Microstructural analysis and mechanical properties characterization in a set of commercial nodular cast iron

Abstract

O ferro fundido nodular tem sido comumente aplicado na indústria e diversas aplicações de engenharia devido ao baixo custo de produção e a similaridade das propriedades mecânicas quando comparadas aos aços carbonos corriqueiramente utilizados. As propriedades mecânicas do ferro fundido nodular são extremamente dependentes da sua microestrutura e também das características dos nódulos de grafita. Desse modo o principal objetivo foi avaliar e caracterizar o ferro fundido nodular das classes GGG40, GGG 60 e GGG70, sem a presença de tratamentos térmicos. As amostras foram retiradas de blocos e barras sem utilizar o processo de fundição em bloco Y. As propriedades do material foram determinadas através testes mecânicos como ensaio de tração, dureza, efeito Bauschinger e fadiga de baixo ciclo. Foi executada por meio de microscopia ótica a análise da microestrutura do material, de forma a avaliar o padrão de grafita, e posteriormente a quantificação de cada fase presente na amostra. Com o intuito de auxiliar a análise microestrutural, uma rotina baseada em segmentação de imagem foi desenvolvida. A metodologia possibilitou avaliar a influência da microestrutura em relação à posição do espécimen no bloco fundido, e também comparar com as propriedades de corpos de prova retirados de barras circulares. Os resultados comprovaram que a microestrutura, principalmente a densidade de nódulos de grafita no material, tem efeito na resistência do material, sendo assim necessárioum controle adequado do processo de fundição para garantir as propriedades especificadas. As propriedades mecânicas dos corpos de prova retirados diretamente do bloco e das barras sem a fundição do bloco em Y apresentaram resultados desconformes com as propriedades disponíveis nos padrões usuais e na literatura. Essa diferença reforça que os ferros fundidos podem sofre alterações mecânicas por conta de alterações no processo de fundição, confirmando a importância de averiguar as características do lote fundido antes da aplicação mecânica do material. Por fim a rotina desenvolvida para a análise da microestrutura foi capaz de quantificar as fases e as propriedades da grafita de cada corpo de prova analisado.