Avaliação da influência da adição de diferentes teores Sr e Ti e de diferentes ciclos térmicos sobre a microestrutura e o comportamento mecânico da liga de Al fundida A356

Abstract

As ligas Al-7%Si-0,3Mg (A356) por ter excelente combinação de propriedades, como baixa contração de solidificação e uma boa fluidez, alta resistência ao desgaste, tem grande aplicação nos desenvolvimentos de produtos no setor automotivo e aeroespacial. Falhas em campo apresentadas por estas ligas estão associadas à baixa tenacidade e alongamento, proporcionados por defeitos de fundição (poros, rechupes) e microestrutura inadequada (silício em placas, presença de escrita chinesa e intermetálicos ricos em ferro). Neste trabalho são avaliadas mudanças na composição química, no uso de modificadores e refinadores, bem como no tratamento térmico, em duas séries de experimentos, com o objetivo de se atingir as propriedades mecânicas especificadas com 250 MPa de limite de resistência à tração e 8% de alongamento. Na série de experimentos 1 foram utilizados os seguintes parâmetros: aumento do teor dos elementos químicos Mn e Mg em relação a composição química base e ciclo térmicos T6 e T64. Na série de experimentos 2 foram utilizados os seguintes parâmetros: aumento do teor de modificador (Estrôncio) e refinador (Titânio-Boro) e variações no tratamento térmico T6, aumentando a temperatura de precipitação de 160°C para 235 °C. Nas duas séries de experimento as amostras foram caracterizada por Microscopia Ótica (fases presentes, espaçamento interdendrítico), por dureza HB, por ensaios de tração. Os resultados indicam que na primeira série de experimentos apresenta uma maior quantidade de intermetálicos a base de Fe. Na segunda série de experimentos verificou-se uma melhora na modificação do Si pelo maior teor de Sr. Em ambas as séries de experimentos foram alcançados os valores de resistência mecânica, mas não se alcançou o valor de alongamento desejado. Podem explicar este fato a presença elevada de intermetálicos de ferro associada a presença de poros e microrrechupes nas duas séries de experimentos. Os melhores resultados de resistência mecânica e alongamento foi alcançado na série 2, ciclo térmico T6 normal com a temperatura de precipitação de 160°C e maiores teores de Sr.

The Al-7%Si-0.3Mg (A356) alloys, for having an excellent combination of properties, such as low solidification shrinkage and good fluidity, high wear resistance, have great application in product developments in the automotive and aerospace sectors. Field failures presented by these alloys are associated with low toughness and elongation, provided by casting defects (pores, shrinkage) and inadequate microstructure (silicon plates, presence of Chinese writing and iron-rich intermetallics). In this work, changes in the chemical composition, in the use of modifiers and refiners, as well as in the heat treatment, are evaluated in two series of experiments, with the objective of achieving the specified mechanical properties with a tensile strength limit of 250 MPa and 8% of stretching. In the series of experiments 1 the following parameters were used: increase in the content of the chemical elements Mn and Mg in relation to the base chemical composition and thermal cycle T6 and T64. In the series of experiments 2 the following parameters were used: increase in modifier (Strontium) and refiner (Titanium-Boron) content and variations in the T6 heat treatment, increasing the precipitation temperature from 160°C to 235°C. In the two series of experiments the samples were characterized by Optical Microscopy (phases present, interdendritic spacing), by HB hardness, by tensile tests. The results indicate that in the first series of experiments there is a greater amount of Fe-based intermetallics. In the second series of experiments, there was an improvement in the modification of Si due to the higher Sr content. In both series of experiments, the mechanical strength values were reached but the desired elongation value was not reached. This fact can be explained by the high presence of iron intermetallics associated with the presence of pores and micro shrinkage in the two series of experiments. The best results in mechanical strength and elongation were achieved in series 2, normal T6 thermal cycle with a precipitation temperature of 160°C and higher levels of Sr.