Tratamento térmico de austêmpera em ferro fundido nodular com adições de nióbio e de cromo

O ferro nodular austemperado (ADI) é indicado para aplicações que demandam alta resistência ao desgasteabrasivo. Uma de suas variações é o CADI (Carbidic Austempered Ductile Iron), que contém em sua microestruturacarbonetos eutéticos livres. A adição de nióbio em ferro nodular também resulta em formação decarbonetos, porém mais duros e estáveis do que os carbonetos presentes em CADI. Macroadições de nióbioem ADI mostram-se promissoras. O presente trabalho estudou a influência da adição de nióbio no tratamentode austêmpera. Cinco composições distintas, ferro nodular sem adições, ferro nodular com cromo e ferro nodularcom três adições de nióbio, foram austemperadas a duas temperaturas e cinco tempos distintos. Os valoresde teor de austenita retida foram estimados por metalografia. A adição de nióbio provocou a formaçãode carbonetos primários poligonais, ao passo que a adição de cromo provocou a formação de carbonetos depadrão dendrítico encontrados nas regiões intercelulares. Verificou-se que as adições de nióbio e, mais intensamentea de cromo, aumentam o teor de austenita retida resultante do tratamento de austêmpera, bem comoalteram a morfologia da microestrutura ausferrítica

Effect of Cooling Rate on the Eutectoid Transformation in Compacted Graphite Cast Iron

Differential thermal analysis has been used to characterize the effect of cooling rate on the eutectoid transformation of a compacted graphite iron. The samples were machined out from an as-cast thermal cup, austenitized at 950°C and then cooled to room temperature at various rates within the range 1−55.5°C/min. It was found that even at the highest investigated cooling rate, significant amounts of ferrite could be observed. When comparing the microstructure before and after Nital etching on samples cooled at intermediate cooling rates, it appeared that ferrite formed preferentially along the worms. This is discussed in terms of graphite shape and microsegregation and this latter seems prevalent. Finally, analysis of the thermal records was performed to characterize the temperatures for the start of the stable and metastable eutectoid reactions which confirms the eutectoid transformation sets up in compacted graphite irons as in lamellar and spheroidal graphite irons

Extrema of micro-hardness in fully pearlitic compacted graphite cast iron

For improving the mechanical strength of cast irons, a fully pearlitic matrix is sought by alloying with tin, copper and manganese. This applies in particular to the compacted graphite irons considered here. While average macro- and micro-hardness values were similar for the four fully pearlitic alloys under study, it was found that high copper and low tin content showed some very high maximum micro-hardness values, significantly higher than the corresponding mean. Such values may be seen as hard points in the material that would certainly impair machinability. Discussion of the reasons for these extreme values opens directions for further studie

Sem título em inglês

Apresenta-se um estudo sobre bentonitas brasileiras em areia de moldagem a verde, objetivando-se examinar o seu comportamento com relação à incidência dos defeitos de fundição denominados de \"escamas\" e \"penetração por explosão\", bem como avaliar a sua durabilidade em areia de sistema. São discutidos, com base na literatura, aspectos fundamentais de bentonitas em areia de moldagem e os mecanismos de formação dos defeitos de fundição em estudo. Apresentam-se também informações da literatura sobre bentonitas brasileiras. O trabalho experimental, conduzido principalmente com uma bentonita sódica brasileira comercial, de Boa Vista, Campina Grande, considerada de boa qualidade, revelou que a incidência de escamas e de penetração por explosão é maior com a bentonita sódica brasileira do que com as bentonitas sódicas naturais americana e argentina. Esta alta tendência a escamas da bentonita sódica brasileira seria devido, principalmente, à presença de contaminantes na areia de moldagem (sulfatos e sulfitos, cloretos e amônia) provenientes de diversas fontes (pó de carvão, bentonita, água, etc.). Os contaminantes diminuem a resistência a úmido e verificou-se que este efeito é mais acentuado nas bentonitas sódicas tratadas (brasileira e alemã) do que nas sódicas naturais (americana e argentina). Além disso, as bentonitas sódicas brasileiras de Boa Vista, Campina Grande, Paraíba, possuem maiores teores de cloretos do que as bentonitas argentina, alemã e americana, de modo que é maior a introdução destes contaminantes com o uso de bentonita sódica brasileira. Verificou-se também que a influência de sulfatos (e sulfitos) solúveis e da amônia em diminuir a resistência a úmido poderia ser neutralizada por adição de carbonato de bário. Com relação à penetração por explosão, o comportamento da bentonita sódicabrasileira seria devido à alta permeabilidade da areia de moldagem (provocada pela elevada dispersabilidade desta bentonita) e ao alto fator de explosão (devido à morfologia do filme ligante sobre o grão de areia). A granulometria da areia-base seria a principal variável sobre a qual poder-se-ia, no sentido de minimizar a incidência de penetração, apresentando-se inclusive um ábaco para alteração do módulo de finura, quando da substituição de bentonitas. Os resultados experimentais mostraram também que as bentonitas de Boa Vista, Campina Grande, apresentam durabilidades bastante distintas, sendo que a durabilidade da bentonita brasieira em exame é sensivelmente inferior à das sódicas naturais. Propõe-se ainda um método para estimativa do consumo de bentonitas em areia de sistema, a partir de resultados de ensaios de laboratório.A study about brasilian bentonites in Green sand moulding is presented. The main objective is the evaluation of its behaviour concerning to the incidence of scab and explosion penetration defects, as well as its durability in foundry system sands. The fundamental aspects related to bentonites in Green sand and the mechanisms of the redered casting defects are discussed. It is also presented genral data about brasilian bentonites based on the technical literature. The experimental work was carried out mainly with a good quality foundry grade brasilian sodium bentonite from Boa Vista - Campina Grande - Paraíba. The results showed that the scab and explosion penetration tendency was high when the brasilian sodium bentonite was used, in comparison with natural sodium bentonits, such as the american and the argentine ones. This high scab tendency caused by the brasilian sodium bentonite would be explained by the presence of tramp compounds in the molding sand (chlorides, sulfates and ammonium). This compounds lower the wet tensile strength and this effect is greater in the case of the treated sodium bentonites (brasilian and german) than in the natural sodium bentonites (american and argentine). In addition to this influence, the chloride contento f the brasilian sodium bentonite from Boa Vista - Campina Grande is higher than the amount of this kind of compound in the argentine, american and german bentonites. The results, however, showed that it is possible to supress the mentioned effect of soluble sulfates ammoniun, in lowering the wet tensile strength, by additions of barium cabonate. The adverse effect of the brasilian sodium bentonite, concerning to the high explosion penetration tendency, would be attributed to the high permeability of the molding sand promoted by the high dispersion tendency of this particular bentonite, and to the high explosion factor due to the morphology of the binder film over thesand grains. This high tendency to penetration defects in this case could be minimized IF it is provided na increase of the grain fineness number of the base sand. The available data for the suitable alterations, when the bentonites are to be changed, are presented in a nomogram.The experimental results also demonstrated that the bentonites from Boa Vista - Campina Grande present very different durabilities and that the durability of the tested brasilian sodium bentonite is appreciably lower than the natural sodium bentonites. It is finally proposed a method for estimating the bentonite consumption in foundry sand systems, based on the data resulting from laboratory tests

Sem título em inglês

Apresenta-se um estudo sobre bentonitas brasileiras em areia de moldagem a verde, objetivando-se examinar o seu comportamento com relação à incidência dos defeitos de fundição denominados de \"escamas\" e \"penetração por explosão\", bem como avaliar a sua durabilidade em areia de sistema. São discutidos, com base na literatura, aspectos fundamentais de bentonitas em areia de moldagem e os mecanismos de formação dos defeitos de fundição em estudo. Apresentam-se também informações da literatura sobre bentonitas brasileiras. O trabalho experimental, conduzido principalmente com uma bentonita sódica brasileira comercial, de Boa Vista, Campina Grande, considerada de boa qualidade, revelou que a incidência de escamas e de penetração por explosão é maior com a bentonita sódica brasileira do que com as bentonitas sódicas naturais americana e argentina. Esta alta tendência a escamas da bentonita sódica brasileira seria devido, principalmente, à presença de contaminantes na areia de moldagem (sulfatos e sulfitos, cloretos e amônia) provenientes de diversas fontes (pó de carvão, bentonita, água, etc.). Os contaminantes diminuem a resistência a úmido e verificou-se que este efeito é mais acentuado nas bentonitas sódicas tratadas (brasileira e alemã) do que nas sódicas naturais (americana e argentina). Além disso, as bentonitas sódicas brasileiras de Boa Vista, Campina Grande, Paraíba, possuem maiores teores de cloretos do que as bentonitas argentina, alemã e americana, de modo que é maior a introdução destes contaminantes com o uso de bentonita sódica brasileira. Verificou-se também que a influência de sulfatos (e sulfitos) solúveis e da amônia em diminuir a resistência a úmido poderia ser neutralizada por adição de carbonato de bário. Com relação à penetração por explosão, o comportamento da bentonita sódicabrasileira seria devido à alta permeabilidade da areia de moldagem (provocada pela elevada dispersabilidade desta bentonita) e ao alto fator de explosão (devido à morfologia do filme ligante sobre o grão de areia). A granulometria da areia-base seria a principal variável sobre a qual poder-se-ia, no sentido de minimizar a incidência de penetração, apresentando-se inclusive um ábaco para alteração do módulo de finura, quando da substituição de bentonitas. Os resultados experimentais mostraram também que as bentonitas de Boa Vista, Campina Grande, apresentam durabilidades bastante distintas, sendo que a durabilidade da bentonita brasieira em exame é sensivelmente inferior à das sódicas naturais. Propõe-se ainda um método para estimativa do consumo de bentonitas em areia de sistema, a partir de resultados de ensaios de laboratório.A study about brasilian bentonites in Green sand moulding is presented. The main objective is the evaluation of its behaviour concerning to the incidence of scab and explosion penetration defects, as well as its durability in foundry system sands. The fundamental aspects related to bentonites in Green sand and the mechanisms of the redered casting defects are discussed. It is also presented genral data about brasilian bentonites based on the technical literature. The experimental work was carried out mainly with a good quality foundry grade brasilian sodium bentonite from Boa Vista - Campina Grande - Paraíba. The results showed that the scab and explosion penetration tendency was high when the brasilian sodium bentonite was used, in comparison with natural sodium bentonits, such as the american and the argentine ones. This high scab tendency caused by the brasilian sodium bentonite would be explained by the presence of tramp compounds in the molding sand (chlorides, sulfates and ammonium). This compounds lower the wet tensile strength and this effect is greater in the case of the treated sodium bentonites (brasilian and german) than in the natural sodium bentonites (american and argentine). In addition to this influence, the chloride contento f the brasilian sodium bentonite from Boa Vista - Campina Grande is higher than the amount of this kind of compound in the argentine, american and german bentonites. The results, however, showed that it is possible to supress the mentioned effect of soluble sulfates ammoniun, in lowering the wet tensile strength, by additions of barium cabonate. The adverse effect of the brasilian sodium bentonite, concerning to the high explosion penetration tendency, would be attributed to the high permeability of the molding sand promoted by the high dispersion tendency of this particular bentonite, and to the high explosion factor due to the morphology of the binder film over thesand grains. This high tendency to penetration defects in this case could be minimized IF it is provided na increase of the grain fineness number of the base sand. The available data for the suitable alterations, when the bentonites are to be changed, are presented in a nomogram.The experimental results also demonstrated that the bentonites from Boa Vista - Campina Grande present very different durabilities and that the durability of the tested brasilian sodium bentonite is appreciably lower than the natural sodium bentonites. It is finally proposed a method for estimating the bentonite consumption in foundry sand systems, based on the data resulting from laboratory tests

Sem título em inglês

Apresenta-se um estudo sobre a fragilização por hidrogênio em ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos. O trabalho experimental envolveu ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos com diferentes microestruturas (ferrita, perlita esferoidizada, ferrita + perlita, perlita com fases intercelulares), introduzindo-se hidrogênio por decapagem e por carregamento catódico. Os resultados experimentais permitiram verificar que a introdução de hidrogênio favoreceu a ocorrência de modos frágeis de fratura, modos estes que a microestrutura tenha tendência a apresentar (fratura por clivagem em ferrita e perlita e fratura intergranular em materiais ferríticos nos quais proporcionou-se a segregação de fósforo para contorno de grão). As trincas de clivagem bem como as áreas de fratura intergranular tendem a situar-se em tôrno dos nódulos de grafita. As evidências experimentais indicam que a localização preferencial de trincas de clivagem e de fratura intergranular junto aos nódulos de grafita seria devido, principalmente, ao acúmulo de hidrogênio provocado pela concentração de deformação plástica nestas regiões.A study carried out on hydrogen embrittlement in ductile cast irons and blackheart malleable irons is presented. The experiments were made with ductile cast irons and blackheart malleable irons with different microstructures (ferrite, spheroidized pearlite, ferrite + pearlite, pearlite with intercelullar phases), the hydrogen being introduced by pickling and by cathodic charging. The results obtained have shown that hydrogen promotes the occurrence of brittle modes of fracture, whose modes the microstructures had a tendency to present (fracture by cleavage in ferrite and pearlite, and intergranular fracture in ferritic materials in which the segragation of phosphorus to grain boundaries was promoted). The cleavage cracks as well as the intergranular fracture área were more prone to forma round the graphite nodules. The experimental evidences show that the prefered localization of the cleavage cracks and intergranular fracture around the graphite nodules resulted mainly from the accumulation of hydrogen caused by the concentration of plastic deformation in these areas. Thus, in ductile cast Irons and blackheart malleable Irons, due to the stress concentration effect caused by the graphite nodules, under condititons of previous introduction of hydrogen followed by the mechanical stress, the previous distribution of hydrogen at interfaces or grain boundaries would not be the main factor in hydrogen embrittlement (fracture mode and localization of hydrogen induced cracks). The principal effects would be the concentration of stresses and plastic deformation near the graphite nodules, the contribution of the matrix in redistributing local strains and the tendency of the microstructure to the occurrence of brittle fracture mechanisms. Based on this study some suggestions are indicated for the selection of cast Irons for applications where hydrogen is present