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Tipo do documento: Dissertação
Título: Propriedades mecânicas a altas temperaturas de ferros fundidos cinzentos aplicados a cabeçotes de motor a diesel
Título(s) alternativo(s): Mechanical properties at high temperatures gray cast iron applied to diesel engine cylinder heads
Autor: Gasparin, Heloíza Döering
Primeiro orientador: Verran, Guilherme Ourique
Primeiro coorientador: Guesser, Wilson Luiz
Resumo: Este trabalho de pesquisa apresenta os efeitos de elevadas temperaturas e do tempo de exposição sobre as propriedades mecânicas do ferro fundido cinzento de matriz perlítica, material comumente aplicado a cabeçotes de motor a diesel. Foram avaliados três ferros fundidos da classe FC300, com diferentes percentuais de molibdênio e diferentes mecanismos de endurecimento. Dois dos materiais possuem diferentes teores de molibdênio e o terceiro contém teores de molibdênio desconsideráveis, no entanto, possui grafita refinada. Ensaios de tração até ruptura a quente foram realizados em corpos de prova com diâmetro de 10 mm, usinados de um pino bruto de 30 mm de diâmetro. Os ensaios de tração foram realizados a frio (temperatura ambiente) e a quente (200°C, 300°C, 350°C, 400°C, 450°C, 500°C e 550°C). Os tempos de exposição a elevadas temperaturas, após homogeneização térmica do material, foram de 0 (padrão), 60 e 90 minutos. As amostras com o maior percentual de molibdênio (0,27% em peso) apresentaram melhores propriedades mecânicas para as condições de elevada temperatura. À temperatura ambiente, o material com grafita refinada teve valores de resistência à tração mais elevados em relação aos outros dois materiais. As propriedades mecânicas de microdureza, tensão de escoamento 0,2% e deformação específica complementaram a análise do comportamento destas propriedades à elevada temperatura. De acordo com os resultados obtidos, a redução na resistência mecânica com a elevação da temperatura é atribuída à ocorrência de decomposição da perlita, como resultado da difusão do carbono vindo da cementita migrando à grafita, que é o responsável pelo aumento da quantidade de grafita no material. As análises metalográficas evidenciaram a ocorrência deste fenômeno. Aumentos no tempo de exposição a temperaturas elevadas também contribuíram para a degeneração da perlita. Toda avaliação microestrutural se deu por análise de percentuais 14 de grafita, cementita e tamanho da grafita a diferentes temperaturas de ensaio, bem como diferentes tempos de exposição à elevada temperatura.
Abstract: This investigation study shows the effects of high temperatures and exposure time on the mechanical properties of one perlitic gray cast iron commonly applied to diesel engine cylinder heads. The effects were evaluated in samples which come from three different cast irons, FC300 class, with different percentages of molybdenum and different hardening mechanisms. Two of them have different amounts of molybdenum and the third did not have significant amounts of molybdenum, however, have refined graphite. The high temperature rupture tensile tests were performed on specimens with 10mm diameter, machined from bars 30mm diameter. The tests were performed at room and high temperature (200°C, 300°C, 350°C, 400°C, 450°C, 500°C and 550°C). The exposure times at elevated temperatures, after material heat homogenization, were 0min (default), 60min and 90 minutes. Samples with highest percentage of molybdenum (0.27 wt%) had the best mechanical properties for high temperature conditions. At room temperature, the material with refined graphite had higher strength resistance values when compared to the other two materials. The mechanical properties evaluated by measurements of microhardness, yield strength (0.2%) and specific strain complement the behavior analysis of these properties at elevated temperature. According to the obtained results, the stress strength decreases with the temperature incrementing. This is attributed to the pearlite matrix decomposition occurrence as a result of the carbon diffusion process. The Carbon from cementite goes by diffusion to the graphite, which is the responsible for the increase graphite percentage in the material. Metallographic analyzes indicate the occurrence of this phenomenon. Increases in high-temperature exposure time also contributed to the perlite degeneration. All microstructural evaluation were made by analysis of cementite and graphite percentage, graphite size for different test temperatures and different times of exposure to high temperature. 16
Palavras-chave: Ferro fundido cinzento
Perlita
Temperaturas elevadas
Propriedades mecânicas
Gray cast iron
Perlite
High temperatures
Mechanical properties
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade do Estado de Santa Catarina
Sigla da instituição: UDESC
Departamento: Ciência dos Materiais
Programa: Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.udesc.br/handle/handle/1671
Data de defesa: 15-Dez-2014
Aparece nas coleções:Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais

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