Influência da limpeza inclusionária na vida em fadiga do aço DIN 54SiCr6 obtido por diferentes tecnologias
Author
Felipe Martins Bonjorni
Advisor
- Advisor Anderson Vicente Borille
Concentration Area
Materiais, Manufatura e Automação
Defense Date
01/02/2022
Thesis Number
78253
Abstract
O presente trabalho tem como objetivo a avaliação da influência de inclusões não metálicas oriundas de duas tecnologias de produção que resultam em diferentes níveis de limpeza inclusionária para o aço mola DIN 54SiCr6, uma rota através de convertedor Linz-Donawitz (LD) com lingotamento contínuo em billet e outra rota via forno elétrico a arco (FEA) com lingotamento contínuo em bloom. Foram realizadas a caracterização e análise através do método PSEM (Particle Scanning Electron Microscope), composto por um microscópio eletrônico de varredura (MEV) e espectroscopia por energia dispersiva (EDS) automatizado, que faz a contagem, identifica posição, tamanho e composição química das inclusões presentes no fio-máquina. Após análise inicial, realizada trefilação e tratamento térmico de têmpera e revenimento por indução do arame, com amostragem para teste de fadiga por flexão rotativa Nakamura, com análise fractográfica em MEV e EDS após testes. As molas enroladas a frio preparadas para teste de fadiga e posterior análise fractográfica em MEV e EDS. Na análise PSEM, o convertedor LD, 97,9% das inclusões eram menores que 3 µm e as maiores inclusões estavam entre 5 e 10 µm não sendo identificada com tamanho maior que 10 µm, enquanto para a rota FEA, 85,2% das inclusões menores que 3 µm e presença de inclusões maiores que 15 µm. O ternário CaO-Al2O3-SiO2 para rota LD apresentou inclusões de composição química tendendo à região da sílica pura. Para FEA presença de inclusões com teores de CaO e SiO2. Teste Nakamura, observado grande dispersão para o resultado de ciclos para fratura, com coeficiente de variação (CV%) para LD de 105,5%. As inclusões com composição química na região de menor ponto de fusão apresentaram menores tamanhos, enquanto as inclusões de 75,5 µm e 98,9 µm, as maiores detectadas durante teste, em uma região de maior temperatura de fusão. CV% para FEA de 59,9% para ciclos para fratura, resultados com menor variação também para o tamanho e distância da superfície. Composição química em ambos os casos similar ao observado no teste PSEM. Teste de fadiga em mola para rota LD com inclusões de origem exógena de alto teor de MgO com alta temperatura de fusão, entre 1600 a 1860 °C, e tamanho de até 185 µm. FEA com baixa dispersão para vida em fadiga, com nenhuma inclusão maior que 100 µm. Duas inclusões de composição química distintas, sendo uma inclusão de silicato e uma de sílica e alumina. Inclusões LD distantes da superfície, embora de tamanho maiores ao FEA. FEA apresentou maior vida em fadiga, menor tamanho inclusionário, embora posição próxima a superfície. Testes utilizados para avaliação e comparação mostraram-se complementares indicando uma tendência para os tipos e tamanhos de inclusões detectadas.
