Efeito da composição e condições de vazamento na microestrutura e propriedades mecânicas do ferro fundido nodular EN-GJS-400-15

Abstract

O presente trabalho foi realizado no âmbito do estágio curricular na empresa DuritCast e teve como objetivo estudar o efeito da composição química do metal líquido e das condições de vazamento na microestrutura e propriedades mecânicas na liga de ferro fundido nodular EN-GJS-400-15. Para tal foram acompanhados os vazamentos de 37 colheres de vazamento da liga através de análises químicas ao fundido e caracterizações mecânicas e microestruturais a amostras obtidas no primeiro e último vazamento de cada colher. Os resultados obtidos permitiram concluir que inicialmente o fundido nos últimos vazamentos das colheres apresentava frequentemente teores em magnésio inferiores aos especificados pela empresa. Para contrariar esta tendência, foram introduzidas algumas alterações ao processo que conduziram a um aumento, por vezes excessivo, do teor de magnésio no fundido e à formação de rechupes durante a solidificação. Este aumento de magnésio no fundido foi compensado por uma redução de até 15 % na quantidade de nodularizante adicionado a cada colher de vazamento, sem perda significativa das características das amostras. Verificou-se também que a maioria dos resultados dos ensaios mecânicos tinham sido influenciados por um arrefecimento demasiado rápido das amostras que, ao favorecer a formação de cementite em vez de grafite, conduziu a elevados valores de tensão de rotura e dureza e a valores de alongamento bastante inferiores aos exigidos pela norma. Estas dificuldades foram ultrapassadas pela utilização de novas moldações que, garantindo um arrefecimento mais lento das amostras, permitiram obter amostras com as características microestruturais e mecânicas pretendidas.

This report was developed within a curricular internship at DuritCast enterprise and had as the main goal to study the effect of the melt chemical composition and the casting conditions on the microstructure and mechanical properties of nodular cast iron EN-GBS-400-15. For that, 37 metal pouring ladles were monitored through chemical analysis of the melt and mechanical and microstructural characterization of the samples obtained in the first and last metal pouring in each ladle. The results obtained allowed to conclude that the melt in the last metal pouring had magnesium contents lower than those specified by DuritCast. To oppose to this trend, changes were introduced in the casting process which have led, in some cases, to an excessive increase of magnesium content in the melt and the formation of solidification cavities. This magnesium increase was compensated by a reduction of up to 15% in the amount of nodulizer added to each pouring ladles without significant loss of the sample characteristics. It was also found that most of the results of the mechanical tests have been influenced by too rapid cooling of the samples which, by favoring the formation of cementite instead of graphite, led to high values of tensile strength and hardness and to an elongation values considerably lower than those required by the standard specification. These difficulties were overcome by the use of new molds which, promoting a slower cooling of the samples, allowed to obtain samples with the desired microstructural and mechanical characteristics