Desenvolvimento de ferros fundidos multicomponentes através da abordagem de ligas de alta entropia

• Autor(a) principal: Pasini, Willian Martins
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/251667
• topic: Ferro fundido branco; Ligas metálicas; Resistência ao desgaste; High entropy alloys; High chromium cast irons; Solidification; Wear resistance

O conceito de ligas de alta entropia (LAEs) expandiu os limites da metalurgia e instigou a exploração de uma nova gama de composições químicas para desenvolvimento de novos materiais. Atualmente, lingotes de LAEs já são obtidos através de processos de fusão convencionais, por outro lado, é necessário descobrir novas aplicações para esses materiais e reduzir custos de suas rotas de fabricação. Os Ferros Fundidos Branco Alto Cromo (FFBAC) provaram ser um material eficaz para aplicações em ambientes agressivos, onde a resistência `a abrasão, erosão, e corrosão são necessárias. Esta elevada resistência ao desgaste deve-se `a fração volumétrica de carbonetos duros nos FFBAC. Desta forma inspirado nos conceitos de LAE, o objetivo desta investigação é a modificação de um FFBAC, através da adição de outros elementos, em elevado percentual atômico, para formação de carbonetos (V, Mo) e elemento ligante a matriz (Ni), para desenvolver uma nova classe de ferro fundido branco, chamada de Ferro Fundido Branco de Alta Entropia (FFBAE) capaz de ser produzido sem o uso de atmosfera controlada, e que apresente elevada resistência ao desgaste. Avaliou-se o comportamento de solidificação, caracterização microestrutural e, características de desgaste destas novas ligas. Para compreender completamente os efeitos das adições de V, Mo, e Ni na sequência de solidificação, foram coletados Curvas de Resfriamento Contínuo/Assistidas por Computador (CRC/AC) para as ligas. A análise por difração de raios X e, técnicas de microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas para caracterização química e cristalográfica das fases presentes. Para a avaliação da influência das adições de liga, e do tratamento térmico no comportamento de desgaste, realizaram-se testes de desgaste por deslizamento a seco nos FFBAE, configuração esfera-sob-plano, para determinar o volume desgastado, taxa de desgaste linear, taxa de desgaste específica (κ), e coeficiente de atrito como variáveis de resposta. Os resultados mostraram que entre as adições feitas (V, Ni e Mo) as adições de Mo apresentam influência mais significativa nas Tliquidus, TM7C3-eutetico, e Tsolidus. Quanto a microestrutura as adições dos elementos formadores de carbonetos levou um refino microestrutural e precipitação de novos carbonetos. Quanto ao desempenho em desgaste, as adições de conjuntas de V, Mo e Ni aumentaram a resistência ao desgaste das ligas, sendo a contribuição do V e Mo as mais significativas para a melhora no desempenho. No conjunto hipoeutético a adição do elementos acarretou em um redução média de 55% na κ, já para o conjunto hipereutético ocorreu uma redução de 39% na κ. Esses resultados indicam que é possível a utilização de conceitos de LAE para obtenção de novos materiais com composições químicas inéditas produzidas através de rotas de produção de fácil industrialização. Nesse contexto as adições de elementos formadores carbonetos `as ligas Fe-Cr-C juntamente com o refinamento de carbonetos, representam uma estratégia promissora para a melhora do desempenho de desgaste.