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Propriedades Mecânicas da Liga Multicomponente Cr40Co30Ni30 Produzida por Conformação Mecânica
Fernanda Cunha Puosso, Gustavo Bertoli, Francisco Gil Coury

Última alteração: 2021-02-25

Resumo


Ligas multicomponente são uma nova classe de materiais metálicos caracterizadas por não possuírem um elemento principal, o que garante uma ampla gama de propriedades e elevada capacidade de adequação a diferentes aplicações. Dentro desta classe, as ligas do sistema CrCoNi se destacam por aliarem elevada resistência mecânica e ductilidade, estando entre os materiais mais tenazes já desenvolvidos. Estudos recentes demonstraram que composições não equiatômicas com teores mais elevados de Cromo e estrutura cristalina do tipo CFC seriam capazes de apresentar propriedades mecânicas ainda melhores, devido às elevadas taxas de encruamento inerentes a estas advindas do efeito TWIP (“Twinning Induced Plasticity”).  Após cálculos termodinâmicos e de endurecimento por solução sólida, a composição Cr40Co30Ni30 destaca-se como promissora de aliar elevada resistência mecânica, ductilidade e elevada taxa de encruamento, justificando o interesse em seu estudo.

O objetivo deste trabalho foi produzir um lingote da liga Cr40Co30Ni30, realizar sua caracterização e avaliar o desempenho mecânico sob tração deste material conformado mecanicamente por laminação, buscando interpretar se a taxa de encruamento e a tenacidade são elevadas como o esperado e buscando contribuir com o entendimento do papel do Cr em ligas do sistema CrCoNi para obtenção de ligas multicomponente de elevado desempenho mecânico.

Um lingote foi produzido em cadinho de grafite e outro em cadinho de mulita, ambos vazados em moldes recobertos com zirconita. Os lingotes foram caracterizados pelas técnicas análises de Fluorescência de Raios-X, Difração de Raios-X e de Microscopia óptica e Microscopia Eletrônica de Varredura, na condição bruta de fusão. O segundo lingote foi laminado a quente e foram confeccionados corpos de prova de acordo com a norma ASTM E8/E8M-16A, utilizados para os ensaios de tração, após conformação a frio e recristalização a 1000°C por 30 minutos. Por fim, realizou-se também, em uma amostra retirada das chapas laminadas, uma análise de Calorimetria Exploratória Diferencial, para análise de estabilidade de fases.

O primeiro lingote falhou durante a laminação o que pode ser relacionada à elevada concentração de carbono presente, resultante de uma contaminação no momento da fundição. Apesar disto, o material apresentou microestrutura e características interessantes para estudos de resistência ao desgaste e também foi possível realizar relevantes discussões acerca da sequência de solidificação. Quanto ao segundo lingote, observou-se uma microestrutura monofásica, contendo inclusões de pequena fração volumétrica e dimensões, e os ensaios de tração demonstraram propriedades mecânicas médias muito promissoras e próximas da liga equiatômica de alta pureza: tensão de escoamento de 392 MPa, limite de resistência à tração de 815 MPa e deformação total até a fratura de 0,58.

Foram obtidos dois lingotes da liga Cr40Co30Ni30: o primeiro apresentou contaminação por carbono, o que comprometeu sua ductilidade, mas resultou em microestrutura promissora para resistência ao desgaste; o segundo lingote, apresentou elevado desempenho mecânico, com elevada resistência mecânica combinada a elevada ductilidade, mesmo na presença de inclusões, demonstrando o caráter promissor desta liga.


Palavras-chave


Ligas de Alta Entropia, Conformação Mecânica, Propriedades Mecânicas, Caracterização de Materiais