamente alterados con\ a in-trodução cle hidrogénio (figura E)6); apenas a cluanticle\cle de: áreas comfr'atum-a a lveo'lar da perlita diRliRi.ti

( c )Ft-ê\ti.trH de irmos;trz\s c:omLiga rtçli.4. Clivagem(t\,b) e

FIGURA 85 78Z f>erlita, semfrat ur a alvo:orar da

r)i d r ogé>n iopera i ta (c)

73

FIGURA 86 Futura de amostras após iritt-ciduç:ío de hidrogénio. Liga ng í4,78Z, pet'lira. Clivagem (a) e futura alveolar da per-fita (b).

A 3Q :iéric de e).{pel'iências foi efctuiacJa con\ ferros ft.tndidosF\odulEIFe.: ; brutos-cle--funcliç:Eío, cle: modo a c:l-i\mlnixr ci c.:feito clo hiclrooê--ilio en\ n\ater íris com alta tcfldênciix à futura pot' cl iv'agem«

r.las amostras com 45Z permita, sem fidrogênio, :\ frELtuFHapresenta cliviagcn\, alvéolos n\i.rito POi.ICcn desenvolvidos em torno daÇJrafita c futura a]veo]]ar c]a pc:r]ita(figure\ E]7)

(a) (b )

FIGURA 87 Superfície de futura de corpos"de-pi"cava de oração- Ligang í;!, bruto-de-fundiçÊío, 43;í perllita, sem t\idrogênio.Clivagem e futura alveolar da t>erlita. Trincos çsccundá-

74

Com a introduz:Ío cle hiclrclgenic}, o t\s;f)c-:c:to cla fra\Lura nao scit\edificou sensive]mcnte, o])servindo-se c] ivagen\r a]véc)]os F)ouço (]csen-volvlclos c'n} torno cla grz\fita e futura alvo-:alar da F)aflita (figura

(a) (b )

FIGURA 88 Super'flcie de ft'&tijl'R de coi'pos''de--pt''ova de tt-açao. Ligang ].2, bruto-clc-funcliç:ío, 4EiZ permita, con\ hiclrogênio. Al-véolos cm torno da grafite e cl ivagen}.

Com o aumento da quantidade de permita dç 45 para 56;:, scmhidrogénio, a futura ngío se modifica sensivelmente, revelando diva--gem, ZLlvéolos pouco clesenvalvidos c:m torno da orafita e frz\tara ztlveo-lar da perlita (figura 89). Nesta estrutura com 56Z perlita, a irltro-luçgo de hidrogénio resulta em que a futura apresente plredominante-cluçgo de hidrogénio resulta em que a

merlte facetas (]e clivagem (figut"a 90)

73

\

\

( ià ) ( b )

q'1

B

dlriCURA 89 -- si.tpcfflcie clc corpos-dcJgrlrova de traí:ío. Liga nç! 1.3, bruto-Ü=de-fundia:ío, :i6Z permita, tscm hi(]ro--

çiênio. alvéolos en] torno cla gt-afina,cjiuaganl e fi"atl.it'a alvcc3la!- da pet"

FIGURA 90(a}(b)

Futura de corpo-de-prova de traí:ío. Liga ng í3, S6Z pt:rfita, bruto-de-fundiçgío, com hidrogénio. CI imagem.

No matei'ial con\ 84Z permita, sem ou com hidrogénio, a fratuocorre por cl imagem (figura 95.), vc'rificando-se em ambas a$ situit-

quc as facetas de clivagem\ s:ío de gran(Je tan\anho. Enl alguns ca-cos) tiidl'c)gêriio, a ft"atum'a t-evclla a c'Eitruttira clc "ollrtc)-cle-«t)c)i",

ilustrado na figura 92.

ra

Ç; C) S r

76

(a > (b )

FIGURA 91 Futura de corpo'de--prova de traí:ío, sen\ (ü) e com (b) hidrc-çiênio. Liga ng í4, 84;í pcrlita, bruto-de-funcliç:Ío. CI ivagar\

FIGURA 92 Futura de amostra c:on} hidrogénio. Liga\ rlg i.4, EJ4Z pedita, bruto-cle-'fundição. A frRtl.tF& por cll ivzx9em re:vela a estritura dç "olt)o«.de«.b oi"

Un) qua\dro resumo dos modos cle futura observados; nos n)atedais com CStFi.ttufR de "olho--de-boi" pode ser visto na tabela XXII.

77

TABELA XXll - Resumo das características de futura de ferros nodula--res com tnatri= de ferrita + permita.

x= = := :::= = :: = =: == := .)(:== :=:= := == = := == = = )( == ==::= =: = == =: === = = :: = == := :=1 } Quartt i dado l êspe: c:t os;i Condição Ide permita l-------"------------

( Z ) l sc-:m t) i clroçlên i o l

i' " ''''l

0

frixtura==:

ll

ll

l

ll

ll

Condiçãocom hiclr aoên io

l ....4

78

'i43

l

l

alvéolos lll

c: l i v'z\gen\ ( x >alvéo'los

l

ll

eO e00 00a n n nnn n n!

alvéolos cl iva9 eli ( x)calvéolos

l Nc)r nl zt 1 1 =-: ê\ cl c) E} i

24-27

45 l alvéolos j-.indo àgrafite

futura alveolarc[a f, e. r ] i t êl

l

ll

ll

(: l i Veta el 'i

:\llvÓolos j urit o à9r arie afrat ura al ve:c l i\rda t)erlit a

i( sét" i csÍ e.: ! >

lll

l

ll

lll

t

}

ll 68 l alvéolos Junto à

l 9rafitai cl imagem

frat-Jra alveolz.rda permita

clivagemfr at ur a zt ] vclcl ] z\tda pcrlit a

ll

llll

ll

clivagemfutura alvo'alarda p er lit a

C'l tVag CFi)

fr at t.IF a êt ] vc:o l arda perlit a em menorquantidade

i'cl imagemfF'Rtl.ll'R alveolar"cla perlit aalvéolos junto à9r af'ita

cl ivagen}fr at..ira alveolarcla pcrr l i t aalvéolos ji.indo àgrafite Flouco(]escnvc)]vi(]os

l Br ut os--d e-- iIfund ioga l

ll

ll

ll

ll

ll

clivagensfl' at iJ 1- a ê\ ll vec) l al"da F*erlita

l alvéolos Junto àl gt'arie a

l cl imagem7l\' enB+ 09++ noe

1--.

cl imagem

l (!sér i e 3 ) :

ll

ll 84 cl ivagen\

)(. = := =: = = =:

(#) preferencialmente em torno de nódulos de grafite

7€3

4.4 MATRIZ PERLÍTICA, COM CêRBONETOS E FOSFETOS INTERCELULARES

Foi cfetuada uma série e){fierimental adicionztll, proc:uri:xnclo-çieproduzir um material no qual Q início da f'armação de trincos não ocos' -nesse jur\to à çirafita, cle mocho a e).{antinar sc: reste mi\termal, c:om hi-dragênio, o início de formação (]e tt'inccxs sc dcslCnC&FiR p;xra Junto clip!:!ra'Pita, como rclsi.lltRclo ctc: eventuz\l &cÚMi.tlo clc hidrogénio nas pi\r't ícu--las de 9i"i:\fita ou na interface 9rafita/matei;:. Fundiram\-sc cnttio corpcJs-cle-pr.ova em fará o furicl ido noclu lar c:om tuorç:s rclitt ivarüc:rltc clc*v-a\-rios de Mn, Mo c P (liga nQ í:i), {:li.lc conde.i=irl:\iw à fol'RiTàção (](= Cixl-l)oriC:t:os c fo;fc>tos ir\te:FCClt] l re c:nl t:tecla a soç::Ío clc\ corpo--de--prc.vz\ (fi!:.i93) . Ols cr\saio ; foram cfetutxdos com o mi;éter i;xl bt'uto--dc-fi.tttcliçi:io.-

C) $ r C: ç; t.l 'l t z\d Ln $ cle f)ropr ic;dz\clc:s; mc.:cãr} ices c:onEitê\HI clip t at) e: 1 z\

XXll]

FIGURA 93 Hicroestrutura da liga ng í5, apresentar)do cilFbonctosfosfatos; intercelulares. 2SOX, rlital

e

TABELA XXlll Fer ro fundido nodular perlÍt ico com carbonetos Q fostetos intercelulares. Liga ng í3.

ix jeep OB++e++e»woBn+o=nipeipooeHoç e n »e»7\ q feno ooo ooe ao oeç oo

l coNDiÇãO

l seno h i drogên io

l cona h i drogêriio

Xllll

ll

ll

ll

+

LR (MPa)Xllllll

ll

ll

+

LE (MPa)Xllll

ll

ll

ll

X

â (;=)

Xll

ll

llll

ll

x-

697

647 342

2, 1

Í,4

Na figura 94 pode-se observar o inÍcIo de forme\ç:Ío e-: propagalgo de trincos no material sem hidrogénio. Verifica-se que: as parti --aulas intercelulares revelam-se locais prefenciais de nuc:leitçiío detrincos, ocorrendo a propagam:ío principalmente ao longo dos contornoscle células estéticas.

Após a introduz:Ío de hidrogénio (fig. 95) este club\côro não seocorrendo o início de for nlaç:ío de trincos nas resiitics intcrmodif'ic a,

C Çll.t'lRt'QS.

79

B'1

(a) (b )

a

( c ) ( cl }

FIGURA 94 NuclcaçKo c propagação de ti-incas eni contornos de celularcatólicas. Início clc forrnaçao cle zllveolos en} torno cla grEI'fita. Liga nQ í5, sem hidrogên io.

+

(a) ( b )

.,.d- -

B\

/

l rll LJ

( c )

FIGURA 95 NucleaçKo e propagação de trincos enl contos-nos de célulasc:utéticas. Início de forntaç:ío de alvéolos em torno dagrafite.Liga nQ í5, com hidrogénio.

Tz\mt)ém na t;uperficie de' f'rixtura tios corpos'"clc-previ\ clc: trai--ção nHo se vai ificou alteração no n\odo de futura (fig. 96), !sendoslenlp r c p or c l i vagar\

[l)este n\odo, nesta diga nSo sc verificou cfc:itci do hidrogéniona local i=açSo do início da trincix !)em como iio st:u macio de propagação.

( a) ( b )

FIGURA 96 Futura de corpos-dçl:---prova de traí:ío (]e nodular pari Ít icocom carbonetos e fosfatos interce lugares, seno (a) e com(b) hidr ogênio. Liga nç2 í5. CI imagem«

5 - DISCUSSÃO

MATRIZ FERRÍTICÊ

Tanto nos; rlaclulz\re!; corno r\os n\itleávc?is prcltos, s;c.:m hidr09ê-nio, o início da foi'maç:Ío de trincos l\a n\ati-iz ocos're ,junto ans nódi.!-«]QS de gri\fiLE\ efl.tte;tia\, e isto ngo é mc)dificztclo flcli\ introcluçiía clc1-1idroslênio. Entrct:z:unto, a pi'esença de hidrnlJêrlio nlo(lírica o n\ecanilsmoclc fFuti.lri\, clc: f'c)t"n\ztçiao c-: ci'c:s;c lli\c-:rito) clc: niict-c)cztviclaclcls; para cil IVatçJC'ni-Tambén\ estas -f't\c:c:tt:tls de c'l ivixgen\ tên] si.liR or agem junto às pare íci.l]i:\s (]tçirafita. r'tes;t\io cm 'l:erro mixlc.:aval flreto, cIMa a\presente\ pi\rt ículas clc:sulfato cle mansii;mês, sc)br a ; qi.lz\is 'f'QI'HiuRl-$c} alvéolcls cn\ allostras scn\f-l idroçlênic- (fiçi. ;'4-«c:), as fi\c:c.:tz\ ; de: cl i-.,zxçlc'n] t iveri:\m sua origem Ji..lrl-'t o à gi'af'it a

C;om a cliRlinuiç:ío clo teor de silício, em nodular ferrític:acarregado com l)idrogênio, as trincos tornatn)--sc nlcncns z\gradas (fiel.ll'al3=iO c 3;.:) e a frz\turtt por cl lvagem z\preç;anta maior cluarlticlE\clç* clc: çli.lloe$(]e arl'ancanlcnto (figura 33), eviclenciaxndo--sc maior duti]idix(]e di1l f't-a--Lura. Elite c:fç:ito clo silício, observado no presente tri\bulha, é s;irili--lar ao regilstracla na liter anui'a em aços ferrÍtico/pcrl éticos (4'?)

Quando cla presença de ÇJrafita s;ecunclária em ncldi.Alar fc-'rrít i-co, associada a um tec)r dc silício reliativan\ente bai).{o, a intt'ocluç:ãncle hidrogénio n:ío modificou o macio dc? futura, s;encho !;çn\prc} foi'rnaç:ão cc:oalescimento de microcavidades ni.tclei\d&3 a=olre nódulos eutéticos dc9rafita e partículas de gritfita scct.tRCláFiU. â figura\ 36 mostre\ blueocorre a formação de n)icrocavidades en\ torno de pai'tícula!; de grau:itz\secundária situaclz\; pIPo).{in\i\mer\te à grafite c:utética, t)em como à frentede uma trinca em crescia\ente. A fot"miçXo destas miciocavidi\c]e (leve:-:aliviar o nível cle tens:ío local, o que reduziria tanto a tenclêrlcia àformal:Ío de clivagem como o acún\ulo local de hidrogénio in(luzido Po!'tenszto e F)c)t' cle:foFlliaçao Plast ICêl. Deve-se t'C:Ssa'ltiii" qi.le, c:rti filete:l-ÍRISferríticos, a ocorrência de clivagem\ induzida pelo hidrogénio soi\iç:-ntc:foi evitada com a presença de grt\fita secundária e rüatri= cona te:or dcsilício reliativantcnte bai){o (2,33ZSI, liga nç! 18); com teor de silíciocle 2,70;C e grafite secundária (liga r)g 8), comi t)idrogêrlio, verificou-se a presença de face:tas de clivagem, medi\\o cine cn\ n\enor quantida(]e doqut nos nodulares f'erráticos sem grafite secundária. ls;to íi\o!;tr& blue: Oh idrogênio favorece mecanisn\os frágeis cle futura que a n\icroestruturatenha tanclência a apresentar, pois o aumento do teor de sillício favo-rece a ocori'ência de cl imagem en] fet'ros fur\didot3 de matriz Ferrít ica«

Ellste ntc:BRIO efeito clo hidroçiênio foi comprova\do na s;éric: de:ey:periênciaç; com tratamentos sucessivos de dccapageni e zincagen], feri"ficando-se cona 5 tratamentos a ocorrênc:ia de áreas dc futura inter-granular, concentradas em torno dos nódulos de grafite (agi.lra 37>.Vale rc..ssE\'tear qi.IE:, con) tratantanto aflenas cle segrcgaç:ío de fósiforo(450oC, íh), sem IrltroduçKo de hidrogénio, a futura apresentou somcln-te alvéolos, oi.l seja, nestas condições <0,03ZP, bai).:a ve]c)cada(]c: dc:ensaio cle tração> o efç:ito is;olaclo do fósfot'o Rito foi suficiente pi\raalterar o modo dc futura de alvéolos para intergranular. f)CJr oi.tirollaclo, corri tratamentos clç' sc-:gregztç:Ío clc: fósforo e introcluçEío dc- tiidro-genio (5 t:ratamcntos si.tcessivos dc dccapa!)em c ;:ir\cabem), nleslno CORA

menor tampo a 450oC, a futura apresentou reoitíes c:om futura inter-grani.luar. Verifica-se aqui novamente qi.le a aç:ío do hidrogénio seriafavorecer mecanisntos f'rágeis de Futura que a rüicroestrutura tenhater.dência a apresentar, neste caso futura intci"granular devido à pre-s;anca simultânea cle fósforo e:m contorno de- grito.

Outro aspecto a rcgistrar é a locali=-=açKo prefercncia] (]asáreas de frittura frzjgil, clivagem e intergranular, am tornc3 dos; nódu-los de gi'afina. Etste aspç=cto será abordado na (]isculssgc] gei al

E33

PERLITA ESFEROIDIZâDA

Neste t ipo de mi\triz, s;imilarmente z\o verificado no nlê\tc.:rizllferrÍtico, o n\odo de fr&ti.tfR é a'lterado pela aç:io do hidroaêilio, dci:L]veo]i\t pura c] iva9c:m (f'igurzts; 4í c 42>, st-:ncla cli.le i\E; face.tz clc:- cli-vagcn\ tcndci\l a situar-se em tnt no (]os nócJulos dc sl'i\fita. llessi:\ltc--sc:club i\s áre:as em torno tios nócli.tios de ÇJraÍ'ita s:ío prc-:dQminãLntetmE.:ntcferrÍticas, resulta(Jo da gri;\fita:-:aç:Ío da cementita quc ocorre:lu no i't:--co=inieritn E;i.It)-«C[Ít ico (f'igura\ 39). A locztl i i\ç:(o PFe:fe-:rclncizçl clz\s {'ê\-Getas clt:- c'l ivagcm junto à grafitat !será ztbc)t'(Ja(]a na dilscussHo gcl-;;LI

FERRiTA + PERLITí\

Elln} todos cls n)aterre\is t'l-:arninaclas (O ê\ d.B;( fDe:rlit:zl), slclm E'con\ hidrogénio, as trincos na i»txtri= iniciatn"sc junte) à gl'atFita« C;on\reina:(o aa modo de fraturê\, i ti\t)c'la XXll t\f,rc:;ente um t'cs;ur--o cli;t ot)--servaç3cs rt=alizadas, vct'ificar\do-se qi.le a intt'oclusão dc l\idi'ogêniotende.: a promover frtttura por clivagem, diminuindo i\ quanticli\cle cle re-giões com modos dúteis de frz\Lura, isto é, fratut-a a]veo]ar (]a ft?rritlxE.' cli\ pc?dita. Também aqui verifica-se qi.le o hidrogénio te'nclt.: a prc\mo-ver nodos frágeis (]e futura quc a mica oeste-utui'a tenha tc:neJência ala\presentar (cl ivagenl)

Verifica-se tarllbém cine, z\té 27Z permiti\, i\s face:tas; cle cli-vagc?m situam-se preferencialmente em torno da grafite (fig. 72). Ncstes materiais predominaríteme:nte f'erráticos as eti:\pas iniciais clo pro'cesso de futura da matriz confinam-se aos halos de ferrita envolvendoos nódulos de grafite; em torno cle nódulos cle grafite envoltos porpermita n:ío se verificou início de formação de trincos(fig. 3:i)«

Com quantidades maiores cle permita, z\s facetas cle clivagerü,em amostras cona hidrogénio, n:ío tse localizan} pi"eferencialmcntc ç:m tarno dos nódulos de grafite. Observou--se tRll\béM que o início clc f'ornlaçêiode trincos na matriz ngo se (]á mais e){clusivamentc junto a DÓcIl.t los en-voltos por ferrita, ocorrendo também junto a nódulos envoltos por par'l it a (figura 68-c >.

Verifica-se assina que a local izaçXo pi'eferencial elas fztcctasde cliva9en\ em torno da grafite, en\ amostras contendo hidrogénio, es--faria relacionada cüm concentração de cleformaçÊío rllástica na matrizJunto ao nódulo.

Ressalto-se que, cnl todas as anos;trás e}.{amirladi\s; (O a 68;(perlita), o início de forn\aCHo cle tr incas na matriz sen\})re ocos'reujunto aos rloclulos de grafite, similarmerlte ao re9istrado por Vojgt ecolaboradores (7í,75,77), n:Ío a»e verificar\do início de trincamcnto nairltcFfRcü ferrita/f>erlita, como corlstataclo por âctewara & Loper(81,84). Entretanto, estes autores (81,84) constataram início de trin-c:arüento na interface ferritavperl ita apenas em matriz com 13;C fc:Frite\;com 70Z ferrita o início de fcJrmlxçHo de trincos ocorria ji.iiito i\os nó-dulos de grafite. Con\ pequenos tl&loeu cle fc:Frita erü torno C}CJ!} nódulos

realmente pode ocorrer concenti'aç:ío de tenl3es na interficc ferra-"ta/permita após a deformam:Ío F>lást ica cla ferritz\, e esta pocleritt set arasgo destas diferenças de resultados, já que nem no presente tral3alhonem nos cle Voigt e colaboradores (7í,7S,77) ar\safaram-se nodulares compequenas quantidades de ferrita.

PERLITA + FASES INTERCELULARES

Nç:t;ta série el:perimental procurou-se c:}.{amin;\r se. duma mi-CFQEstrut:i.tf& na ql.la l o início de fora\aç:ío de trincos na matriz situa--sle nao .Junto à grafite, a presenç:z\ de hidr09ênio deslocaria ente localtle início de formal:ic de trincos rla n\atroz Flui'a junto cJa grafite, caídot-esultaclc) cle i.IM Z\Ci.ÍR\UIQ cle fiictFclslêl)iQ nas pita't tcl.tlz\s cle gl'afitz\ ou r\i\i l)terfixcc oral:' ita/n\iate' i=

No matürii\l s;c.:m hiClrOÇJênio a frittura rei\lmcntc iniciou--seji.unto àe; fcast.?s intel'celta'miai'c?s, poi'én} isto nHo se alterou com a irei-o-clusão cle hiclroçJanio. ê r\go cor\fiFHi\çXQ c]a hipótc-:sc iriiciR] lítio s;igrii-fica (luc não oc:orai:\ acúmu]]o (]e hidrogénio r\as llartíci.l]a! (]c SJrafita,já qut: é conho.:cidc} o Efcitcl cle pz\rtículas intc:rcelult\rcs col\lo locztisde início dc ti'incas cm nodulares est;cncialn\ente perlíticos;(84,81é),87) . âpc:r)z\s; rlc)de'sc: cc)[lcli.t ]r qLtC, sç) c-i}.riste i\cl.Ít\li.rito dc-i ti iclt'c)Çic'-rijo na 9rafita ou na interface 9i'zÀfita/matriz {e é pt-ovável blue istoocorra, pois t-:sta irtterfi\c:e é incoerente), es;ta clistribuiç:icJ clo hicli'o-genio nao RltcF'oi.t o local de início de formação (]e ti'incas na n\atl'iz,fíCSti\ fiilCI'C)QSitFt.lti.tlpi\. vêl'lç reles;ztltar qtic}, rles;te: niêttc'r lal, rlz\c) c)CC)I'l'C:clefot"mixç]Ko plástica lxcei-tt-.ia(]a na tniatr i=, provam(=lmcntc Q alsp(:cto m;xi$inlportantc no que Eie refere a Rci.Ííltulo de hidFog8nior como será clisc:u-nido no itens que se segue

DISCUSSÃO GERAL

O cüf'eito clo t'iidfogênia sobre a redução do i\loRgRmc:ntcJ, nasc:ondiç8cs el-íperimcntais empregadas, se por um lado é un\ pai'âmc:tro tec--rlológico importarlta, por outro ]acla n:ío permite a obtançÊío clc cünclu-soçs sobre os mecanismonn de atuaç::ío do hidrogénio, já que pat' ece re--flet ir Fituito mais a tenacidade clo ni.ícleü n:ío frágil azado pc-:lo hidrogé-nio do que pr'opriedades (]a NiCfOCStFt.tturR afetada pelo hidrogê$nio..Deste modo as discusstíes que sc se:Quem concentram--ç;e nos efeitos; ctoh idr09ên io sol)re a futura«

Os rasultêtclos refcrç'ates a diversas matrizes c).:RRtin&cliLE;(ferrita, })edita c-:!3feroidi=ada, ferrita + permita - até 27Z pcrlita)fitOStr&R] club: as facetas dü c:livagem inclu=idas pelo hidrogénio, bem comoas arcas com futura intcrgranullar no maleável preto ferrítico fragi-lizado por fo foro c hidrogêrlio, tendem a localizar-se preferencialMQFltC em torno dos DÓCIL.tios de yra#'ita. Este efeito poderia tei- cluat:iorígc:ns: corlcentraç:ío prévia de hidrogénio nas partículas cle orafitaot.l nas interfaces grafite/matriz, ou acúmulo de hidrogénio devido àc:onde:ntri\çKo cle clc:formação Junto i\os nódulos de grELfita. Os} t'es;oleadose}.iReI'ilileiltais (desci-ttidos a sc?gi.lir) n)ostl'an) {li.le, a})e:sar de ilãc) Serf>ossível e}.{cluir clafinitivamente nenhuma destas alternativas, o &ci.IMU-to de hidrogénio devido à concentram:Ío de deformação plástica pareceser o fatos mais importante.

â pr imeira evidência d isto aparece r\as el:per iências Frei imi-nares, come'ntadas na delscriçgo (]o procedimt:nto elipcrimental, de qucn:ío se constatou evidência de fragilizam:ío por hidrogénio quantia darealizam:ío do ensaio de traí:ío en\ velocidade padrão A fragili=açãopor hidrogénio apenas tornou-se evidente (re:duçiío do alongamento, mo-dificação do modo de futura) quando se din\inuiu a velocidade do ens;aio, confirmando-se as observações da literatura do efeito cla velocidada de sol icitaç:ío (16,17)

â egtJncla evidência\ é cone;Lata\cla nê\s e}.:pet'icncia\s c:ont RIE\trioferi-ética e s3rlxfita scci.tRdáFiR. Sc a srafita ou a interf';:tct: gt';àfi--ta/matriz cone;tituem sítios cle fi).{aç:io clo t)idrooênio, e sc: es;te fo ;eo efeito pi-eponderante, erltgo netste material deveria $er i»aios' o tc.:oi-cle hiclrogênio, rcsultanclo en altera\çKo sensível cto nloclo de frzttura c(]iminuiç:ío acenei.iacJa da ax]ongantent:o.. Os fí\toca observa(ic)s for::\m (]e tcll--c:lências ir\vc.:r!;a a c.:sitas, o club: é z\tt-ihuÍclo à CliMiRUiç:iÍCi tla cc)rlc:t'r)trzt-'ç:ío cle tens:ío e dc clefoi-maç:Ío em tc3t'no dos DÓcIl.tios de gri\fit;x c:i.lt:éti--c:a, crus;acta pe:la Flrc-:t;cnçz\ clãs Flirt ículas cle gire\fitit s;c:c:uncliit' izt

Outra cvi(]êr\cia é crlcc)ntrada no n\;atcriixl com matriz dc: -fci'Fita +. 27Z perlitzt, com hiclr09ênic:, or\clt: junto il nódulos clç: çit-i:\.f itacnvo[tos p{)r n\ixtr-i= per]ítica r\Ho ocorreu início dc fot'm\ção (]c ti-ií)"c:as Fiã matei (fiçli.tra :1;3). S;c o f]riricipE\] fE\tor fosse c] i\c:iiR\t.tlo clc[-lidrogêoio na SJi-:imita, t:nt:ío r\:Ío (]ç:vet--ia ocos']'cr prefctrência t:]e it-tíctc]cle formaxç:Ío cJc: trincos Jurlto Et RÓcli.tlc\s env'altos flor 'Fc:Frita. Movi\tire-:t)-te, a (]cformaçHo p]ást ica neste\s} áreas (]e feri'ita, r esu]tai)(]o cn- t-c..l--rüulo ]ocz\l cle hiclraçlênio, pitrec:e: ter sigla o fi\tor FlrC:F)orldcri\nte

í\inda oi.ttF& evidência pode sel' obt ida ol)servindo--!:c: a ti;tl)c:liàXXll, qi.tE: rcs;urbe: aE} CRFêlCtCF'ÍSt ici:ts; cle fFê\ti.IFR dos n\z'(ter iiLis comi {- e:ri'ita + permita. Verá ficar--se qi.]c :\ local izaçãc] prc Fcrencial das 'f'ac(=tac;cle clivagc'm ccm tour\o da orafita, na$ amostras com hiclrogênio, ape:ni\s!3e mania(:soou cm matrizes con\ l)aibíos perccotl.tais de per'fita (até ;!7;:>.Com maiorcls cli.tê\nticlades; de' pc:r'l ita a clç'fc-rmaç:Ío pias;teca cli\ fç:rriti\.ficaria restringida pelo csqi.lcllcto de pct"lira, ilha ocorrctlclo minis c)a\ci.Imulo preferenciatl do hiclr09ênio nas re9itíç:s cle ferrita.

âtssim, este conjunto de evidêr\clãs e).{perimentais incJica queo falar prcponc[erantc? sobre a ]oca]i aç:ío prefc:rencii\] c]as tr]ncaE; in-duzidas paio hidrogénio (c]ivagem e inter9ranu]ar), en] torno (]ots nódu-los de grz\fita, seria o Rci.ÍMU'lO de hldragênio causado pela c:or\ceritra-ç:Ío de deformação plástica n(:steau locais, e n:ío o acumula pt'évic] cJ{.=

flidrogênio na 9rafita ou na interface 9rafita/matriz.:, nSo se confir-mando a hipótese inicial de trabalho.

Em ferro maleável preto, o {'ato cle n:ío se observar clivi\9uma partir dos alvéolos formados sobre sulfato de n\anganês seria devidoz\o efeito preponderante da c:oncentraçiío cle tensões Junto a partículasde grafite, pois neste casa a grafite n:ío p013st.li 'fora\a esférica«

L)Fí} i.Ílt irão fato, l içado ao efeito PFçpclnderaritc da c:onc:c:ntrz\-ç:ío de deforn\aç:ío plást ica !30bre o &ci.ÍMPIO de hidrogénio, refere-!;e àsaplpcriencias com permita + fases intercelulares. É possívc:.l que a r\êíoülteraç:So do local de início de trincos esteja relacionada à ixusênciaclc concentração de cle-fornlaçi\o F)lást ica a\centuaclz\. Seria intc:ressi\ntcc}.{arrlirlar-'!:e, €1m c).{periêr\das posteriores du ferritização parcilx'l e-1w

torno da grau'ita, se el:ist:e unia microestrutura na qual, sem hiclr09ãnioixs trincos se iniciariam Junto às fases intercelulares e, devido ao:\ci.íRlulo cle tiiclrogênio pr'ovocado pela deforniaçgo da ferrita, o iníc:iode fot"n\anão das trincos seria deslocado para Junto da grafite.

É Flrovávcl que os resultados de: Bastien et a11 (60), verifi-cando que em fe:rios funda(]os cinzentos a menor scnsibi]ida(]c ao hi(]t'o--gemo foi obtida corri rnatri= ferritica c: grafite tipo D (tabu:lE\ V),tambén} estejarll relacionados a este efeito de diminuição da collcenti'ix-Ggo de terts6c:s e de: deformaçtíes, neste c:aso provocêxclo pc:-lla zllter \çiíüdo t ipo de grixfita, de C pat'a D.

Outro i\sf)c-:cto cone;ta\tê\clo nc.'s;t:e tritba'lt)o fol de club o t)iclro9ênio favorece mccixnismos ft'ágeis (]e fFRti.lt'R que a micraestri.itur a emcluest:ío tenha tendência a aprcser\tar. Isto foi verificado nQS noclulz\--res ferra'ricos com 9rafit:a sccurtdária, com diferentes teares de $ilí«c:io. Sixbe-se blue um aumento clo tc:or de} silíc:io clissolvidc.) na fç'Fritaaumenta a tç:ndência à ocos-rência clc clivagc:m. Os Fct3i.tltRdos ot3t:ido:;mostram que un] al.tmc'rito clo teor clc silício clc 2,3=3Z pztra 2,áta;:, aflc:s;i\rde não alterar o iwodo de futura nas amostras !;cm hidi-agênio, foi 3t.l--ficiente para modificar o mcJclo clc: fraturi\ nos; c:orpos'-clc-proa'z\ com hi(]rogênio, de i:alvéolos pat'a alvcdlos + clivixlJt-:m.

Outra\ cviclênciêl é oE)t ida e)-iz\mini\nclo-.sie a tz\t)çli\ XXlll, rc:fc'i'ente Elos tlc)(]u]]i;ti'es fet"r ít ic(3-pei' ] ít i cc)s bt'i.tt(:)s--dt:-fi.tt)(] içar). O ãi.tttt(:ltt(t)c:la quttnt idade cle permita aumc-lrtta a ttünclência à oc:orrênc:la clt:- cl iv:x9c-:rü.Nas amostras st.:Ri hicli'ogên io verifica"se que a fi'i\Lura aprescrltíx aperta!:;c:llviigc'm com 84;C permita, cnqui\ntc. com hiclr09ênio Isto .iá é c:clr\stzttz\cloc:om 36Z r,erl ita

âincli\ outra evidência cle ql.le o hiclrogar io fê\vorccc n\actos clcfratur'a frágeis qi.le a n\ict'ocstrutui'a tenha t:cnclência a apl'elc:fitar É$

c)bt i clip cla cjbst:t-vzxç:(c) dc cjiJe: ft'i\tuna intc1-91'z\rli.lllE\l- iFlcli.l:.: Idem f)c lc:r tl iclr"cl-yênio apenas f'oi rc9istrada em col'icliçtÍcs ql.le propor'ciol\ass:l\i se t'celaç:ãa c)e fósforo para contorno dc urso; em tocli\s as outras ;ituaçtít:;,clivagem foi o modo (]e frixtut'a favorecido peão hic]r ogênio«

ll>este: macio, o e-f'eito clo hiclrogênio clc- reclu:=ir as força s clc:

cães:ío parece reflctir-sie muito n\ais de mixneira 9enet'alia:tôda na mi-c:reestrutura do blue loc&llitcRtQ eln certas iritQFf'RCCS.

É interesliiante notar qut: c- efeito {Jo hidrogénio de .f)avorc:cermecanismos frágeis cle fraturit quc a MicFocStFutuFEt tenha tcrld8ncia aapresentar também é cc3nfirmado pejos regi.i]ti\dos (]a literatui'a (apesarcle pouco cllscutido), como pode: ser vista nos ç}.{enlplos abai}.{o:

Chan & Charles (42), variando o teor de carbono de aços. Ferrí-t ico-pc?File idos, obt idos cona matérias--primas cle z\lta pureza, cana;tata-ram que, sem hidrogénio, a fr atum a era sempre alveolar, enquanto quc,com hidrogénio, a percentagem dc futura com clivagem &uri\cHt&v& com aquant idade de pari ita;

-- em amostras cle ferra allfa, clc: a'lta pure=ap E con\um a ot)sc'r'vEtçaode que o hidrogénio favor-ece {'natura intergrani.luar (:3í,36,37). Netstc:rüaterial é alta a sensibiliclacle à futura intüFgrRFIUIRF cau:;acta pc)Fsegregação de en)-cofre e de o}.{igênio para contorrlo de çtrão, e o hidra--génio acentua esta tendência à futura intergranular. Com Et introcluç:ÍocJe carlJono e de nitrogénio, elementos sempre presentes en\ aços f'tlrrít ices, clintinui a tcnclêrlciu à fraturi\ intergranu lar em arnostrils com üuseno h idrogênio.

En) i"e$ullic) vel' ificc)ti-se que

locali açãn preferencial das trincos de clivagem c futura enterÇJranular na matriz Junto aos nódulos de grafite seria\ dç'vicio aa Rc:i.Í--n\u[o (Je hidrcJgênio c&i.lsu(]o peça concentrlxçãc3 de tens$çs c de depormaç6c?s cni torno dos nódulos de 9ri\fita.o hidrogénio promove mecanismos frágeis de futura que a microestrutiJr& tenha tender)cia a iipi'eser\tar, o qi.IE: s;iJgE11'e que a I'CdIJç:ÍO clãsforças de cães:ío causada pelo hidrogénio reflete-se principalmentede ntodo generalizado na micros'strutura e n:ío localntente eltl certasinterfaces.

E37

âmt)ztç} as cc)nclu$ocs; lio:;tritm que, c-'rü ferros fundidos, clc.:vidaiào eft=ito de cnrlcenti'aç:ío de tensa(:s e).iei'ci(]o pelas pai't Ícl.t'lRS dc gl-a-gita, am condiç6cs cle cafre?gi\mento previa cle f)iclroçiênio c s;c:guincho-sea solicitação inc=cânica, a (]istfibi.tição prévia de l)idi-clgênio cm intcr--faces ou c:ontornos cle gr:(o n:ío se:ria Q fatos mitos Inlportantc: na lFragi-[i=ação F)or ])ic]r09êr\io (n\odo (]e fi-altura e ]ocu] ilação (]as ti'incatts). Os

c.:feitos prir\cipi\is s;cria\n z\ concc:ntraç::io cle tc:ns8c:ç; c: de clc.:fornlzxçtíes.junto às pürtícul&\s de grafitEt, a c:ontribi.liç:ío da n\ati'iz em dista'il)i.titE\ deformam:Ko plástic:a e a tenclênciêi cla micros'strutura à ocos rênc:ia clemccan irmos; f'rágc-:is clç} -f'rali.IFã

contribuiçiÍo clc:s;ti\s intt?rfz\cc:s;, êlti.t&rlclo como {'i}.{:chores("tt-ap:;"), post;ivclDicntc: !ser'iat il»poi'tarte G:Hi fixdi9a cstát:icca nu emc:oncliçtíaç; tle trincarnento f)or tliCtrOgêHiCI nz\ é\us;anciã cle tens;tÍc-:s c:)-itc:r-r[as ot.] rabi(duais e cm situa\ç3es {]i.]c p]'ovoc;:tsscm actos tcorc:s (]c hi(]]-cn--çiên i o rlo i»at er i :\l

[)este corljurlto c]e rüsu]ta\dose e conc]ustÍas} poc]em z\ir)c]il erc}.{ti'aic]i:ts a]gi.]n]as si.igestoc:s l)at"a a sc]eç:ão (]c: feri-c)s fi.tR(:] i(]c)s, p;Xrt=ta\p] icaç:6as c:nvolver\clo introcluçÊio prévia clc- t\iclraçiênic]. Vt'ri rlc:c)u-sc:que é iinlol-tanto rc:du=ir & tendência intrÍrlt;eca do nlatcrial à ocos'ran"cia clc' rooclos frágeis de futura (pois esta tc'ndência é aumc.:rltaclzl pc:lapi'eser]ça de hidr'09ênio); otitFO falar que deve ser minimi a(]o é a con-«centração cla clcformaçgo en] torno elos nóclulns. cle grafite (cle' mocho ac:vital o uci.ÍR]UIO dc hidrogénio nestas regiiícts,. durante a solicitaçEíon\ecânic:z\). Deste ntoclo, em mi\tri es f'erríticas é imrlortantc: club o tc:orde silício seja mantido o menor })ossivel e qi.le se empreguem técrlicascle procc:s;cimento que proporcionem a forRE\ç:Ío dü um arar\dc: Hi.lote.:ro clepartia.I'las de sipafita seca.lndáF'iR, de Díodo a dificijjtRI' a foi'RIacHo detrincos de cllvagen\. Ainda em n\atri= ferrítica deve-.s$e evite.r concti--iões que favoreçam a scgi'cgaç:ío de f'ósforo para contornos de 9i-Hü, di-minuindo-se assim a tendência à ocorrência cle futura intcFgF'i\rlulRf1:1m matrizes -Ferrítico/perlíticas, a realização de tratament:o tériwicocle normal i=açSo seria recorüt?nclável, redu=inclo-'se a tc:ridênci& à ocor-rência de futura por clivagani. Além disso, par'a as classes de i:lltRresistência, parece ser interessante evitar--se microestruturas tipoolho-de-boi ou obtidas por recozin\unto subcrítico, com áreas de ferri-ta envolve'ndo a 9rz\fita. O u$o cle elementos tenso-ativos, evite\l\clo aprecipitaçiío de carbono !sol)rc a gi-a\fita en\ fecoziRlcRto subcrÍtico, ouê\inda nora:\lizaç::ío dentro da zonal crítica poderiam Flroporc:ionar rnl-cr oeste-neuras nas quais o efeito de concentraçiío de t:cnsHa (]os nódulolsc:le ori\fita\ nSo resultasse em clcf'oríít&çKo acentuada da mê\triz Qhr tornocla gr"af it a..

â

6 - CONCLUSÕES

Com base r\os rc:s;ultaclos; c:}.:perimentais ot)t idos, e rc-:sspeitê\cli\si\s con(]iç8es (:){pcril\iç:Reais t:nlprcsiadEts, pode -.tsc coHcll.tir qut:

CONCLUSÕES GERAIS

rà t:écnica c-:l:flc..rirllenti;\] ut i] i==ixcla para ohsiervtç::Íc) cla seqi.lênc:ii:l clopl'oc(:ç;!se d(}: {'t"attl.itpa, si.If.iel'ida por !)clt-ll & LaxíllJc: (99), t)ei'n\it: ii.l aliclc:rltiflci\ç:il(o clc31} loco'lis clt: iHÍcicl cle forme\G::ío cJe: trinca\!} tlcm comode $t.l& propi:isli\çSo tanto pal'a matei íris sen colllo cona hidronênic.«

rà introtlução cle hiclFoçlê-r\ici fE\vorc?cci-t macios f'rágc-:is cle fri\Lura, nloclosest(i:!s qlae a ttitct'oc$ttpi.ltulp& tei)lia teiadetncizn il iaPi'c:s(11atat"« ÍqSSiii)r ei)matar- izLis s;ubmot idos a c:oncliç8c-'s blue favorc:cem seorcui\Gelo clE: fás;f orapiar'a contorno (]e grão, a presença dc hidrogénio it\(]i.t=iu a ncür'lpêr\alacle fr&ti.!rê\ interçlranular; c'nt mittri es fc3:rrtticas c feri'ético/f)c..rlí-ticas, o hidrclgênio promc)vcu a fot'n\anão (]e trincos cJc clivagcn\«

Em matrizes de f'irrita, pcrlita esferoidizacla e fe:Frita +- rlcrlita(Cedi até 27;( permita), as facetas de clivagem indu==idas pc'la hidro-gêrlio tende:n} \ situar-sc em torno cInE nócliJlos de ç.irafitix. ó locatli-=açao preFerencia] do início (]e -f'orn\acho de trincos (]e c livag m jun-to aos nódulos de 9rafita sc:ria clevlclo principztlmertt:ç: ao ac:i.imu lo lo-cal de hidrogénio provocado pela concentração de defornlaç:ío p lásticatnestas ragitíc!;.

Em ferros fundidos nodulares e ma-. lcáveis pretos, clc.:viclc ac:. t:feito dç:concc:ntraç:Ío de tensiÍes causado pelas pare Ículas de 9t-af'ita, ç:m ccln-diç8es de introdução prévia de hidrogénio Q sç9uirlclo--se a E;alicita-çSo mecânica, a distribuição prévia de hidfogêl'iio em irltcF.FiÀccs oucontornos dc gr:ío ngo seria o fatos mais importante na Fragili:-=z\ç:iíopor hidrogénio(modo de futura e localização das trincos).. Ots cf i--tos f)rinclpaxic- seriam a concentre\ç:ío de tens6e's e cle clc:fürrnz\chásjunto aos r)Ódl.l ]c)s dc gt' afitllL, a conta'ibiJiç:ío da n)ati"iz clli (]istl"ilJi.liF'a dc.:fora)acho plásitica c a tendência da RiicFOQstrutur& à ocorrérlciadc mecanismos fráÉJeis de ffüti.tt'R.

A intrüduçSo de hic[ragcnio nurüa camada supelrfici:\] da &MCIStfE( flr'avo-cc)t.] ]'ediJÇaO d(] tt]otlgiai»alto, CR'l to(]c3s c)s t)izntet"'íris estuda(]os. I'}(= }.lll'i

rüodo geral, c.:sita t-cd,.iç:Ío clo z. lonçlamc'nto c:rescc: com o a-ime:nta clo r.í-vel de rclsistêl\cia dü Inatel'ial

MATRIZ FERRÍTICA

O início cle: forra\ç::Ío clc> trirlcas Ftê-. nlatri:!, tarro en} átrios;trê\:, c'm

com [)idrogênio, ocorreu jl.lntü i:\os FlódU]OS (]e 9i'a f'itaE

A clinlinuiçgo clo teor cle silício cli\tou en\ que as trincat} de c livagemelas Junto aos nóclullos de grafite,além\ disso, as facetas de clivagemÇJ antes cl c ar r an c anten t CJ .

matei:=, de 2?,S fli\ra á.,:l;Z, rç:sul"irldu=:idas peão hi(]i'ogênio, forma--se apr c'ser)tossem mano; zt9uda!;;neve lixa uma maior quantidade dc:

)

t)9

En\ r\odulixr f(:ri Ít ico contcncJo F)lat t ícu]as (]c gr;afina sc:cun(]ai'ia c: comteor cle siilÍclo clc~ 2,3=3;á, i\ introcli.JçEÍo cle hiclrogÉ$nio nSo mclclificou oDíodo de futura. Ocos're fora\ágil(o (ie microcavidades ji.unto i\os n(ícju-los cle grafite cutéticil c ti\mt)ém sot)re pi;\rtfci-lli\s clc gri\file\ !;c:c:un-«daria, c] qi.le deve aliviar o i\Ívcl de teilsKo junto aos nódt.tios d(::grafite eutét ica bcm conlQ clistt-ibi.tiF a clcformaç:ãc\ nlilis honlclste?nc'i\mc:n-te nià n\ntri=, n\inimi=an(]o-«s as;siiw o ixci.IR\l.tlo de hidi'ogêr\io cm z\lyi.tnl3P QUC C) S; l C) C: iX l S .

MATRIZ DE PERLITA ESFEROIDIZADA

0 macio cle fratui-a e êlltcrê\clo F)clip ixG::ío clo t\iclrclgêrlic), clc: zLllvc.:c:ilê\Fpara cliva9en\, sendo que as Face:tas de clivagci\\ t(:rtdell\ a\ situar--sc:em torno elos náclulos clc: gri\fiLE\, l"cçligo üs;ta prc:clorilirlantc:mc-:r\tc fc-:rlítica r\o mêttci-izt] ensaia(]o.

MATRIZ DE FERRJITA + PERLITÊ (olho--de-boi, O a 84Z permita)

O inicia cle formaçi;o de trincos na nlatri=, em amostrzxs $ç:n\ c: CCIM hi-dr ogênio, ocorre junto aos nó(lulas de grafite. âté 27Z pci-lira zxpe--nas os r\óclulos de 9rafita e:nvoltos por mz\triz ferrít icem revê:larz\m-cuc-:locais de início de feri\largo (Je trincos. Com maiores quianti(]acJcs clc:-

permita tanlt)ént ocorreu início cle trinca junto a nódulos de 9rz\fita\envoltos por matriz perl ít ica.

â presença cle hidrogénio tende a i\lterar o nloclo de futura, de alvaDIar para clivagem, tanto nas arcas de ferrita como de per :lira.

MATRIZ DE PERLITÊ + FASES INTERCELULARES

início de fornlaçgo de trinca\s; na matriz, em amostra\s sem hidrogêio, ocorre junto aos cai't)onetos c fosfatos intcFCQli.tl&Ft::;. â antro

cluçga cle hidrogénio nÊío Fllocliflcou o locztl cle início clc: trincas}.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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TÍTULO PÃG

Í

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lqeprtlsai)t :\ç:ío csqucmát ica das cat'acta'c[iic[a in(]uzic]a flor t\]c]rasiêrlio (í7)

ic:as d e fr &tl.tt"& r'ct at4

ll)iagrama cle energia potcnciixl para o hidi'oaênio no gás c dissol-«viclc} no mc:tal. Ea é i\ ç:nergi clc aclsorç:Ío c: E.m é il energia\ cleilligi-anão (]o t)idrogêr\io no rcticulz\clo (=71cJ/mo1) (21).......... 5

3 Vat-iaçSo (]a concenti i:xç:ío clecle cnsztio mec:ânimo, sc:9ur\clo( fLl;' ) .. H p B H R n n ii ip n nn

hidrngcn io cn\ fi}.:ca(cores cola o t(-;FmF)(:)RloctQ'lcl cle flrcssouyre & Eicrí\ste:if'i

7

xç:So de pai-t ículas de cai-bonecos esfrnlcrocaviclacles. âço í04:i(43).....

idades en\ fi.tRçSo da defornlaç:to.

]e avanço de uma tt'inca por eventos(Áztd) e microclivagem (Zlah)(5:1)...

inca em Funcho (]a preensan de l\idi'c

com ensaios em água, pal'a um fet'ron, corpo-cle-pr ova seno entalhe. (5ç)).

rct9anlento cat:ódico soba'e a diininuiç:pê\ril cl imersos f'et"t'c)s furicl Ócios; c in:-::c-:r

designam d ifet-entes .í-'et'ros -Fi.tndi(]clE

t'c o ]inlitc (]e i'existência e: l:\ {:stt

, poial'izz\(:lclls pol' 2aít) a divet'so= pc)tt ico (6Í).. ....

ateias, po]ai"i::lados a -].OOn\V poi' (]ivc:iÍt i ccl (6].) . . . . .

s na tenacicJzxcle à fFRt:i.tl'H dt: fet'i'os

s soft' e o patas\ar superior da tenacusares ferrÍt ices (9é))......----.-.

s tsobl'e o pata\mar infet'icni- (]ix tcnaciilnrr..ci fprr.Ít ir-nK (9/))......------.

4

5

6

7

8

9

Efeito do hidrogénio na ft"aç:So dc pare ículas de carbonetos csfe--roiclizaclos que desenvolvem rnicrocavidacles. âço í04:i (43)..... 9

Fr aç:ío de área de microcavidades cn\ função da deformaçãoâço 1018(46). . .. . . - - - - -'- 9

l?epresentaç:ío esquemat ica de avanço de uma trinca por eventos su"cessivos de escorregar\cr)to (.Áz\d) ç rüicroclivagem (6ah) (35)... 11

Ângulo derito(53) an

abertura da trio\ca em função {ja pressêiocot g q(1/2.

de t\idrogé"Í2

Fadiga estática registrada com ensaios en\ água, para un] feri'ofundido nodular nora\alisado, corpo'cle-prova seno entalhe. (:i9) Í4

ltnfluência do tempo de carregamento católico sobre a diHliRi.tiçãoclo ] iíititc de resistênciil, pari\ diversos f'erros funcliclos CiFl=e-:HtOS(as letras sobre as curvas designam diferentes feri' os funda(]os,vertabelalV>. (60)......---- . - ---..... Í5

Í2

Efeitos do h idr09êtlio sül)iç:go, em FMF> fc-:rr ít i co (60>

l iRiit e cle r c i st êi'lc i a e: a est r ic -

Corpos-de-prova enta]hados, po]ari=:zx(]os polc:íris. Ferro nodular ferrít ico (6í)..

24t\ a d ivcrso pot en-«Í7

Coippos-de-pr ova n:ío entalhadcJau, poial' i=lxdos atc'inf)os. Ferro noc]u ]ar ]:üt"rít iccl (6].)

i.OOn\V por (iivct'sosÍ7

Í3

Í4

Efeito do ot.ÍR'iQI'o de nÓ(lulas na tenac idade à futura dt:clulares ferrít ices (96)......--.------.

f el'l'c)s lao'

Efeito do nún\ero de nódulos sobre o patas\ar superior da tenacida-de à frz\Lura cle ferros nodulares ferríticos (9é))......--..... 22

Efeito clo Ri.ÍMCFO de nÓdi.tios sobre o pata\mar infericnicle à frz-loura clc} ferros noclulz\rc-:s fc?rrít ic:os (96)

d a t enac i(]a--C.G.

9 e:)

Ng TÍTULO PÁG

Cc)rf)o--cle--prc)vz\ c-:nlprc-'çlaclo par'a. c }-:ilmc: cla !;ccb.iGnc ia clo flroc:c)s;s;o clc: .f'Fê\tt.tF'i\ (99)...aBnHnn nnlPPnnnnn n pnn n nR n nn nBnRnnnnnn cE3

t:ixlogri ficas de fet-ro maleável l:jl«cto e f( ri"o7 fp.-rÍt i,.;\. Pf:;ÜY. Ntt;.l.....

Í7 Está-i.ttUFRS l c:t:ixlográficas dc ferro maleável l:li-eto e fui'i'olar, com nlett:ri= fct'ríticzt. 230X, NitiL]..-

r) o (] u -"29

Í8 [!e::dl.lç:Ío do &]o]]s.Jan\e]\tCJ E (]o ]tnlite c] ru!;ist&ncia con\ c] tel»Pn (]cclacaFlaç.lcm. Feri'o nlalc-:ávc:l preto ferrítico. Liga\ n9 í......... 30

19

2Í

ll)etsei\volt iment o d e

ç: :ío. L i ç.ta nç1 5 .t r tricas si.tpet'faciais di.tFRntc o ensaio (]e t:i'a

3Í

l)ust=nvolvin\cntc3 de tr incas ji.unto aQS RÓdt.tios de 9rafita dut'ailtc nc-:rtsz\io de tra\ç::ío. Ligit ng :i.....- ---.--..... uz

Si.tf)(:tpfície de 'frati.tra (]e col'pc)'c]e--pi-ova (]e ti-açaor coro l\idl'o!;ê'"f'lio. RcgiXo cantra]. FMF', ] jga ng í. íàlvéolos foFM&clCIE:. sobre par-tículas de gra\fita E de self'eto de manganés......-------..... 33

e.c. Si.tpct"flcies de 'FFRti.tt"& de corpos--de--prova de traí:to, cnn) hidi'ogÕ-nio. Rc:çliSes pt?riféricas. Facetas de clivi\aenl, com pre:cloro\inàinciade oriental:ío r ndial a pare ir das partículas de grafit;x. íhs figu-ras mostran} tz\mbén] que c-:ntre as facetas c]e c] i vagem ocorr e clefor-nla.ç.'c} pl'stic.a.eín nulnnna-n plunnnBllP nana l RnHHnunnnn nn nnn :s\l

23 Superfícies de futura den iü. Reg iSo intermed iár ia.no da gr Brita, facetas det Ir elos nódulos de grafite,}os da gt-afina 34

corpos--de--prova de traçam, C:OHi h idi-ooe-"alvéolos (pouco clc$ürivcllvidos;) c'm torcl imagem orientadas raclialrnç=nte. a par

alvéolos a n\çia-clistânc ia entre: náclu-

24 Seqi.lência de futura em amostras sem hidroç3ênio. Matriz Feri'íti-c:a. Sol icitaç:ío crescente:. clc} a até e. â$ figuras müstr:\m a clcSe-:Fi-volviFilcnto de alvéolos em torno de partículas cle gF&'Fita(:'L,b)e de =ulf'eto cje man9anês (c), cona crescia\anta c coi\lescií)lentoa\conlparlhados cle intensa deformação plástica......-------..... 35

í3ac;i.iência de fi"atura da aiwostras com hidrogénio. Matriz fcrrítica. Solicite\çKo crescente cte a até c. âs figuras a e b rnc3:;trará afora\aç%o de fissuras agudas a partir tios alvéo los en\ torno clagrafjta, propagando"se associadas a pedi.lentes níveis de daforn\achopias;rica na matriz...... - - -..... 36

: ti'inc:as. l=ei'i'o nodo.içar fat't'ético, 1.,5Zt;iidência ; cle clcfot'mi\ç:ÊÍo int:c:ns;a zl!; ;oc: ii\clzt

indido nodular com grafite secundái'ia. L.:óclico. alvéolos e clivagem..

i[at' com 11i'a+'ita seca.in(]á]«ia. Liga nç1 8 11;e

cle ixlvéolas sobre- gra'Fita s;c-:c:undatr' izt. - -.

:l'ro no(lutar fe!'t'Ít ico com pai't tci.l l&s de gt1 , 250X. Liga nQ a ...- .

Microestrutura de ferro nocJular ferrÍtico con\ partículas de gra"-fita secundária. rlita1, 250X. Liga nQ 8-...- -..... 37

27

28

29

FFRti.tt-R en} feri'o nodo.içar com !)rafita sc:cl.in(pária. Liga rlQ 8f)idrogêrlio Formação cle alvéolos sabre orafita sc:cundárizt. 37

Futura de ferro fundido nodular com grafite secundáriarIPa. Carregamento catódico. Alvéolos e clivagem.

iga38

Início dc forn\iaç:ía de trincos. Ferra nodo.içar ferrítico, 1,3ZSI,sen\ hidrogénio. Elvidências; cle dcformaç:iÍo intensa zts;soc:iitclzt aopt"ocessodefi''attlra.....nnenneK nBHH n H HBHHn HH HBnH 39

99

Ng TÍTULO PÀG

30 Início clc.: fc\rmztçgo cle trinca\s. Fc-:rro noclulztr ferrÍtico, 1,5ZSI,c:om tlidrc)gêr\io âs figurita mosto-ani a formação clc fissurits t\gi.lclê\sa pai'tir elos a\lvéolos en\ torno da grafite......---- - ...... 39

3Í FoirmixçHo c: propalaçao dc trincos. Ferro HcJdl.tlãt- fcrrítica,;:,EiZSI, $en] f)idrogênio. Dc'forme\ç:ío plá!;rica intens;a associ;tdi\ aopi'osse9uimcnto (]a {:'Fzàti.it'ã. - - " "".

32 ][i\ócio de fot"mixç:io (]e trinchas. Fe]-ro nodular f'eri-ético, 2,t:i;(Si ,.ccDm t)icli-oaênio. Foriüttç::(o clc.: trinca's z\gudz\s, a f)artir Gins ê'llvEicnlos em t:ol-i\o de nódulos dc 9i'agita.

33 Sup(:rficic de ft'&ti.tFÜ de cc)I'pos--de"prcnva tJe traçam, CC}Di hidrogé-nio, cle nodular es c:om clip-'crentes teclres cle sil ócio, Juntc3 à pc:Fi-

el ivagcm em an\bos os materiais, coi\lcle-: ztt"t"itr)c:aitientc) rla l i9i\ con\ hle-:í)cll' tc.:c)t'

fct'ia dos cot-p os'de""pl'c)vaFilãiOF cli.lant idade dc: gt.lrnc:sd e s il íc i o < a ,b ) . . .....

l i ga con\ n e-:Hclt t e.:or42

34 Futuras de an\ostras dc feri'o fundido nodular com grafite sc:cl.in"clária, s;em (i\) c com (b> hiclroçlênia. Verifica-se blue os alvéolosda an\osti cola\ hidi-ogênia aprescntaxnl-se menos profundos...... 44

35

36

37

Formal:ío e cresciiwento de ti' incas em nodular( l io a n g íél>, c om h icli-og ên i o.

feri Ít i co44

Formação c ct'escin\c:nto de trincos Qoi nocJi.tlRf .f'errít ico com grafi-te secundaria (liga ng í8), com hiclrogênio......--- ..... 43

Ferro maleável preto ferrít ico <liga nQ 4) suba\et ido a 5 triata-mentos sucessivos cle clc?capagem {60 min) + =incagam (2mir}). RagiHopro)cima à superfície. Futura intergranular e clivagens...... 46

38

39

Microestrutura de feri o maleável preto com perlita esferoidi=a-clZtn c.çJ(1)<r ia'tZtlnnn nn nnRnnn unnnn nn nnn nn nu nnn nnRn 461

Efeito do tempo de decapagem sobre as propriedades n\ecânicas de-ferro nlê.leável preto, com permita esferoidi=ada, classe Fr4P43007Li9anQ3......----- ----" . --..... 47

40

4Í

Efeito do nível de i-esistêi-toa mecânica sobre a tendência à {'ra--aill açgopor hidrogénio.....-'--- . --..... 48

Fr&tl.tFã de ferro maleável preto (liga nQ3) cona matriz de permita.:sfüroidi=ada. Sem t)iclrogênio. âlvéo'los cm torno da orafita, rde:

partículas de si.ll+'cto cle manganés (ü, canto superior esql.lendo) ecle cz\rbonetos esferoicli=-lados <b)......--- . ----"..... 49

42 Futura cle ferro maleável preto com matriz de permita ç:sferoicli=acla (60 min. clc c)ecz\f)agem). Cona hidrogênjo. Facetas cle cl ivi\gE-:nlorientadas radialmente a partir da grafite, alvéolo sobre particuja de sulfato de manganés (c) e atlvéolos sobre carbono?tos esfç--roidi=ados, a meia-distância entre partículas de grafite. Rç:grãoclet ra.rts çivonnioninnannln lnnan nn IP nnn a n n pn auiln 49

TÍTULO PÁG

43 Mic:rocstruturits; de~ ferros fundidos Rocei.llare:E;, com e tritura"olha)-dc--bc)i", obticlê\s por tri\t:cimento térmico. INOX, cita\l. Sériee}.{pcrií»ental nQÍ (tabu:laXX)......- ---'- -"-..... 3í

44 MicFoc$tFi.ttl.tF&s de fet os #'l.tndidos Roda.tlRl"cs, tratados tem\ica--n)cnt:c, com difererltcls; quz\nt icl;\elas clc: pcrliti\. i.OQX, rqiti;\l. :;ariecl-ipt:i'in\ental ng 2 (tabt1la XX)......- ---"---"------..... 52

45 Miclpo(:stFI.ttuF&s de fet''i-os 'Fi.tl)d idos nn(lu lal'es, bi'i.idos--clc:«-f'ui)d iç:Ío,c:om cliforentes} quer\ticli\eles cle pcrlita. IOQX, Nitatl. Série ç:}.{Flc.:l-imentztl }tQ 3 <tat3ela XX)....,.-"'--.

46 E f' (= i t c] cja ql.t&nt idade dc per l ita sol3re a [Ecli.tçãQ do alon9 tincntocleviclo z\o hidrogénio. Ferros nada'lares. Os ni3meros jl.lato i\osFlontos e}.{perii»cntails indicam o espaçamento interlan\falar da pedita (emum)...... "----"--..... :i5

47 Inicio de formação (ie alvéolo junto à grafite. Liga nQ 11, 27Zrlerlita, sam hictrogênio. Observa-se que o é\lvéollo forma-sc' atper\asjunta a mau'i== ferrítica...... "--- --..... :i6

48 liiício de foi-i\loção de trinca Junto à gl-apita. Liga riQ 11, 27Zpermita, sem hidr09ênio. Evidências cle deforma\çKo plástica acen-t'i.tzàcta.l.nHgín RRn nana lnnnnglnn pn nnnnnPnnnHnn81HRU IHHBHn E'6

49 NuclcaçXo de trinca na fei"fita Junto à grafite, en\ bandats dc de"formação. Li9i\ ng íí, 27Z permita, sem hidrogénio......-..... 56

Coalescimento de alvéolos foro\aços sobre nódu los de grafiteLiga ng íí, E?7Z permita, seno tlidrogêrtio. Intensa clefornlaç::íop lást i ca. . . . . . - - - - - ---.

Pi-opal3açao (]c tt-inca atr aves de regi:Ío de pei-fita,após o (:t'el3cimento Fias áreas de f'c?Frita. Liga rlg íí, 27Z perlita, sem tiiclFa!:iéi---nio......"" -."--- ----'" -""..... 37

52 Ruptura de regj:Ío de permita. A figura a mostra a ft'z\Lura, en(li.lenta na figur a b R ft"Rtt.ttpR corresponde à área (]a direita da foteor:teia, sic-nclo a parte' escluercla a siipeFfíciç:- polidêl cla amostra\Liga nQ íí, 27Z permita, sem hidrogénio«.....--.

33

34

Início de formal:to de trinca na ferrita sobre bandas de clcforma-ç:ío. Liga nQ íí, 27Z perlíta, caril hiclrogênio......------..... 37

P["opagixçac] dc trii]ca na fcrrita. Liga nQ íí, 27Z p(.=i'lira, (:omf)ICll"C)9"r\lCle..H.naHnawnnnwennnHKHSBneannnHneK n HBHHPnHnnnBHn. :'7'

Nódulo de grafite envolto por mau'i= perlítica, na qi.ti;\l nSc) !3c:verifica propagaçiío clE' trinca. Liga [tç! 11, 27Z pc-'rlitii, com hi--clr o9nrl c)BTPnHnn anPP IP gll IPa nnugl nn nnn nlPnnlna n nHulPnH :'t3

Pi'opa9aç:Íc3 de trinca preferencialtnente na nlatring í1, 27Z permita, com hidrogêrtio.

feri ít i ca . L i g::\58

TÍTULO PÁG

37 ProFli\gaç::Ío cle trinca\ têxrübém por colónias; clc permite\, z\pás o crcs-c:imc.:nto prc:fc'rcnciixl c.:t» árcli\s de ferrita. Liga nQ íí, 27;{ fjc-:l-li-ra, con\ hidros3ênia......"""-" - ----"----"-"..... 58

:;9

Cc3alcsçiniento clc alvtío los confinados na {'irrita (a) e trincanlerltc)clE\ fet-rito\ (b). Liga ng i.í, 4::;;í pcrlita, !;cln} hiclrogênlo...... 59

111 1 C} {] t.]C l C] (J er\ i c} .

inca poi' ixl'ç:EI c]c pcl']itz\« 41]Z pet''lira, sc:Di hidi'o$3e--39

llupt ur a de ái'ea c üm p(:rl it:\par ] i t i\ , st:m t) i clragên i o .

Futura alveolar d;x pcrlittx

Foi'nlaçHo (]e alvéolo sol)rc: gl'apita envolta por permita e:- inícioclc ti-irlc:ê\ êl pi\ruir clo i;\lvéo'lo. Llçizt ng í1, 43;í f)c-:dita\, $c.:Fli tiiclFÜgêr\io. Na pat'te supcl'icJr obs;el va-sc {;i.le a tr'irlca íxcorüt)anho o con--torno clãs co16nias clc par l ita, parpertdic:ularntente: ao ci}.{o clc.. trê\-ç:Ío, enquar\to na parte inferior as trincos ocorrer\ a 45o doei}.{o de traçgío.-...--- ----"..... 39

início de foi-mlação (]e tt"ir\c;:ts junto a i)ódu]os de grafite env{)]tospor 'jarrita, associado a pacluenos níveis de deformaçHa rllást ica.Liga nQ íí, 45Z pet"llita, cc3N hidr09ênio..... ---,.... 60

63 Início de formal:ío de trincos Junto a nódulos de grafite envoltospor pe'dita. Liga ng íí, 43;{ permita, com hidr09ênio......... 60

64

67

Início de fora\aç:ío de trirlca na matriz Junto a ntidulos de grafi-te. Liga ng íí, 68Z rlerlita, sem hiclrogênio......-- -..... 6í

Junç:ío de trincos na ferrita. Liga n9 í1, 68Z perlita, sem hidro--çiênio......---"-'---- . .-'--- . --..... 62

Pr opagaç:Ío de: trincos pela par lira, após o seu crescia\anta riasaéreas de: ferrita. Liga ng íí, é)8Z permita, $em hiclr09ênio--.. 62

Incli.is:ío em contorno de células eutet ices. Liga nQ í1, 68Z pedi--ta, E;en] t'licli'ogêniü. rQ:ío sa vc:rifica crescia)anta cle' tFiFiC&s n nê\-Llla;+RHHHH H HnnPnnHnRHaHnn HPnU n nllnnnn nn llnnRnBa nlBHBn (;)q;)

Início de formal:ío de trincos Junto à grafite. Liga ng á.1, 68Zf)edita, com hidrogénio. Bandas de: defornlaç:ío na ferrita(a,b) etrincanaperlita.....----- . ----..... 63

69

70

Propagam:jo de trinca lla matriz perlÍtica, a partir do ttódi.tlo dcçlrafita. Liga r\Q lí, 68Z pc.'dita, com hiclrog8nio......--..... 64

Superfície de futura de cclrpos"de-pi'ova de traí:ío. Ft'atl.ira (]ii"til, com alvéolos sobre partículas cle grafite e em regiões inter-celulares. Liga ng 11, 27Z permita, scm hidi'ogênio.......... él4

7Í Super'Fície de futura dc corpos-de-prova c]e traí:ío. FFRti.tfR (fú-til, com allvéolos !;abre nódullos de grafite e em regi8ç:s lnec:rce-lulares. Liga nQ í3, 24Z per lira, sem hidrogênjo..... .--..... 65

Ng TÍTULO PÁG

72 CI ivaçion\ inclu=ida F)or hiclragênio. Liga nçlíí, 27Z r)c'rlitz\, com tli-c:lrooênio. â agi.trê\ c mostra blue as fac:utt\s de c:liva9em arie-:ntam-slc: raclialnente aflilrtir do!; nódulos...... ----' - -..... 65

73

74

Clivitgem patslz\ndo l)or rcsli:ío intet'cc:lulas!:Ja n9 íí, 27Z fler] it:i\, com fPidFoçJênio.

c om p(:r l it a

Cll iviÀ9ei)\ (: alvéollos FtcJI.]co clç tser]vc)lvidc)s;, (::]]] toipilo da gi';:\fita. L.i--çia rig í3, 24Z pc'rlit:., com f)iclrogênia. â figura b ntcs;trê- a orien-tal:ío r[xdia], z] partir c]o t$Íc]u]o, dzxs; f'acetas (]e cliví;ts.)en\.... 66

75 :;t.l)(:t-Í-'ÍciE (]t;: .fi'atuipa de coi'pos"de--r)Fava cle traçam. Li9Et ng lí,45Z f)aflita, seno ttidrogênio. alvéolos em tordo elos n(;cli.ilcjs clc9i'axf'ita e pequenos :\llvéollos intercelulai-es.....-----.

76

77

78

lqegiSo intercclular cona evidências de futura HlvccnliRF {Ja p(:t"lita. Liga ng íí, 4:iZ permita, semt)idragânio...... -..... 67

C[ ivagen\ en} toi'no (]a.gt-afina Q futura a]vco ]ar da pcr]itaçla ng ].1, 43;í pera ita, com tticlrogênio. Rc:oitíes periféricas.

Li-68

El;upcrfície dc fratur a de corpos--de--prova de traí:ío, re9iKo detransia:ío. Fà]véo]oau, c] imagem e futura a]vea]ar c]a pera itit. LiçlanQíí, 43% permita, com hidr ogênio......--- --..... 69

79

80

].nÍcic) de n\icrocavi(Jades QRi torno de nódulos, clivagem e ft'&ti.Iriaê\lveolar da pcFlitêl. Liga rlç! íl, 6BZ rlerlita, sem t'íidFogêRio. 70

aspectos típicos de fi-atura alveolar da permita, revelando a estritura ]amelar {a$ e com pequenos alvéolos (b). Liga ng lí, 68Zperlita,semhidrogênio......-'- . -'--- ---"-..... 70

83

Ft-&ti.i!''R alveolar da p erl itaÇJan ia.

Liga ng i.i., 6BZ permita, scrl\ hi(]!'o-"7Í

aspectos típicos (ie re9i3es com clivagen\t a, scnt h idr og ên io. . . . - - .

Liga n Q ií, 68Z p er l i --. . 7 Í

Fraturl alveolar (a,b,c,) e clivagem(c,d,c ,) um i'cgi6es de perlira. Liga ng íí, 68Z permita, cona hidrogénio. Observei'"s;c FIAS fi-guras d e e a presença de trincos secundárias cle clivagemr para-lellas às larüellas da estrutura perllítica......'--- --..... 72

84

B7

Fratut-a paralela àes lapelas da permitac om t)iclr ogên io. . . ..

Liga ng íí 6€11Z p erl it a,73

Futura de amostras comi\ 78Z perlit:a, san\ hidr09êr}nQ1.4. CI jvagc:m (a,b) e: frzttura alveolar da r)aflita (c>..

tga73

FFuti.tFR (]e amc)serás após introduz:Ío de hidrogénio. Liga ng 14,78Z permita. Cllvagent (a) e futura alveolar da permita <b).. 74

!3t.lpErflcie de frat:ura (]e corpos"de-prova dc trarão. Liga nQ 12,bruto-.de-funcliç::ío, 43Z F)c'rl ita, agem hidrogénio. [;l iva9c:m e fratu--ra alveolar da per l ita. Trincos seca.indárias de cl ivagnn\ paralc lasàs laniclits da permita (c)...... . ---..... 74

TÍTULO PdG

88 :;uf)c:rfícic: c]c} {'rRtt.lrR c]e coi'pos- c]c-:--rlrova c]e trttç:go. Liç.ii\ rlç! ].2,t)Fulo-de-funcliç:Eío, 4::;Z pari ita, com hiclropênio. alvéolos em torno(]a st-a.f'ítz\e c Itva.ç}(Kn\P'P' Rlt fl len Rn ll n n H nnn pn n 75

89 Superfície: de cot'pos"cJc--},rovix dc traí:io. Lista.nQ 13, t)i'uto--( «-fericlip::(o, 56Z f)c:i'lira, scm hiclrooênio. pàlvéolo; em torno clz\ 9ri;xfita,clivagcn} e ft-&ti.tt-R allvcolat" (3a r)(:dita««.««---"----"-"-"..... 76

9Í

Frzttura dc col'F)o-dc«-pi'ovix clc ti-acha. Liga:\ ng í3, !:1ó;: p)edita,.bruto-.clc- fí..IFlcl iç::Ía, c:on} t) iclrouên io. CI ivztçlcm. 76

F:t'z\ti.ttpH (i]ç: cot'po'(]c)''p]pova (lc t]-iàçaor scn (iR) e cona (t]) F)i(JI'c)11c""nio. Llçla nç! i.4, 84;{ perlitit, bFi.ltO-dQ-fUHcllç::iO. Clivi\gc m-... 77

[::rz\tur a (]e zti.lontra com hidr09ênio. Liga nç2 1.4, 84;( pcr cita, ])i'-.i-to-del-.fur\ctiçil(o. A fra\tuna Flor c livagc'm revê:lê\ ê\ est:rutur a clc"ollh o-.d c--b oi". . .

93

94

Microestrutura da liga nç2 i5, apresentando carbonetc)s e fosf'c:toç;intercelulatre's. 239X, nita1...... ----..... 79

Ni.icleação e propagaçEío de trincos em contornos cjc células eutét i-c:as;. Ir)íc:io cle forrnaç:ío de z\ lvéolos em torno da çirafita. Liga\ rlg15, semhidrc)génio......----" --"- -----"-..... 80

Ni.tc]QiRção e pi'c)pagaçao (]e tinincas en] cont:ol-nc)s cJe CQli.tias c:utet i--cas. Início dc formação cle alvéolos em torno da gFELfit&. Liga ngí5, col\lhidr ogênio......--- - --"-- -'---..... 8í

96 Futura de corpos-de-prova de traçSo de nodular perlÍtico comcarbonetos e fosfatos intercala lares, sc:m {a) e cona (b) hiclrogê-nio. Liga ng í5. Clivagem.....----- --"- --..... 82

Í04

LISTA l)AS TABELAS

TÍTULO P6c;

l

1 1

l l l

[;êlr&ctcrÍE;ticã$ de f'i}.:a\c]ot'c:s}, cm ferro \]fa (2á.)........... 6

Cli\ssii-f'ici\ç:(a dos; fi).{aclüt'c:s ("trapo") (:34)......----..... 6

f<esulti\dos clc: ensztios cle oração ao ar e cm áçiui\. Fer ros noclula-rc:$ te:rnperaclos ü rever\Ócios (S9)......-"- -..... Í4

Concentram:to (]c hidrogénio em f:rios ft.lndidos, at)ás carregam(:ntü CE'LtÓclicc\ (vi\loreau enl cm3/IOOg) (60)...... -----..... 15

[)ecréscin\o má}.:imo do limite de resistência de ferros fundidotsc:in:contos cona carro:lamento catóclico (:37)......--------..... í6

Propriedades mecânicas e caracterítst ices de futura de ferrosfurtciidos com cliferentcs matrizes (77)......---' ---..... 20

Consenti-agita de tensões ji.unto a partículas de 9rafita (97). 23

Composiçiío química das ligas estudadixs......--'-- -..... 25

Caracterizam:ío n)ctajográfica dos materiais estudados....... 26

Ciclos de tratamento tér mica cnlpr egados......---- -..... 27

1:afeito do hidrogénio nas pi'opt'iedadns mecânicas de ferro n\Rica--vel preto ferrítico. Carregamento da hiclrogênia por clecapagenl-Lgn ilol.nnnnn nna n nP lnn pln ullP nnnln pl nnn n nnnHRHn :3el

Efeito (]as condições de carregamento catódico sobre as proprie--c[ac[as íüccÉiriic;\s de ferro ma]c-áve] prato c: f'erro r)oclular, ntatri=fser r it.tca.Hnw p pnnnln nnnnal nnnnnn nn nnlnu pnnHHHnnH :3].

Efeito do Rt.ÍMcfo (]e nódulos sobre a redução do alongamento cau-slEI clc\ rle'llc) h'clrognrl'c).Hes.nnsnnnRen nnnHHnHnnnennnBnH n 37

Ferro fi.aRdidoS nodulares ferrÍticos com diferentes teores deS;i, s;ubn)eticlos a\ carragarüc:nto catódico.....-- ---..... 38

Resultados de p['opriedades mecânicas scn} E comi antro(]ução defiiclr c)gare c)He nana in Bn 1 « nana nnnlrP nnnnnnlna naa 43

Modos; de futura verifica(Jcls nos corpos-de-prova de traí:ío.. 43

Efeitos de tratamentos de decapagem e (]e zincagan\ sobre as pro"priedadas dc' ferro maleável preto ferrítico (liga nQ 4).... 45

V

VI

Vlll

lx

X

XI

Xll

)s nos corpos-de-prova de tr ac:ío. .

pecar)ices scDi E cona intt"o(]uç:Ío de

f'et'míticos com direi'entes teores'\t Q cite Ócl i co. . .

s sobre a i-eduç:ío do alongamento cXlll

Xlv

xv

XVI

XVll

TÍTULO PÁG

XVlll

c l c

ito clo tc:mf>o clc.: clc:capa\9c:n sobre as proprieclaxclesferro maleável prc'to c:om permita es;feroidizada.

lo tér bico C... . . .

mec ârticitçL i g a nç] 3,

47Xlx Efeito

cl c' a\o( z ) . . .

do n ívcl de lh l tlr oçiên i o ,

csistência do mat er ial sotlre aa\val latia atrz\vés clip re-lduç:Ío do

scn $ i b i l ida-«ê l onçtan c'nt o

48xx

XXI

Ferros fundidos nodulares com dizer entes pt-oPorçoes de feri'iti:tc pct'llita (dis;tribuiç:Ío "olho-clc--boi">.... -..... EIO

Propriedades' mecânicas de fei-ros fi.tn(lidos nodo.alar es con\ estru-turas "olt)o-de-boi", sem e com hidr09Bnio. Cafre-'9\mclrlto catádi-

34XXll llesumo das caractcrÍsticals de f'natura de fe]'ros no(]ulares col\

rüatriz cle ferrita {. permita\....---- ..... 78XXlll Ferro fi.tncJido nc)durar pari ético com cai-sonetos e fclsfctos

tercelulares Liga ng í5.

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FRAGILIZAÇZO POR HIDROGÉNIO EM FERROS FUNDIDOS … · R E s tJ iq a Apresenta--se um estudo sobre fr as3ilizaçXo por hidrogénio em ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos