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Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC

Centro Tecnológico – CTC

Departamento de Engenharia Mecânica – EMC

Graduação em Engenharia de Materiais



Relatório de Estágio Curricular I

Período: 08/09/2009 à 18/12/2009

Estagiário: Gabriel Delazari Dias.

Matrícula: 08237016

"Concordamos com o conteúdo do relatório"

Orientador: Thiago Knabben Oenning

________________________

Thiago Knabben Oenning

Florianópolis, dezembro de 2009.




AGRADECIMENTOS

Agradeço primariamente a empresa Granaço, pela oportunidade cedida aos estagiários de se integrar com o ambiente de trabalho e aprender com as pessoas que nesta trabalham, sempre dispostos a esclarecer dúvidas e ajudar. Pela parceria com o curso de Engenharia de Materiais, a Evair Oenning, Presidente Sócio-Gerente e Lírio Dalmônico, Diretor Industrial Sócio-Gerente, pelo grande aprendizado e orientação.

Ao Engenheiro de Materiais e Orientador Thiago Knabben Oenning, por estar sempre presente, direcionando e incentivando experimentos e disposto a ensinar.

Sou grato também a Terêncio Oenning, Fernando Oenning, Carlos Alberto Selinke, Marcelo Mathias, Édio Sieben, , Gilson Nevez, Reginaldo Borges, Vera de Carvalho, Marcelo Borba, Narcizo Alflen, Geovanni Minatti, Osmar Masson e a todas as outras inúmeras pessoas que de alguma forma contribuíram durante o estágio.

A todos os funcionários da empresa, de todos os setores, pela boa vontade no auxilio de duvidas sobre utilidade das peças fabricadas e funcionamento de maquinas. Pela disposição ao esclarecer as funções e procedimentos de suas respectivas áreas de atuação.

Agradeço às pessoas as quais mais conviveram comigo, que me ensinaram, ajudaram e tornaram o período de estágio ainda melhor: Áureo Pedro Lohn, Fernanda C. Brietzig, Jonatas Batista, José Carlos Stellman e Dayse Gonçalves.

Ao Professor e Coordenador de Estágios de Engenharia de Materiais Paulo Wendhausen e aos Professores e Supervisores de Estágios Germano Riffel e Berend Snoiejer que não medem esforços para fazer com que esta experiência seja proveitosa e contribuem tanto à nossa formação como Engenheiros.

Finalmente agradeço aos meus pais, José Pegoraro Dias e Ana Lucia Delazari Dias, e irmão, Guilherme Delazari Dias, pelo apoio e atenção durante todo período de estágio.



SUMÁRIO


SUMÁRIO 4

1– INTRODUÇÃO 5

2 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 6

2.1 – Aço ao Carbono 1030 6

2.2 – Ferro Branco alto Cromo 7

A característica que define o ferro fundido é o teor de carbono acima de 2% nas ligas ferro-carbono, portanto ocorre uma supersaturação da austenita, pois é uma quantidade maior de carbono que a mesma consegue manter solubilizado. 7

3 – CARACTERIZAÇÃO DO FERRO BRANCO ALTO CROMO 10

3.1 – Introdução 10

3.2 – Desenvolvimento 11

3.2.1 – Dureza 12

3.2.2 – Metalografia 12

3.3 – Conclusão 14

4.1 – Revisão Teórica 15

4.3 – Desenvolvimento 17

4.3.1 – Tratamento Térmico 17

4.3.2 – Análises (Pré-Tratamento Térmico) 18

4.3.2.1 – Metalografia 18

4.3.2.2 – Composição química 20

4.3.3 – Análises (Após Tratamento Térmico) 20

4.3.3.1 – Metalografia 20

4.3.3.2 – Composição química 22

4.3.4 – Tamanho de grão 22

4.4 – Conclusões 22

5 – CONCLUSÃO 23

6- REFERÊNCIAS 24

7- ANEXOS 25

Anexo A: Histórico da Empresa 25

Anexo B: Calendário de Atividades 27








1– INTRODUÇÃO


O conteúdo deste relatório visa apresentar as atividades realizadas durante o estágio curricular I, no período de 08 de setembro a 18 de dezembro de 2009 na empresa Granaço Fundição de Ligas Especiais Ltda. O mesmo teve como objetivo principal a melhoria da qualidade dos produtos, realizada através de análises laboratoriais e ensaios mecânicos.

Esta empresa produz peças de aço ligado e Ferro Branco de alto Cr, tendo o estagiário revisado os manuais de procedimentos laboratoriais, como análises de qualidade de areia, tintas, carburantes, ensaio de tração, bem como um projeto em equipe visando o mapeamento das ligas da empresa para um melhor conhecimento das propriedades e uma indicação mais correta ao cliente.

O estagiário atuou principalmente na área laboratorial, porém tendo contato direto e diário com funcionários da empresa de modo geral, e com superiores, em treinamentos e discussões sobre projetos, os quais a participação foi o foco do estágio.

A principal liga envolvida nos estudos e projetos realizados foi ferro branco alto-cromo. Sendo o mapeamento da liga, o foco do trabalho desenvolvido.


2 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Será dada uma breve explicação das propriedades físicas e metalográficas das principais ligas fabricadas na empresa, e suas aplicações.


2.1 – Aço ao Carbono 1030

Os aços comuns ao carbono são caracterizados por apresentarem principalmente Fe-C em sua composição química, com uma concentração maxima de 2,1% de carbono. Outros elementos (Si, Mn, S e P) também podem aparecer na composição, sendo que seus teores não ultrapassem 3%.

O processo de fabricação destas ligas consiste basicamente na fusão de sucata e elementos de liga no forno de indução e o vazamento em moldes de areia de fundição. Este processo diferencia-se da fabricação de FEBAC pois a temperatura de fusão é mais elevada, cerca de 1500°C. Isto ocorre por causa baixo teor de carbono presente na liga.

O processo de desoxidação é de suma importância na fabricação de aços, pois o mesmo diminui a quantidade de inclusões e porosidade nas peças. Esta etapa da fabricação de aços é feita com a adição de desoxidantes (elementos altamente reativos com o oxigênio). O processo é dividido em duas etapas, para que não ocorra a reoxidação do banho em contato com a atmosfera, durante o transporte até o molde.

Na primeira etapa é adicionado escorificante (composto com alto teor de sílica e alumina) ao banho, para o agrupamento e retirada das impurezas, que flutuam na superfície devida a baixa densidade do composto formado. Após a retirada da escória são adicionados os desoxidantes, Al e CaSi.

É importante que a adição dos desoxidantes seja feita na ordem correta, primeiro é adicionado o Al, que é um desoxidante forte, em seguida o CaSi, que é fraco. Essa ordem tem que ser seguida pois o alumínio em contato com o oxigênio forma o Al2O3 que tem uma estrutura acicular, ou seja, torna o material frágil pois concentra tensões. O CaSi por sua vez é responsável pela mudança de estrutura do Al2O3 e a desoxidação do oxigênio restante.

O cálcio reage com o Al2O3 e transforma a estrutura de acicular para esférica, diminuindo assim a concentração de tensões e a fragilidade. Já o Si reage com o oxigênio restante desoxidando o banho e formando o SiO2.

2.2 – Ferro Branco alto Cromo

A característica que define o ferro fundido é o teor de carbono acima de 2% nas ligas ferro-carbono, portanto ocorre uma supersaturação da austenita, pois é uma quantidade maior de carbono que a mesma consegue manter solubilizado.


Os ferros fundidos branco alto cromo são ligas com elevada dureza e resistentes ao desgaste, porem são menos resistentes ao impacto. Isso é ocorre, devido à quantidade extremamente pequena de carbono na forma livre na microestrutura.

O FEBAC, é um ferro fundido com concentrações de Cromo entre 15% e 20%. Este elemento de liga tem grande tendência de formar carbonetos, os quais tem uma elevada dureza e dificilmente solubilizam na austenita. Por este motivo a resistência ao desgaste e dureza são significantemente maiores no FEBAC. Por estas propriedades mecânicas o Ferro Branco Alto Cromo é usado em industrias de mineração, em martelos e pastilhas de moinho.

Estas propriedades estão também relacionadas a microestrutura do FEBAC, que é formada por uma matriz martensítica, e carbonetos de cromo. Na matriz pode conter também austenita retida e perlita, caso haja alguma falha durante o processo de produção ou tratamento térmico. Outros fatores relevantes nas propriedades do material são o tamanho, a morfologia, a distribuição e a inter-conectividade dos carbonetos. Por exemplo, a propagação de trincas é mais difícil em carbonetos hexagonais não conectados e pequenos se comparando com precipitados grandes e conectados, que são um caminho fácil para a propagação de trincas.

Estas características da microestrutura são definidas já no processo de solidificação, e variam conforme os teores de carbono e cromo na liga. Neste mesmo processo irão precipitar os carbonetos primários, que não são modificados por nenhum tratamento térmico. Para um maior entendimento da solidificação é necessário analisar primeiramente o diagrama de fases ferro-carbono.

É importante destacar no diagrama as fases hipoeutética, hipereutética e o ponto eutético, que é ponto onde ocorre a transformação direta de liquido para austenita(γ)+carbonetos. Em uma liga hipoeutética a austenita se solidifica primeiro e depois γ+carboneto. Já as ligas hipereutéticas solidificam antes os carbonetos e em seguida γ+carboneto.

No FEBAC as transformações são semelhantes, porém os carbonetos são de Fe ou Cr. Outro fator que se diferencia, são os teores eutéticos, que variam de acordo com a porcentagem de cromo na liga, como mostra a figura 2.

Observa-se que os teores de carbono na composição eutética diminuem conforme a concentração de cromo aumenta, facilitando assim a produção de ligas hipereutéticas com carbonetos primários.

As ligas hipoeutéticas de FEBAC apresentam em sua estrutura dendritas de austenita e carbonetos eutéticos no estado bruto de fusão. Isso ocorre porque as dendritas de austenita nucleiam primeiro, enquanto o liquido vai enriquecendo de cromo e carbono e, posteriormente, na reação eutética aconteça a transformação em uma mistura de austenita e carbonetos.

Já nas ligas eutéticas as dendritas de austenita não aparecem, pois o metal se solidifica completamente em duas fases apenas, austenita e carbonetos. Nas ligas hipereutéticas nucleiam carbonetos primários - grandes se comparando com os carbonetos eutéticos - e depois ocorre a reação eutética. Esses carbonetos são prejudiciais a tenacidade do material, comprometendo assim sua resistência ao impacto.
As ligas FEBAC são utilizadas em peças que exigem alta dureza, proporcionando resistência à abrasão, como martelos de moagem, revestimentos de jateadores de areia, cilindros de laminação, moinhos e peneiras.


3 – CARACTERIZAÇÃO DO FERRO BRANCO ALTO CROMO

3.1 – Introdução


As ligas de ferro branco alto cromo (FEBAC) são utilizadas para desgaste abrasivo, mas há várias outras aplicações que podem exigir algum tipo de impacto moderado.

O tratamento térmico é a etapa onde se pode modificar consideravelmente a microestrutura e como conseqüência aumentar as propriedades requeridas pelo material. Durante este processo, deseja-se precipitar carbonetos de elevada dureza através da difusão de átomos no estado sólido e formar martensita. Ao submeter o material a uma temperatura onde a austenita é desestabilizada, os elementos dissolvidos nesta fase (Cr, Fe, C) difundem para a formação de compostos do tipo M23C6, ou carbonetos secundários, que são responsáveis pelo endurecimento da matriz.

As condições tradicionais de tratamento térmico são manter a peça a uma temperatura de 970°C por um período aproximado de 6 horas. Entretanto, segundo alguns autores a precipitação ocorre de forma mais intensa quando o tratamento térmico é feito em duas etapas ou patamares de temperatura: a. elevar a temperatura para 700 °C por um período de 6 horas; b. em seguida elevar a temperatura para 970 °C por mais algumas horas. Este novo tratamento, de acordo com os autores, diminui o gradiente composicional das dendritas de austenita e possibilita a precipitação mais homogênea dos carbonetos e, por conseguinte, dureza mais elevada. Pelo fato da maior parte do tratamento com dois patamares ocorrer a uma temperatura bem abaixo do tratamento tradicional, reduza-se o consumo de energia e aumenta-se a vida útil de refratários nos fornos.

Com o intuito de caracterizar as ligas da Granaço, realizaram-se experiências em escala laboratorial verificando qual o tratamento térmico mais adequado para cada peça. O objetivo deste trabalho é conhecer de forma clara as propriedades da liga, podendo assim ter uma melhor indicação ao cliente, conforme determinada aplicação em campo.



3.2 – Desenvolvimento


As ligas FEBAC necessárias para o estudo foram fundidas na empresa de acordo com as especificações internas. Após isso, preparadas de forma a terem o tamanho necessário para a realização das análises, ensaios e tratamentos térmicos.

Cada amostra foi submetida a um ciclo de tratamento térmico diferente das demais, onde as principais variáveis foram o tempo e a temperatura do patamar.

Os tratamentos térmicos padrões para as ligas FEBAC na empresa são a têmpera para atingir a dureza necessária e o revenido para aliviar as tensões micro-estruturais. As amostras foram tratadas conforme mostra o quadro a seguir:
Quadro 1: Especificações dos tratamentos térmicos de têmpera e revenido feitos nas amostras.


TÊMPERA

REVENIDO

Sem patamar a 700°C e patamar final a 940°C por 4 e 6 horas

400°C por 3 e 6 horas

Sem patamar a 700°C e patamar final a 980°C por 4 e 6 horas

480°C por 3 e 6 horas

Sem patamar a 700°C e patamar final a 1030°C por 4 e 6 horas

560°C por 3 e 6 horas

Com patamar a 700°C (5 horas) e patamar final a 940°C por 3 e 6 horas







Com patamar a 700°C (5 horas) e patamar final a 980°C por 3 e 6 horas







Com patamar a 700°C (5 horas) e patamar final a 1030°C por 3 e 6 horas







Conforme o padrão da Granaço, todas as amostras foram resfriadas ao ar forçado, para isso fez-se o uso de dois coolers, um forçando o ar na vertical e o outro na horizontal, garantindo assim a presença de matriz martensítica nas mesmas.


FIGURAS 4 e 5: Dispositivo desenvolvido pelo estagiário para simulação de ar forçado.

Após o tratamento térmico foi feito o ensaio de dureza e análise metalográfica, futuramente, serão realizados ensaios de abrasão e impacto (charpy) apenas nas amostras que apresentaram os melhores resultados.



3.2.1 – Dureza


Para obtenção da amostra que é feita a análise de dureza, a peça foi cortada com cut-off e lixada com a lixa de 50 mesh até que, com a ajuda de um paquímetro, se observe dois planos paralelos, livres de defeitos visíveis na sua superfície e limpos. A amostra então é posicionada de modo que a medição da dureza seja medida em um desses planos. Na Granaço existem dois tipos de durômetros, utilizados conforme a liga da amostra a ser analisada.

No caso do projeto foi feito apenas o ensaio de dureza Rockwell, que é utilizado para ligas mais duras. Neste encosta-se um penetrador de diamante na superfície a ser analisada e a dureza da amostra em HRC é fornecida automaticamente pelo durômetro, baseada na profundidade de penetração de uma ponta, subtraída da recuperação elástica devida à retirada de uma carga maior e da profundidade causada pela aplicação de uma carga menor.

Para o resultado ser confiável, além de a amostra ter uma espessura no mínimo três vezes maior que a profundidade da impressão, é preciso que a máquina esteja sempre calibrada e que o penetrador esteja distante das arestas ou outras impressões.

3.2.2 – Metalografia


Este ensaio tem como objetivo observar a microestrutura do material, possíveis inclusões, poros, ou outras falhas estruturais. Através do mesmo é possível caracterizar, em alguns casos, o tratamento térmico pela qual a amostra passou e possibilita a previsão do comportamento mecânico da peça.

Inicialmente as amostras foram cortadas no cut-off, lixadas com lixas de 50, 100, 320 e 600 Mesh e polidas com pasta de diamante de 3µm numa politriz, sendo lavada em água corrente entre cada uma das etapas para evitar riscos por sujeira ou contaminação de lixas ou panos de polimento. Logo após se fez o ataque químico com o respectivo reagente e as amostras foram secas, observadas no microscópio óptico e fotografadas com aumento padronizado.

Como se pode ver nas figuras abaixo (as fotos são de amostras tratadas em ciclos diferentes), cada tratamento térmico modifica a microestrutura de uma maneira especifica, diferenciando as propriedades mecânicas e as aplicações da liga.


Aumento 100x





Aumento 200x





Figuras 6, 7, 8, 9: Análises das microestruturas com ataque químico (vilela 2%).



3.3 – Conclusão


A caracterização das ligas é importantíssima para um maior conhecimento das mesmas em termos de aplicações diferenciadas. Com isso, é possível apresentar soluções particulares, melhorando a performance do produto e aumentando a confiança dos clientes.

Os ensaios de dureza analisados junto às metalografias mostraram que todas as amostras que foram submetidas a um revenido por 6 horas apresentaram uma dureza baixa, já as peças revenidas por 3 horas apresentaram uma dureza alta, entre 57 e 65 HRC, comprovando assim que o tratamento está aliviando as tensões micro-estruturais eficazmente.

Até o momento, o melhor ciclo de tratamento térmico realizado, visando obter uma melhor resistência a abrasão e uma elevada dureza, foi a têmpera sem patamar e patamar final a 940°C durante 4 horas, seguido por um revenido a 480°C durante 3 horas. A amostra submetida a este ciclo apresentou em sua microestrutura uma matriz martensítica com carbonetos de cromo e carbonetos secundários.

Infelizmente os ensaios de abrasão e impacto, assim como alguns ciclos de tratamento térmico não foram concluídos durante o período de estágio, mas certamente será finalizado com sucesso, garantindo assim um melhor aproveitamento das peças da Granaço.

O trabalho com as ligas FEBAC foi interessante, pois o estagiário pode realizar todos os procedimentos laboratoriais, organizar os resultados e programar os tratamentos térmicos. Conhecendo assim melhor as ligas e os processos de produção e qualidade da empresa.


4 – REFINO DE GRÃO DO AÇO MANGANES AUSTENITICO UTILIZANDO MISHMETAL

4.1 – Revisão Teórica


  • Forno: Lugar onde a carga metálica é liquefeita. O forno utilizado na Granaço parte do funcionamento da indução, onde um campo magnético variável induz correntes secundárias dentro do material, elevando a sua freqüência, fazendo-o chegar à temperatura elevadas.

  • Mischmetal: É uma mistura de elementos, que possui terras-raras, e tem como principal componente o Cério. Atua como desoxidante e refinador de grão.

  • Panela: Recipiente que leva o metal líquido do forno para o vazamento nos moldes.

  • Ferro Manganês Alto Carbono: Mineral que apresenta cerca de 74% de Mn e 9,0 % de C.

  • Dureza Brinell : Utilizado em ligas de menor dureza, como aços. É realizado aplicando uma carga de 3000 Kgf sobre uma esfera de aço tratada termicamente e com 10 mm de diâmetro, fazendo com que esta deixe uma impressão côncava na superfície da amostra. Com a ajuda de um microscópio especial de baixa potência contendo uma escala visível, mede-se então o diâmetro da impressão e de acordo com esse valor obtém-se a medida da dureza em HB consultando uma tabela comparativa calculada por relações entre a carga aplicada e a área da superfície da concavidade.

  • Composição química (espectrométrica): As amostras de corpos de prova são cortadas com cut -off e lixadas com lixa 50 Mesh até ficarem planas, sem qualquer trinca ou defeito visível qualquer tipo de sujeira. Cuidadosamente posiciona-se a amostra na câmara de queima do espectrômetro de emissão ótica, que através da radiação de luz emitida pelos átomos da amostra depois de excitados, fornece a composição química em poucos segundos.

  • Tinta Magnesita: Por ser uma tinta que possui características isolantes, é usada para revestir moldes de aço manganês, evitando a reação metal molde (vazamento do aço Mn dá-se a temperatura acima dos 1430 ºC).

  • Metalografia: Preparação de uma amostra do metal a ser analisado. A preparação ocorre retirando-se a amostra sem mudança microestrutural, onde é efetuado o lixamento com diferentes granulações: 60,100 ,320 e 600 Mesh, e após o polimento. O ataque químico ocorre por ácidos, revelando a microestrutura para micrografias e observação no microscópio.

4.2 – Introdução

A pesquisa foi realizada em uma liga conhecida na empresa como Mn suporte, mais conhecido como aço manganês austenítico. Tal liga recebe esse nome pois atua como suporte para uma pastilha de Ferro Branco Alto Cromo.

Para que o Mischmetal seja adicionado á liga, deve-se saber sua composição química, para não haver erro de liga (composição química errônea).

Quadro 2: Composição química do Mischmetal.


Elementos

Especificado

Encontrado

Terras raras

98% mínimo

98,00 %

Ce

50 á 56 %

54,00 %

La

22 á 30%

23,50 %

Nd

12 á 18%

15,50 %

PR

1 á 5 %

5,00 %

Fe

2 % máximo

<2,00 %

O Cério (Ce, elemento principal do Mischmetal) é um elemento altamente reativo tanto com oxigênio como também com o enxofre. É extremamente eficaz como dessulfurante, e transforma o enxofre residual contido em aços e ferros fundidos em inclusões do tipo III. Inclusões essas conhecidas por terem baixa deformabilidade, aumentando assim a resistência ao impacto e a ductilidade do material. O fato de formar grandes inclusões (ceróxidos), se utilizado em quantidades elevadas é a desvantagem do uso do Mishmetal. Acredita-se que estas inclusões sejam resultantes de uma combinação com substancias do molde, ou pela reoxidação do aço.

Outra vantagem da aplicação do Mishmetal é sua eficiência no refino do grão. Se adicionado na quantidade correta e no momento adequado durante o banho, o Mishmetal faz com que a velocidade de nucleação seja maior que a de crescimento dos grãos, assim sendo, diminui o tamanho de grão, e conseqüentemente aumenta a resistência mecânica do material.

4.3 – Desenvolvimento


A preparação da experiência mostra o que foi utilizado para desenvolvê-la. O que difere entre as duas amostras é a desoxidação, onde o Mn Suporte padrão é feito segundo instrução de trabalho desenvolvida na empresa e com base em literaturas sobre fundição.

NOTAS

  • O Mn Metálico é o mineral de manganês com pureza de 96,3 %.

  • A massa de Mischmetal foi adicionada conforme prática de outras fundições, que utilizam 0,3 Kg / tonelada de metal fundido. Conforme cálculo, seria adicionado 0, 251 Kg, mas houve um pequeno acréscimo de 0, 009 Kg.

  • O vazamento do metal líquido fez-se em molde feito pelo processo coldbox com duas demãos de tinta Magnesita.

  • A temperatura de vazamento dos dois corpos de prova foi praticamente constante, sendo que a panela sem Mishmetal foi vazada a 1450°C, mas o corpo de prova foi vazado depois de 2 moldes, enquanto a panela com Mishmetal foi vazada a 1430°C, e o vazamento do corpo de prova ocorreu logo após o primeiro molde, mantendo assim as temperaturas constantes, já que a perda de temperatura do banho é da ordem de 20°C/min



4.3.1 – Tratamento Térmico


O tratamento térmico padrão para as peças de aço manganês na empresa é a solubilização. Os dois corpos de prova, mais especificamente, foram aquecidos por 8 horas, ficaram no patamar por 4 horas á uma temperatura de 1080°C e seu esfriamento ocorreu em água.

A solubilização consiste em aquecer o metal a temperatura geralmente entre 1000°C e 1100°C, seguido de resfriamento tão rápido quanto possível até a temperatura ambiente, garantindo a presença da fase austenítica e dissolvendo os carbetos. Assim, o máximo de C fica retido em solução sólida metaestável. Essa operação visa obter dutilidade e tenacidade do aço.



4.3.2 – Análises (Pré-Tratamento Térmico)


Foi realizada a comparação das micrografias do aço manganês, para observar o tamanho dos grãos, na peça com e sem Mishmetal. Usualmente não se dá muita importância em ver a micrografia de aço manganês antes do tratamento térmico, devida a presença dos carbonetos da solubilização, os quais são eliminados com o tratamento térmico. Como o projeto foi comparativo, foi feita a análise metalográfica das peças, observando assim o tamanho dos grão nas amostras .

4.3.2.1 – Metalografia


O ataque micrográfico foi realizado com nital a 2 % e a micrografia foi realizada com 100 x de aumento. Praticamente nenhum calor foi gerado na preparação da amostra, e o avanço de corte do disco de Carbeto de Silício foi devagar.

O ataque químico do aço Mn é muito difícil, pois a oxidação do manganês causada pelo oxigênio presente no ar acontece de maneira muito rápida. O ataque químico da amostra com Mischmetal apresentou bastante dificuldade.

Abaixo, seguem as metalografias comparativas das peças de Mn Suporte padrão, com e sem Mischmetal, antes do tratamento térmico.



COM ADIÇÃO DE MISCHMETAL (Aumento 100x)





Centro Periferia


SEM ADIÇÃO DE MISCHMETAL (Aumento 100x)





Centro Periferia

Figuras 10, 11, 12, 13: Análises da microestrutura com ataque químico (Nital 5%).

Observa-se que as amostras apresentam uma estrutura austenítica, com alguns carbonetos, principalmente nos contornos de grão, oriundos do resfriamento lento, ocorrido ao ar calmo.

Além disso, é visível que a periferia das peças apresenta grãos menores que no centro, o que já era esperado em função da maior extração de calor na superfície da peça.

4.3.2.2 – Composição química


Após a adição dos desoxidantes, foi feita a análise da composição química e as amostras apresentaram-se dentro dos parâmetros da norma ASTM 128.

4.3.3 Análises (Após Tratamento Térmico)


Agora, já com a matriz austenítica e microestrutura formada, analisam-se as micrografias e composição química, para chegar em conclusões plausíveis.

4.3.3.1 – Metalografia


A matriz formada é a austenítica sem incidência de carbonetos, devido ao resfriamento rápido feito em água. Abaixo seguem as analises metalograficas dos aços manganês austeníticos com e sem Mishmetal.



COM ADIÇÃO DE MISCHMETAL (Aumento 100x)





Centro Periferia


SEM ADIÇÃO DE MISCHMETAL (Aumento 100x)





Centro Periferia

Figuras 14, 15, 16, 17: Análises da microestrutura com ataque químico (Nital 5%).

Pode-se notar a presença de inclusões nas amostras, isso indica que o aço está “sujo”, ou seja, contem impurezas que afetam seu desempenho. A amostra com Mischmetal não apresenta oxidação forte, pois as micrografias foram retiradas imediatamente após o ataque químico.

Observa-se também, que o tratamento térmico de solubilização causou um aumento no tamanho de grão comparando com as amostras ainda no estado bruto de fusão.

4.3.3.2 – Composição química


Após o tratamento térmico, foram feitas as análises das composições químicas, e ambas as (Mn Suporte padrão e Mn Suporte com Mischmetal) ainda mantiveram-se dentro dos parâmetros da norma ASTM 128.

4.3.4 – Tamanho de grão


O tamanho de grão foi especificado conforme norma ASTM E 112, em que o material deve ser observado com aumento de 100 x.A comparação foi visual.

Quadro 3: Tamanho de grão austenítico segundo especificação da norma ASTM.

Aço Manganês Austenítico padrão da Granaço

Aço Manganês Austenítico com adição Meschmetal

1

3

4.4 – Conclusões


Não houve nenhum problema de liga nas amostras utilizadas, como aumento de Si, Mn e Cr, pois o Mishmetal possui praticamente apenas elementos da série dos lantanídeos.

Todos os elementos da liga mantiveram-se dentro dos limites da norma ASTM 128.

Em relação ao refino de grão, o Mishmetal funcionou com agente nucleante, criando assim uma melhor condição para a formação dos grãos. Atuando como tal, foi formada uma granulação mais refinada, tanto na superfície quanto no centro da amostra.

Também foi observado durante o experimento que foi promovido o aumento das propriedades mecânicas da liga, o que pode ser avaliado pela equação de Hall-Petch:




A qual mostra que quanto menor o tamanho do grão(d), maior a resistência mecânica(σ), sendo que (k) uma constante.

Outra vantagem no uso do Mishmetal é que com o refinamento da estrutura, o material fica mais homogêneo, facilitando assim a nucleação e diminuindo o numero de peças reprovadas pela qualidade.

As micrografias mostraram o grão de austenita, e também algumas inclusões,o que mostra que o aço contem impurezas, mas nenhuma no contorno de grão. Não houve nenhuma formação de perlita, pois a peça analisada é fina e o resfriamento ocorreu rapidamente, não havendo expulsão do carbono para fora da austenita.

5 CONCLUSÃO


O estágio na empresa Granaço foi extremamente gratificante. Estar atuando em uma empresa que dá tanta liberdade e atenção aos estagiários proporcionou um conhecimento muito amplo, sobre o processo em uma fundição e também relacionamento profissional em geral.

O convívio com pessoas de vários setores, reuniões semanais, e treinamentos foi muito importante para entender o funcionamento da empresa e aprender como se postar em um ambiente profissional. Além disto, observou-se como o trabalho em equipe pode solucionar problemas e trazer melhorias ao produto final.

Ficou explicito como a Engenharia de Materiais está relacionada a várias situações, e como a leitura e o estudo durante o estágio auxiliam o processo de execução, apresentação de trabalhos e na própria imagem de confiança transmitida aos outros funcionários.

Durante a pesquisa feita com o ferro branco alto cromo muito conhecimento foi incorporado. Uma que mesmo buscando em literaturas, a teoria nem sempre corresponde a pratica, e sempre que há a interferência de diversos fatores, os dados coletados são de baixa credibilidade. Alem disto, foi ressaltado que para fazer qualquer projeto ou pesquisa é preciso ter um planejamento, para que os dados sejam coletados de maneira padrão, aumentando assim a confiabilidade da pesquisa.

O estágio não só foi responsável pelo amadurecimento teórico e profissional, mas comprovou como o modelo do curso é um exemplo a ser seguido.

6- REFERÊNCIAS





  1. Acesso em 27 de 11 de 2009, disponível em http://www.granaco.com.br

  2. Callister Jr., W. D. (2002). Ciência e engenharia de materiais uma introdução. Rio de Janeiro: LTC.

  3. Chiaverini, V. (2002). Aços e erros undidos. São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais.

  4. Colpaert, H. (1974). Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. São Paulo: Universidade de São Paulo.

  5. Faco, R. J. (2005). Levantamento das inclusões dos principais tipos de aço produzidos em aciaria do tipo LD. São Paulo: Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

  6. Nazar, A. M. (1989). Introdução à mecânica de fratura. São Paulo: Unicamp.

  7. Souza, S. A. (1982). Ensaios mecânicos de materiais metálicos: fundamentos teóricos e práticos. São Paulo: E. Blusher.

  8. Sturla, A. E. Metalografia- Tratamientos termicos y ensayos mecânicos: Ensayo de traccion. Buenos Aires: AEME COOPESING.

  9. Vários. (1991). ASM Metals HandBook- Volume 12: Fractography. ASM International.

  10. Vários. (1991). ASM Metals HandBook- Volume 4:Heat Treating. ASM International.

  11. http://www.territorioscuola.com/wikipedia/pt.wikipedia.php?title=Austenita

7- ANEXOS

Anexo A: Histórico da Empresa


A Granaço Fundição Ltda, é uma empresa com tecnologia moderna, fundada em 1993, para oferecer novos padrões de qualidade e produtividade, atendendo as demandas de um mercado cada vez mais exigente e competitivo.
Destaca-se no mercado por oferecer fundidos em ligas especiais que englobam ferros e aços resistentes à abrasão, ao impacto, ao calor, à corrosão e outros para construção mecânica com boa usinabilidade.
A empresa objetiva atender os mercados de mineração, cimento, metalurgia, máquinas e equipamentos, químico, petroquímico, cerâmico, ferroviário, entre outros.
Dispõe de linha própria de produtos voltados para empresas que utilizam em seu processo produtivo moinhos de martelos, barras, rolos, desenvolvendo peças de reposição, com engenharia própria, que proporcionam as melhores alternativas de custo benefício ao usuário. São atendidas as empresas de corretivos de solo, fertilizantes, cal, argamassas, cerâmicas e outras do gênero.

Suas instalações estão localizadas no Distrito Industrial de Joinville, em ampla área, próxima a rodovias federais e estaduais, dispondo de toda a infra-estrutura de transportes, energia, água e esgoto. Construída em conformidade com os regulamentos e normas ambientais e padrões de segurança no âmbito municipal, estadual e federal, estando inclusive em fase de ampliação durante o estágio.

O sistema de produção é composto de fornos de fusão por indução e processos de moldagem em areia verde, “cold box” e cura frio e macharia em “cold Box” e CO2. Os sistemas de moldagem são mecanizados e controlados por CLP e são providos de equipamentos antipoluição.

A qualidade dos produtos fabricados pela Granaço é assegurada por controles em cada fase do processo, dimensionados para atender as exigências de qualidade cada vez maiores do mercado. Os controles são realizados por espectrometria ótica, microscopia, ensaios mecânicos, destrutivos, não destrutivos, metrológicos, análise de materiais de processo e de matéria prima. A Granaço investe na segurança, estudo e reconhecimento dos seus empregados, em equipamentos de análise e controle da produção, na integração entre os funcionários e em qualidade, acima de tudo, sendo certificada pela ISO 9001:2000 desde 2006.


A
nexo B: Calendário de Atividades



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