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ATTENTION MICROFICHE USER, The original document from which this microfiche was made was found to contain some imperfections that reduce full comprehension or some of the text despite the good technical quality of the microfiche itself. The failures may be: - missing or illegible pages/figures; - wrong pagination; - poor overall printing quality, etc... We normally refuse to microfiche such a document and request a replacement document (or page) from the national IN IS Centre concerned. However, our experience shows that many months pass before such documents are replaced. Sometimes the Centre is not able to supply a better copy or, in some cases, the pages that were supposed to be wrf»«ft»g correspond to a wrong pagination only. We feel that it is better to proceed with distributing the microfiche made of these documents than to withhold them till the imperfections are removed. If the removals are subsequently made then replacement microfiche can be issued. In line with this approach then, our specific practice for nricrofiching such documents is as follows: 1. A microfiche of an imperfect document will be marked with a special symbol (black circle) on the left of the title. This symbol will appear on all masters and copies of the document (1st fiche and trailer fiches) even if the imperfection is on one fiche of the report only. 2. If the incorrectnesses are not too general the reason will be specified on a sheet such as this, in the space below. 3. The microfiche will be considered as temporary, but sold at the normal price. Replacements, if they can be issued, will be available for purchase at the regular price. 4. A new document will be requested from the supplying Centre. 5. If the Centre can supply the necessary pages/document a new master ficbe will be made to permit production of any replacement microfiche that may be required. The original document from which this microfiche has been prepared has these imperfections: |£§T miMing pages/figures numbered: | I wrong pagination j_l poor overall printing quality j | combinations of the above l _ i other INIS Clearinghouse 1 • A« J5# P.O. Box 100 A-1400, VIENNA AUSTRIA

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ATTENTION MICROFICHE USER,

The original document from which this microfiche was made was found to contain some imperfections that reduce full comprehension or some of the text despite the good technical quality of the microfiche itself. The failures may be:

- missing or illegible pages/figures; - wrong pagination; - poor overall printing quality, e tc . . .

We normally refuse to microfiche such a document and request a replacement document (or page) from the national IN IS Centre concerned. However, our experience shows that many months pass before such documents are replaced. Sometimes the Centre is not able to supply a better copy or, in some cases, the pages that were supposed to be wrf»«ft»g correspond to a wrong pagination only. We feel that it is better to proceed with distributing the microfiche made of these documents than to withhold them till the imperfections are removed. If the removals are subsequently made then replacement microfiche can be issued. In line with this approach then, our specific practice for nricrofiching such documents is as follows:

1. A microfiche of an imperfect document will be marked with a special symbol (black circle) on the left of the title. This symbol will appear on all masters and copies of the document (1st fiche and trailer fiches) even if the imperfection is on one fiche of the report only.

2. If the incorrectnesses are not too general the reason will be specified on a sheet such as this, in the space below.

3. The microfiche will be considered as temporary, but sold at the normal price. Replacements, if they can be issued, will be available for purchase at the regular price.

4. A new document will be requested from the supplying Centre.

5. If the Centre can supply the necessary pages/document a new master ficbe will be made to permit production of any replacement microfiche that may be required.

The original document from which this microfiche has been prepared has these imperfections:

|£§T miMing pages/figures numbered: | I wrong pagination j _ l poor overall printing quality j | combinations of the above l_i other

INIS Clearinghouse 1 • A« J5# A» P.O. Box 100 A-1400, VIENNA AUSTRIA

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Wi-ws — z^r.

INSTITUTO DE PESQUISA* ENERGÉTICAS E NUCLEARES

AUTARQUIA ASSOCIADA Â UNIVER8IDADE DE SAO PAULO

CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DA CINTTICA DO ENVELHECIMENTO DE

AÇOS 'MARAGING'

OLAVO BILAC DOS SANTOS VICTOR

Dissertação apresentada coso parte

dos requis i tos para obtenção do

arau de Mestre es Reatores de

Potência e Ciclo do Coa&ustivel

Nuclear

orientador: or. Daniel Kao sun Tins

SAO PAULO 1990

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E R R A T A

PÃGINA/LINHA

28/7

40/8

41/12

50/5

64/1

88/19

88/20

ONDE SE LÊ

parâametros

duas vezes,

após

apresentavam havia

14.1.2.3)

figura 145

figura 155

a 150

e 156

LEIA-SE

parâmetros

duas vezes:

após a

apresentaram

14.1.2.3

figuras 145 a 150

figuras 155 e 156

.fj>..i»',, u c . o . . " i ' ,n,M(. LuiLUH/SP • irz:

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- A Ne ide A. Pichem peia coapatencia, paciência e dedicação

na tarefa de difitacao das diversas revisões do presente

trabalho.

- A Edson RiDeiro. El lane A. orlandi e Paulo Roberto Mendonça

pelo auxilio na preparação dos desenhos.

- AO En*. Jose Eduardo Debom pelo auxilio na utilização de

computadores e terminais.

- A Célia Beatriz M. Fifueiredo e Ivo de Oliveira pelo * *

auxilio na preparação deste trabalho.

- Aos funcionários do Arquivo Técnico da COPESP. muito

especialaente a Bibliotecária Lourdes c. Alves pela ajuda

nas pequisas bibiiofrafícas. na recuperação de referencias

e pela encadernação do presente trabalho.

- AO Almirante Engenheiro Naval Othon Luiz Pinheiro da Silva.

Presidente da COPESP. e ao Dr. Spero Penha Morato,

Superintendente do IPEN. pelo Incentivo e apoio.

- A COPESP e ao IPDfCNEN-SP pelas condições oferecidas para

realização do presente trabalho.

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CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DA CINETICA 00 ENVELHECI MINTO DE

ACOS -MARAGING"

Olavo Bilac dos Santos victor

RESUMO

ACOS "Maraging" sao aateriais coa teores auito

Baixos de C e adições de Ni. Mo, Co e Ti que podes atingir

imites de resistência secam ca elevados pela coabinapao de t

trataaentos teraicos.

Foras investigados exper isenta isente aspectos da

cmetica de envelneciaento de 3 tipos de acos 'Maraging" da

fasina de ífl* Ni utilizando-se técnicas de aedicao de

resistívidade elétrica, atrito interno e dureza secanica es

asostras envelhecidas desde de 30 segundos ate diversas

horas. Nas asostras aquecidas lentasente distinguiu-se 3

fases:

a) Nos priseiros ai nut os a dureza ausenta hastante

coa decrêsciaos significativos de resistividade e coa

variação ímcialaente crescente e depois decrescente do

atrito interno, o que e atriBuido a recuperação da rede de

discordância* atuando conjuntaaente coa a precipitação de

coapostos interaetalicos.

D) Na segunda fase na preponderância da precipitação

d« coapostos ínteraetáiicos e a resistívidade sofre ua

decresciao rápido, o atrito interno passa a crescer e a

dureza continua seu cresciaento porta coa velocidade

inferior.

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c) Par* tespos loncos de enve meet Bento, inicia-se a

terceira, fase coa decresciao de dureza csusado pelo

cresciaento dos precipitados «lea de ua taaanno critico •

reversão a Austenita. (superenvelhecimento). Nesta fase o

atrito interno e a. resistlvidade decrescea.

Foi verificada a. trande adequabilidade das técnicas

utilizadas para as finalidades desejadas.

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CONTRIBUTION TO THE STUDY OF THE KINETICS OF MARAGING STEEL

AGING

Olavo Bilac dos Santos victor

ABSTRACT

Marafinff steels are materials witn very low contents

of C and witn Ni. Co, Mo and Tl additions, that can reach

very high mechanical strength values by combinations of heat

treatment operations.

Three 18* Ni Maraging steels have had some aspects

of their aging kinetics investigated by experimental

procedures using electrical resistivity, internal friction

and hardness measurement techniques, in samples aged from 30

seconds to several hours, in samples aged at low heating

rates, samples, it was possible to distinguish 3 phases:

a) in the first few minutes, hardness increases

with an appreciable decrease in resistivity and a decrease in

internal friction after an initial increase, which is caused

by dislocation recovery acting together with íntermetallic

precipitation.

2» The second phase is dominated by

intermetallie precipitation with a rapid decrease in

resistivity and a gradual rise in internal friction and

hardness.

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O At lonf afine tines, tne third phase becins with

Hardness start in* to drop. This is caused by «rowth of

precipitates beyond sone critical size and by reversion to

tne Austenite phase (overafinc). During this state, internal

friction and resistivity decrease.

Finally, it was verified that the techniques

employed were very adequate to the purposes of the present

kinetics studies.

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SOMARIO

CAPÍTULO I - INTRODUÇÃO 1

1.1 - Considerações Gerais 1

1.2 - ACOS "Maraf in*" 2

1.3 - Objetivo do Tra&aino 5

1.4 - Trabainos Anteriores 6

1.4.1 - Tra&alnos Principais 6

1.4.2 - Outros Tra&alnos 7

CAPITULO II - TEORIAS DE COMPORTAMENTO MECÂNICO

APLICÁVEIS E ESCOLHA DE TÉCNICAS

ADEQUADAS AOS FENÔMENOS RELACIONADOS 10

II. 1 - Teorias Relacionadas ao Ancoraaento

de Discordancias por Defeitos Pumif ornes .. 10

II. 1.1 - Interações de Discordancias

cos Defeitos Puntiformes e

Propriedades Mecânicas de

Cristais io

11.1.1.1 - introdução 10

11.1.1.2 - Modelo de Koenler'Orana-

to l Lucke li

11.1.1.3 - Preplast1cidade e Liaite

de Escoaaento 13

11.1.1.4 - Anelasticidade 15

IX.l.l.5 - Atrito Interno 16

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11.1.2 - Recuperação de Estruturas

Karteasiticas 17

11.1.2.1 - Recuperação a "Baixa

Temperatura* de Metais

Tranainados a Frio 17

11.1.2.2 - Recuperação a Temperatura

Ambiente de ACOS coa t

Estrutura Nartensitica

Recent emente Formada ... ie

11.1.2.3 - Aplicabilidade das Teorias sobre Recuperação a

ACOS "Maraffinf* 16

II.2 - Teorias Relacionadas COB a Composição

Química 19

11.2.1 - Teorias de Endurecimento de

Cristais Aplicáveis a ACOS Marafinf 19

11.2. l.l - Endurecimento por Solução

Solida 19

11.2.1.2 - Endurecimento pela Foraapao

de Estrutura Martensmca 20

11.2.1.3 - Ordenamento de curto

Alcance 20

11.2.1.4 - Endured aento por Fases

Dispersas 20

11.2.2 - Efeitos de Elementos de Li ca e

Residuais 21

I1.2.2.1 - composições Típicas 21

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11.2.2.2 - Efeito dos Eleaentos de Lift .. 22

11.2.2.3 - Efeito dos Eleaentos Residuais 26

II.2.3 - Efeitos Anelastlcos da Precipitação 2T

11.2.3.1 - considerações Gerais 27

11.2.3.2 - Teoria Elástica 27

11.2.3.3 - Teoria Teraodinaaica 2d

11.2.3.1 - Teoria de Nowick 29

II.3 - Técnicas Adequadas ao Presente Estudo ... 30

11.3.1 - Escolha de Técnicas 30

11.3.2 - Atr í to Interno 30

11.3.3 - Resfriamento Rápido 32

II.3.1 - Resistividade Elétrica 35

11.3.5 -Dureza 36

11.3.6 - Adequahil idade &aj Técnicas Escolhidas 36

CAPÍTULO III - MATERIAIS E MÉTODOS 39

III.i - procedimento Experimental 39

111.2 - ODtencao de Amostras 42

111.2.1 - Ligas utilizadas e Sua

Procedência 42

111.2.2 - Preparação de Amostras 13

111.3 - Tratamentos Térmicos 44

XII.3.1 - Solufcilizacao 44

II 1.3.2 - Envelhecimento 46

111.4 - Medição da Real atividade Elétrica 49

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in.5 - cno*lo« a* Duress si

111.6 - Ensaios ae Atrito Interno 52

CAPITULO IV - RESULTADOS C DIKDsVÃo 57

iv. i - Apreseatacso aos Resultados 57

IV.1.1 - Resultados Gerais 57

IV.1.2 - Resultados Principais 57

IV. 2 - DISCUSSÃO dOS ReSUltSdOS 69

IV. 2.1 - introdução 69

iv. 2.2 - Fases ds Cinetic* de

Envelneciaento 69

CAPÍTULO V - CONCLOPOEB E RECCNDOMCÕEB 77

V. l - Conclusões 77

v. 2 - Recoaendapoes 76

ANEXO A - RESULTADOS COMPLETOS 79

A.i - Resultados Obtidos coa s Li#a 1 79

A. 1.l - Resultados dos Ensaios 79

A. 1.2 - Gráficos Coaparativos de

Resultados 64

A. 2 - Resultados Obtidos coa a Li ca 2 66

A.2.1 - Resultados dos Ensaios 66

A. 2.2 - Gráficos Coaparativos de

Resultados 67

A. 3 - Resultados Obtidos coa s Lifs 3 66

A.3.1 - Resultados dos Ensaios 66

A. 3.2 - crsficos coapsrstivos 69

RLfUUMLIAS BIslIOQjÚPICAJ 184

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1.

CAPITULO I - INTRODUÇÃO

i . i - considerações Gerais

* *

Ate I9ic; os acos com limites de resistência oais

elevados, acos temperados e revenidos, atingiam 1250 MPa.

Este valor e relativamente baixo pois o limite de resistência

teórico de um cristal de ferro, livre de defeitos, e da ordem »

de 13000 MPa. Por tratamentos térmicos convencionais.

oDtlveram-se posteriormente materiais com limite de

resistência da ordem de 3200 MPa. pela adicao de elementos

de Ufa adequados. Estas adi pões nao somente aumentam a

eficiência das transformações envolvidas, mas. tam&em. criam

resistência adicional a deformação, através de processos de

precipitação. As ligas martenslticas Fe-Co-w endurecidas pela

precipitação de compostos intermetalicos sao conhecidas na

mais de 50 anos. Mais recentemente deram lutar as li «as Pe­

co-Mo que utilizam o mesmo tipo de endurecimento e apresentam

a vantagem adicional de possuírem densidades inferiores (d).

Ultimamente, novos tipos de tratamentos térmicos e

terao-mecanicos fizeram surgir acos de resistência elevada.

Um destes processos e connecido como "Maraging" e permite

oater acos com limite de resistência de ate 3500 MPa. A

maioria destes acos se enquadra na família Fe-Co-Mo

modificada pela adição de Ni e Ti. Ofctém-se, assim, uma

estrutura ccc própria da Martensita de Fe-Ni, com elementos

intersticiais em porcentagem mínima.

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2.

1.2 - ACOS "Kereginf

ACOS "Maraging" sao acos COB teores extremamente

baixos de carbono nos quais a combinação da coaposicao

química (concentração de elementos substitucionais Ni. Mo.

Ti, Al. e etc.) com tratamentos térmicos de envelhecimento

propicia reações metalúrgicas que elevam o limite de

resistência dos mesmos. Estas reações ocorrem durante o

tratamento térmico de envelhecimento a temperaturas próximas

de 723 K e em intervalos de l a o Horas, de acordo com a

composição química, cias provocam a precipitação de compostos t »

intermetalicos que causam o endurecimento do aco e dal

surfe o nome "Maraging" que deriva de "Martensite Age

Hardening", os limites de resistência desses acos atingem

valores surpreendentes, ja tendo sido estudados acos de 3422

MPa. ou seja, S vezes mais resistentes do que os acos mais

comumente usados em estruturas (34). Os acos "Maraging" mais

utilizados sao os que tem limites de escoamento de 1700 a

2000 MPa. Eles possuem excelente tenacidade, so ldabil idade e

traba inabilidade a frio e a quente. Suas excelentes

propriedades mecânicas mantem-se ate cerca de 620 K e

justificam seu emprego em uma gama multo grande de

aplicações (principalmente nas industrias Aeroespacial,

Mecânica e Nuclear) e na fabricação de ferramentas para

trabalho a frio e a quente (16.20).

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^ ' i

<im -:

it i» N. CWItMlt. %

Figura 1: Diagrama de Equilíbrio (simplificado) das Ligas Fe-Hi conforme a referência (16).

Figura 2: Diagrama Meta-estável das Ligas Fe-Nl conforme a referência (16).

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4.

os diagraaas de equilíbrio e aeta-estavel das 11 «as

Fe-Ni na foraa simplificada mostrada nas figuras l e

2. revelaa existir msierese teraica nas transforaacoes

y±ci destas ligas que e a causa priaordial de suas notáveis

propriedades. Esta histerese teraica. ou seja, o

fato da temperatura MS diferir substancialmente da

teaperatura AS, permite executar o tipo de envelhecimento

característico desses após. Assia, a liga Austenitica

pode ser altamente saturada com elementos de liga substitu-

clonais ea temperaturas elevadas. Durante o

resfriamento, ha a transformação y -> a e obtea-se a

Martensita supersaturada ea uma teaperatura na qual nao e

possível ocorrer precipitação. Durante o reaquecimento a

temperaturas intermediárias, inicia-se o processo de envelhe-

cimento por precipitação sea reversão a fase Austenitica

possibilitado pela hlsterese teraica mencionada (24).

As principais vantagens destes após sao:

a) No estado solubilizado. sua dureza e

relativamente baixa (25 a 30 HRC), o que permite sua usinagea

e trabalho a frio sea maiores probleaas (16).

b) Durante o tratamento térmico de envelhecimento,

as variações dimensionais sao miniaas e faciiaente

controláveis. Cate tratamento teraieo e de baixo custo e de

fácil realização, sea necessidade de banhos especiais. Desta

forma, pode-se econoaizar na usinagea e no tratamento teraieo

(16).

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5.

c) Sua soidabilidade e excelente, sea termos de

coaparapao coa os acos de alta resistência equivalentes (16).

* *

d) A resistência ao íapacto e maior que a dos após

de alta resistência convencionais (16).

e) Apresenta Doas propriedades a altas temperaturas,

o que permite sua utilização para trabalho a quente (16).

f) Comparando-se com após convencionais de alta

resistência, os após 'Maraging* possuem resistência a

corrosão geral igual ou me mor. mesmo sea se levar em

consideração os após 'Maraging* inoxidáveis (10,52). com ^ m * * A

relapao a corrosão sob tensão e frágili2apao por Hidrogênio,

os após "Maraging" sao multo superiores aos citados após (5,

« ) .

1.3 - Objetivo do Presente Trabalho

o presente trabalho tem os seguintes objetivos

principais:

a) Contribuir para o estudo da cinetica das

reapoes metalúrgicas que ocorrem durante o processo de

envelhecimento dos após "Maraging" através da

quantificação experimental de variapoes características

de propriedades físicas durante o processo, ea intervalos

de poucos segundos a várias horas, coa a utilização de

técnicas experimentais adequadas.

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6.

b) verificar a validade de alfuns aodelos teóricos

propostos na literatura, através ds coaparapeo dos resultados

previstos por estes aodeios e os dados experimentais obtidos

neste trabaino.

Este estudo se eneioba no contexto aais asp Io

que abrance o desenvolvimento de Ufas apropriadas dentro do

escopo relativo a "após espec.ais para apiicapão ea reatores

nucleares e utilização ea instalações do ciclo do coabustivel

nuclear".

1.4 - Trabeinos Anteriores

1.4.1 - Trabeinos Principais

No contexto do presente estudo, dois trabalnos

foraa considerados coao nasi cos e sao taabea citados por

vários pesquisadores que se dedicaraa ao desenvolviaento dos (*)

após ea questão

a) Miner e colaboradores (32) utilizaraa a técnica m *

de aedipao de atrito interno para o estudo da cinetica do

envelheciaento de após "Maracinf" e deterainaraa coa sucesso

o papel dos principais eleaentos de Ufa neste processo.

Observaram duas fases bea distintas:

- Na prlaeira (coa durapao de alruns ainutos)

ocorre uaa queda brusca de atrito interno e ua endureciaento

(*) I o COMO do f. florem. pooqttJoodor da aajreja 'International Nickol co* o autor úo,inmoro» trêbolhca no ssmmto antra os qmiã o GIOMSÍGO artigo "Zoa Ffraicai natal tarar •# Ptara#in» •taalariW.

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T.

aoito rápido, os autores associaraa eate coaportaaanto a ua

rearranjo de rede de discordancies, lnterpretando-o coao uaa

reação de recuperação rápida.

- A secunda fase, onde ocorre a elevação cradual

do atrito interno, foi associada a precipitação de coapoatoa t I A

ínteraetaiicos. principaiaente a base de Moli&denio.

D) peters e cupp (40) realizaraa os estudos desta

cinetica utilizando coao técnica principal a aedipao da *

resistividade elétrica, AS aaostras foraa envelnecidaa ea

banhos de sais, fazendo-se seu resfriaaento rápido apoa

deterainados teapos de envelheciaento. Eram, entao. efetuadas 9

aedidas de resistlvidade elétrica e dureza. Ea alffuaas

aaostras foi utilizada a difrapao de raios-x para

deterainar a porcentarea de Austenita revertida ea relação a

Martensita. Estes autores observaraa 3 etapas bea distintas.

- inicialaente na a recuperação da Martensita coa t

ua pequeno decresciao da resistividade.

- Ca seruida ocorrea as reações de precipitação e

a resistlvidade sofre ua decresciao rápido.

- Para teapos de envelheci aento aaiores ocorre a

etapa final coa a foraacao de Austenita, rica ea Níquel.

1.4.2 - outros Trensinos

Diversos outros pesquisador ea utllizaraa técnicas

variadas para o estudo da cinetica do enveinecisento da após

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s.

"Karaging*. Alguaaa destas técnicas nao sao adequadas para o

estudo nos estágios iniciais do envelneciaento. Cita-se:

a) Bui e Dabosi (6) usarasi as técnicas de

aicrodureza. difrapao de raios-x. analise terao-diferenciai e

outros ensaios físicos e quiaicos para deterainar

propriedades eietroquiaicas ea soluções ácidas. Desta

•anelra pretendera» avaliar o progresso das reages de preci-

pitapao e a cinetica de reversão a Austenita esj após coa ia»

Ni - 6* Co e pequenas adições de Titânio. Aluaimo e Molls-

denio, ea quantidade variando de 2. 6 a 6. ?x ea peso. So foi

feito o estudo para tespos de envelhecimento longos, a partir

de uaa nora de duração; as técnicas usadas nao sao próprias

para investigar os estágios iniciais do enveinecisento.

2») AleJcseeva e outros (1) utilizaram a técnica de

aniquilapao de positrons, aliada a técnicas aais tradicionais

de aedipao da dureza, aicroscopia eletrônica e analise

dilatoaetrica. A técnica de aniquilapao de positrons ftaseia-

se na detepao de radiação resultante da reapao de e m -

quilacao entre positrons e elétrons. Este aetodo e sensível a

pequenas variapoes na distriBuipao eletrônica ea aaostras.

causadas por audanpas aicroestruturais.

os autores concluíra» que a aicroscopia eletrô­

nica nao e uaa técnica eficiente para acoapannar a cinetica

no» estágios iniciais, o aetodo de aniquilapao de positron»,

entretanto, se aostrou eficiente revelando o inicio da

precipitação ea diversas teaperatura»; essas reapoes de

C0MJS540 ucc.

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9.

precipitação causas mudanças na distrihuipao de elétrons

e portanto nas características de aniquilapao do mate-

riai.

c) zaytseva e Perkas (54) estudara* a cinetica de

acos "Marafinf Fe-Ni-v e Fe-Ni-Co-v, através das técnicas de

resistividade elétrica e medição da dureza. Detetaraa a

a foraacao de afioaerados ricos ea vanadio. logo no inicio

do processo de envelhecimento, causados pela ai fração de

atoaos deste eleaento para discordancies.

d) Shiraisni e AteKi M 6 ) através das medições de >

atrito interno, estudaraa a cinetica de envelhecimento de

diversos após "Marafinf. Ampliaram o estudo feito por Miner

(32) coa relação a coaposicao química dos acos, temperatura

de envelhecimento e tempo de envelhecimento. Detetaraa varios

estafios através da mudança no coeficiente de atrito interno

e aodulo de elasticidade. m

e) Takaki e ToKunafa (48) estudaraa as reapoes de

envelhecimento de acos coa 18* Ni. através da medição de

calor especifico.

Eft nenhum dos trabalhos citados sao estudadas as

li fas de maior interesse para aplicações nucleares, lacuna

que se pretende aimaizar coa o presente trabalho.

..L.C..L í.-wUL-H/áP •

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10.

CAPITULO II - TEORIAS DE COMPORTAMENTO MECÂNICO APLICÁVEIS

E ESCOLHA DE TÉCNICAS ADEQUADAS A OBSERVAÇÃO

DOS FENÔMENOS RELACIONADOS

11.1 - Teorias Relacionadas ao Ancorastento de Discordancias

por Defeitos Puntiformes

II. 1.1 - Interações de Discordancias com Defeitos

Puntiformes e Propriedades Mecânicas de cristais

11.1.l.l - introdução mm .*

As interações de discordancias com defeitos

puntiformes e precipitados tem grande efeito nas propriedades A

mecânicas de materiais em geral e. particularmente, nos após

"Maraging", onde a precipitação de intermetalicos se da em

matriz martensitica com grande densidade de discordancias. t

Quando um componente solido totalmente isolado de

outros materiais e submetido a esforpos ou solicitações

mecânicas cíclicas, esta energia de vibrapao e dissipada na

forma de calor causando o amortecimento das deformações

resultantes no componente através de diversos mecanismos

conhecidos globalmente como atrito interno. A

A teoria de amortecimento mecânico devido a A

discordancies tern a sus origem nos trabalhos de Koehler (26)

publicados ea 1952. A teoria estabelecida por Koehler foi

posteriormente modificada por dranato i. Lucke (19) em 1956.

Estes dois trabalhos sao a base de todos os estudos mais

recentes a respeito do assunto.

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11.

II.l.l.2 - Modelo de Koemsr'cranato e LOCK*

os processos de amortecimento de deformações

•ecânicas cíclicas 1apostas a materiais sólidos podes

depender ou nao da amplitude da solicitação (tensão)

vibratória aplicada, A Teoria de atrito interno proposta por

Koenier. Oranato e Lucke pressupõe que os modos de

amortecimento que sao dependentes da amplitude das tensões

aplicadas, resultaa de um efeito de histerese entre tensão e

deformação decorrente de interações entre discordancies

(defeitos lineares) e impurezas atômicas (defeitos

puntiformes) existentes nos sólidos.

o comportamento mecânico de um cristal e

determinado pelo movimento dos defeitos puntiforses e

discordancies neste cristal, o movimento das discordancies,

por sua vez, e determinado pela interação com outros

defeitos, notadamente OB defeitos puntiformes. m

A resposta, e de um cristal que nao ei .

contenha defeitos, a uma tensão o aplicada e dada pela

conhecida formula da Teoria da Elasticidade.

ei

Se o cristal contem defeitos, na uma deformação

adicional, e . devido aos defeitos puntiformes, e e , devido -P d

as discordancies. Resulta:

e s e • e * e el p d

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12.

Nos acos "Maraeine" a densidade de discordancies e

elevada e e praticamente impossível separar o efeito

individual dos defeitos puntiforaes dos causados pela

interação cos) as discordancies. Desta forma, podes ser

enelo&ados em e . ou seja: d

€ = € • € C21 ei d

e e dada pela conhecida equação de Orovan: d

e r Aby [3] d

onde:

A - densidade de discordanciss expressa coso o comprisento das discordancies por unidade de voiuae

2> - aodulo do vetor de Surfers

y - deslocamento medio das discordância de comprimento unitário.

Todo cristal contes uma rede de discordancies.

Estss discordancies tea seus aoviaentos travadoa por

obstáculos fortes e fracos. Koehler assemelnou uaa

discordância a uaa corda vibrante presa nas suas

extreaidsdes por obstáculos fortes e travada ao longo de seu

coaprisento, por obstáculos fracos que sao suplantados pelas

tensões aplicadas (figura 3a).

Quando uaa tensão e aplicada, os segmentos de

discordancies se ar queias (figura 3b). podendo se soltar dos

obstáculos fracos (figura 3c). Um auaento adicional da tensão

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13.

poderá causar uma Multiplicação da discordância, ou seja.

ativar o conhecido coso fonte de Frank-Read (fifuras 3c e

3d), formando um anel de discordância. A deformação assim •» • «» •

causada pela tensão e então irreversível e obtea-se uma » t

deformação plástica (figura 3e).

o dlatrama tensão deformação correspondente as t

ficuras 3a. 3D. 3c. 3d e 3e e mostrado na figura 4. Durante o

carregamento de tensões ate o ponto "d" as deformações

resultantes no material sao reversíveis (nao permanentes) e

os mecanismos correspondentes de dissipacao de energia

aecanica sao por atrito interno. Tensões aplicadas acima do

ponto "d" ja causam deformações irreversíveis (peraanentes) e

resultam os clássicos mecanismos de dissipacao de energia por

escoamento do material.

Tensões cíclicas aplicadas dentro do regime de

deformações reversíveis (ate o ponto "c*. por exeaplo)

seguea, durante a etapa de carregamento, o trajeto a -> D ->

c. No descarregaaento, as tensões seguem a linha c -> a m

diretamente. sem passar por D. Resulta uma dissipacao • »

histeretica de energia associada e representada pela area

"a&c*. A linna ene ia (figura 4) representa o caso mpotetico

em que as impurezas atômicas estão igualmente espaçadas na

matriz metálica. Nos casos reais, na uma distribuição

estatística em torno de um valor de espaçamento "L" (figura

3a) resultando na curva tracejada da figura 4.

AS repetições cíclicas do trajeto a -> » -> c -> a

-> D -> correspondem ao modelo de corda visrante

associado a dtseordâneias por Koenler e representado pelas

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14.

figuras 3a. 3b e 3c. A perda hi staretice de enerfia ea

ciclo e quantificada pelo peraaetro Decreaento Câ)

definido por:

AW

2V

onde w e a enerfia virracional total no inicio do ciclo e A«

e a enerfia perdida ea cada ciclo.

Outro índice laportante e a variação do aodulo do

aaterial calculado por AG'G. Esta variação e connecida coao

"defeito de aódulo".

No aodelo de Koehier ea que o atrito interno e

devido apenas a mterapoes entre discordancies e defeitos

cristalinos puntlforaes, tanto A coao ACG sao dependentes (*)

da freqüência das tensões de solicitação variando taasea

eoa o coapriaento aedio CL") das discordancies (figura 3a)

e coa a aaplitude da tensão oscuatoria de solicitação, o de-

creaento A e proporcional a L e o defeito de aodulo 2

ACG varia coa L (10).

«•»• I. • Hm m i m 1»<U • « «i|IF1|»t (ü • d n m i i «M* i K l M a U m .

pardas de (A) Ms fs/jis de fraflosocis «te ms parta das êoêritã considaradM poraaaota Aisteretjca* «â* utfapantfi

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15.

II. 1.1.3 - Prepiasticidade e Lisita da cscoasanto

No modelo descrito, na usa fase (preplasticidade)

es que o movimento das discordancias e ainda reversível

Cmovimento nisteretico) e outra quando nao existe mais rever-

sibilidade. O limite entre estes dois tipos de movimento e o

lisite de escoasento. Este limite nao e bem definido aigusas

vezes porque, conforme indicado, o soviaento das discordan-

cias pode ser ativado por tensões baixas. Portanto, o limite

de escoamento varia fortemente sob o efeito de diferentes

mecanismos de interações. Quando o material e poli cristalino,

a deformação de cada grão tem que aer compatível cos a defor-

macao dos seus vizinhos. As discordancias sao bloqueadas m

pelos contornos dos craos.

Quando as dlscordancias sao travadas por impurezas

ou precipitados, ua valor mais alto de escoamento e observado

que corresponde a tensão de ruptura Ja referida. Após esta

"quebra*, as discordancies se moves mais facilmente, dando

oríjem ao nsite inferior de escoasento.

II.í.i.l - Anelast1cidade

A evolução de ua sistema termodinâmico de usa posição

de equilíbrio para outra e denominada relaxapao. Quando soli-m a t m

citações mecânicas cíclicas causas relaxacao ou aaorteclsento

independentes da amplitude da solicitação aplicada e quando a

relação tensao-deformacao nao e uni ca, o processo e dito

ana lastlco. Assis esbora a solicitação possa estar abaixo do

limite elástico, existe usa dependência da deformação cos a

tensão e cosi o tespo para a maioria dos materiais.

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16.

O coaportaaento da deformação de ua material coa eata dupla

dependência sea que haja deformação permanente, e denoainado

Aneiasticidade (37).

II.1.1.5 - Atrito interno

Os parâmetros de relaxacao mecânica. notadamente »

o decrement o (AW2V) e a mudança de modulo (AG'G) foram

mencionados em II.1.1.3. No presente trabalho, a aedlcao

destes parâmetros e feita por ensaios dinâmicos, onde uaa

tensão alternada periodica no tempo e imposta ao sistema,

sendo medidos o angulo de fase da deformapao e a freqüência

de vibração. Este angulo de fase e relacionado, ea casos

lineares, a razão AWW pela formula abaixo (26): -1

ti» = t'lw . AW^W - Q

-1 Q e conhecido como atrito interno do material e

m

corresponde ao inverso da aaplificacao (•) de

um sistema ressonante.

Outro parâmetro de relaxacao importante e chamado

tampo de relaxacao (r) que e o tempo decorrido para

haver a mudança do modulo G para o modulo relaxado GR.

Os defeitos puntiformes e precipitados agea coao

pontos de travamento. reduzindo o comprimento L e, desta

forma, o atrito interno de fundo e a mudança no modulo

ACG.

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17.

11.1.2 - Recuperação de Estruturas Hartenaiticas

II. 1.2.1 - Recuperação a "Baixa Teaperatura" de

Metal a Trabalhados a Frio

A modificação daa propriedades de ua material

trabalhado a frio por reco2iaento a uma teaperatura abaixo da

teaperatura de recristalizacao e denoainado no contexto do

presente trabalho de recuperação.

A interpretação de fenômenos relacionados com a

recuperação "a baixa teaperatura" de materiais trabalhados a

frio foi feita por NowicK (36) ea 1955. Ele concluiu que a

aniqullapao de defeitos puntiformes e o rearranjo das

discordância* ocorrem logo no inicio do recozimento. Mesao a

temperatura ambiente. se verifica a recuperação das

discordancies loeo após a deformação. Nowick verificou que a

resistividade elétrica e altamente sensível a aniquilacao

de defeitos punti formes enquanto que o atrito interno e o

aodulo de elasticidade sao afetados pelo rearranjo das

discordancias. A recuperação provoca o decréscimo rápido do

atrito interno pois o movimento das discordancies para posi-

coes mais estáveis, provoca o decréscimo da distancia "L"

entre obstáculos fortes das dlseordeneias. Conforme men-•

cionado ea II.i.i. o atrito interno e fortemente dependente

de "L" (A a L ).

EB relação a valores medidos a teaperatura

ambiente, foi observado para o Ferro Araco ua leve auaento da

dureza e ua auaento ami or do modulo de elasticidade para 30

ainutos de recoziaento a 773 K. Para recoziaento pelo aesao

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16.

tempo em temperaturas mais elevadas, ocorreu um decréscimo da

dureza, que se tornou mais acentuado com o aumento da tempe-

ratura, e um crescimento maior do modulo de elasticidade com

a temperatura.

II. 1.2.2 - Recuperação a Temperatura Ambiente de

Após com Estrutura Martensitica Recentemente

Formada * •

As estruturas martenslticas próprias de acos logo

após o tratamento térmico de tempera, a luz das teorias de

discordancias, se assemelham as estruturas de sólidos

deformados a frio. Desta forma os dois tipos de estruturas

possuem alta densidade de discordancias e considerável

parcela da alta dureza e originada na obstrução do movimento

de dlscordancias nos dois casos. Beaulleu e outros (3)

pesquisaram a aplicabilidade dos mesmos conceitos descritos

em II.1.2.1. a após martensiticos. Encontraram uma analogia

muito próxima entre eaaea materiais e metais trabalhados a

frio. do ponto de vista de defeitos entruturais. com efeito,

tanto o trabalho a frio como as transformações martensiticas 9 9

causam o decréscimo do modulo de elasticidade e o aumento do

atrito interno. A recuperação das duas propriedade seguem as

mesmas leis da cinetlca e as varipoes da resistlvidade f

elétrica a temperatura ambiente em após recentemente

temperados e após deformados a frio sao análogas.

II. 1.2.3 - Aplicabilidade dam Teorias de

Recuperação a APÓS Haraging

os após "Maraging" logo no início do envelhecimento

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19.

e antes da precipitação, de acordo com os resultados obtidos

por diversos pesquisadores (32. 39), se comportam como os

casos tratados em II.1.2.1. e II.1.2.2. Desta forma as

variações do atrito interno (4 a L ) e l o defeito do 2

modulo, (ACGa L ) conforme discutido nos itens

anteriores, sao aplicáveis.

II.2 - Teorias Relacionadas com a Composição

Química.

II.2.1 - Teorias de Endurecimento de cristais

Aplicáveis a Acos "Marafinc".

II.2.l.l - Endurecimento por solução solida.

m m t

A formação de soluções sólidas subs tuticlonals ou

intersticiais se da pela adipao ao Ferro de elementos de

liga. AS deformações causadas pelos átomos do soluto d 1st or-m m

cem a matriz causando tensões de atrito que se opõem ao movi-

mento das discordancias. Quanto maior a distorção, maior sera

o endurecimento. Porem a região deformada da matriz em volta

de um átomo e afetada pelos átomos solutos vizinhos. Desta

forma a eficiência de endurecimento de átomos solutos e maior

em concentrações relativamente baixas o que e uma limitação.

Outra limitação encontrada e que os átomos solutos mais

eficientes como endurecedores de acos, em geral, apresentam

pouca aolubilidade na matriz ferrosa justamente por causarem

grandes distorções localizadas (21).

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20.

U.2.1.2 - Endureciaento pala Foraacao de

estrutura Martansittca

» »

o endurecimento de estruturas aartensiticas e

devido a 3 fatores (21): <* *

a) Solução solida por CarDono mters t tc ia l . No >

caso ea estudo este efeito e suit o pequeno pela quantidade

mínima de carbono presente nos aços "Maraeinf". • *

D) Hicroestrutura propria da Mart ens ita constituída

de barreiras ao aovimento das discordancias.

c) Deformação plástica introduzida pela

transformação de cisalhaaento. característica da

transformação da Austenlta ea Martensita.

Estima-se que aetade do efeito do endurecimento dos

acos "Marafinf provem de sua estrutura Martensitica (20).

11.2.1.3 - ordenaaanto de curto Alcance

Em li «as de Fe que contea Cobalt o e coaua o

endurecimento por ordenamento, ou seja. a passafea de uaa

discordância através de uaa estrutura ordenada produz o

deslocamento da ordea ao lonso do caainno da discordância.

Forma-se o denoainado contorno de anti-fase que contribui

para o auaento da resistência aecanica da U#a (24).

11.2.1.4 - Endureciaento por rases Dispersas

O endurecimento pela formação de uaa fase dispersa

pode ser causado pela oposição apresentada por esta fase ao

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21.

aoviaento das discordancies, pores), aesao que a tensão para

forcar as discordancies através da fase dispersa seja a aesaa

utilizada para forca-la através da matriz, na ua efeito de

endurecimento, tsto se da pela foraacao. após a passagea da

discordância, de aais ligações aatriz-precipitado do que li­

gações aatriz-aatriz ou precipttado-precipitado (21).

o endureciaento depende do tipo de precipitado e da

fracao voiuaetrica do precipitado. No caso dos acos "Mara-

ging*. os precipitados sao considerados deforaaveis e sao

formados através da precipitação causada pela transforma­

ção alotropica da matriz, o que se deseja neste tipo de

endurecimento e alta fracao volumetrica e precipitados resis-

tentes, isto e conseguido utilizando-se solutos coa dlferen-

tes soluDilidades nas duas formas alotropicas da matriz, de

foraa que uma alta supersaturacao e atingida depois da trans-

formação (y -><x ). A histerese térmica ja referida no

Capitulo I permite a obtenção de uma grande densidade de •m t *

precipitados sem reversão a fase sustemtica.

II.2.2 - Efeitos dos Eleaentos de Liga e Residuais

II.2.2.1 - coaposicoes Típicas * f

A composição química dos acos 'Maraging* incluía,

logo no inicio do seu desenvolvimento, apenas os elementos de

liga Níquel. Titânio e Alumínio. Mais tarde foraa

introduzidos o Cosalto e o Moiindênio (li). Originalmente

navia três faailias básicas de acos. contendo ia», 20" e 25*

de Níquel. A série de 18*. por proporcionar tratamentos

téraicos amis staples, foi consagrada coao a aais promissora.

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22.

A coapoaipao quiaica aais adequada, foi deterainada a partir

dos estudos de Floreen (13,14). Foram efetuadas adipoes de

teores variados de um terceiro eleaento de una serie de a a

usa Ufa binaria Fe-ia* Ni. ca seguida teores variados de ua

quarto eleaento de uaa serie de 7 foraa introduzidos na lifa

ternaria Fe-ia* Ni - a* Co. Ficou coaprovado que o Mollbdemo

era o eleaento que causava melnores efeitos.

Decker e colaboradores (12) verificaraa os efeitos

da composição quiaica no trabalno a frio e nos trataaentos

teraicos de após "Marafinf* e deterainaraa os imites de

coaposipao desejáveis de diversos produtos metalúrgicos ea

após coa ate 2177 MPa de Uaite de escoamento.

A tabela 1.retirada do trabalno de Floreen e publi-

cada ea edipao do "Metals Handbook*. (16) mostra os após

"Marafinf comerciais, outras composições sea Cobalto surft-

ram mais recentemente, devido a elevapao de custo deste

metal. Ja existea diversas lifas comerciais patenteadas (51).

Ha também uma Ufa "Marafinf 400" coa 13* de Níquel e coa

teores mais elevados de Co(i5*) e Mo(i8*) (31). A desifnapao

"Marafinf 400" corresponde ao valor de limite de escoamento

em Ksi (l Ksi - 6.9 MPa).

Atualmente na a tendência de se usar Mn em

substituição a uaa parte do Níquel (47).

II.2.2.2 - Efeito doa Eleaantoa da Lifa

a) Molibdênlo

Nos apos "Marafinf* modernos, o Molibdenio e o

principal afente endurecedor. sabe-se que O, 5* de Mo eleva o

limite dt escoamento de ir MPa 139).

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23.

Tabala l - Compostcoea Químicas doa ACQS "Marafinf Comerciaia

: GRAU : Ni i Ho : Co : TI : AI : c : cr

— — — — — — — — — - — — — • - — — — — * . _ _ — — _ « - _ * _ _ _ — _ _ + _ - * - — — _ - . » - — _ _

j 18 Nl(200) j 18 J 3, 3 : 8, 5 j 0.2 j O, 1 j 0,03 j -

l 1 1 ( 1 1 1 ( M X > I

: 18 Nl( 250) J 18 ; 5.0 j 8. 5 J 0. 4 j 0. 1 j 0.03 j -

I I I I ! ! ! ( o a x ) ! • - - - — - — - — — - • • — - — * - - - - - - * - - — — - - • • » - - - » - • - - » » • - _ - , — . « - . _ - . . _ 4 . - - - .

j 18 Nl(300) J 18 | 5.0 j 9.0 j O. 7 j O. 1 I 0.03 I -i ! ! ! ! ! ! ( D a x ) i — — — — — — — — — — - - — • - - — • - - - - • - — _ _ _ » _ _ _ _ — • — — •--. — — -.,.----

j 18 N1C350) j 18 j 4.2 j 12. 5 j 1. 6 j 0. 1 j 0.03 j -

! ! ! ! ! ! ! c m a x J ! • — - — — — - . - — — _ — — — • - — — — - — • _ — _ _ _ _ » _ _ _ _ _ _ » _ _ _ _ _ — • — — _ _ _ — , _ _ _ _ _ _ < . _ _ _ _

j 18 Nl(350) J 18 ; 4. 8 j 12, 5 J 1. 4 j 0. 1 j 0.03 J -{ ALTERNATIVO j J J J J J(max) j

: is NK3000) : íe ; 1.6 ; io. o ; o.3 ; o. 1 ; o. 03 ; -

• (FUNDIDO ! ! ! ! ! ! imax> ! • — - — — — - — — - - — — • - — »._-_-. — - ^ _ - _ — — - + — - _ _ _ , _ - # _ — - _ — «.-_•_

: 12-5-3 ; 12 ; 3. o : - ; o. 2 : o. 3 ; o. 03 ; 5. o ; (íeo) ! ! ! ! ! i(max) ]

Mo11bdenio e encontrado em diversos precipitados,

principalmente na forma de Ni NO, Fe Mo, Fe MO e outras 3 2 7 6

formas mais raras.

») cobalto t

Cobalto raramente e encontrado em precipitados

(10). O efeito de ordenamento que aparece em ligas Fe-Co nao

foi detectado em acos "Mara«in«", embora haja a possibilidade

de naver um baixo grau da ordenamento que escapa a detecção

nas analises efetuadas (15).

Cobalt o apresenta um efeito smerfetico tia presença

do Mo 11 bdenio. A adição de 8» da Cobalto numa Ufa Fe -

16» Ni, qua contenna 3-5* da Mollbdenio, aumenta o limita da

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2*.

escoamento em 173 MPa. Este efeito diminui para 5d MPa <iuan-

do se reduz o teor de MoiiDdemo para l*. Através da micros-

copia eletrônica de transmissão, foi verificada a presença

de um precipitado a base de Mo extremamente fino. A acao

de reforçamento causada pelo cobaito sozinho e pela formação

de solução-so lida. Na presença do MoliDdenio seu efeito

principal e reforçar esses precipitados tornando-os mais re-

sistentes a acao cisaihante de discordancies em movimento,

outro efeito do cosaito e. ao contrario dos demais elemen­

tos de liga, elevar a temperatura MS da Liga Fe-Ni,

permitindo, desta forma, a adicao de maior quantidade

de outros elementos de ligas (15).

c) Titânio

Titânio, nas ligas atuais, age como agente suple­

mentar de endurecimento e agente de refino para o caríono

residual, o maior proDlema causado pelo Titânio em teores

elevados e provocar, nos contornos dos grãos, o aparecimento

de fumes de T K C . N ) que fragilizam o aco.

NOS acos Mar ia Ni (350) que contém 1.6* de Tt

(tajoeia i), pode ocorrer essa fragilização (fragilização

térmica) quando o material ê tra&aiftado ou resfriado na

faixa de 1033 a 1373 x, com velocidades Baixas e por tempos

prolongados. Esta fragilização ocorre mesmo quando se reduz o

teor de Titânio mas se sutmete o aco a um inadequado trata-

ino a quente que provoca a deposição de T K C . N ) nos contornos

dos grãos, isto foi constatado por diversos pesquisadores em

diversas épocas (41,50). ODtem-ae sons resultados reduzindo-

se o teor de Titânio e empregando-se técnicas corretas de

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25.

»

trataaento teraico e tra&aino a quente (S3).

Apesar dos efeitos indesejáveis, o Titânio nao

pode ser onitido. Enquanto a adicao de 1* de Mo ou Co a ua

aco "Maraging" coa 18* NI - 7» CO - 5» MO provoca ua auaento

no liai te de escoaaento de 100 a n o Mpa. o auaento de o, 1*

para o. 7* de Titânio eleva o naite de escoaaento de

1517 MPa para 1931 MPa. ou seja. 690 HPa para cada l* de

Titânio (12). o Titânio contrittui coa a precipitação de Ni Ti.

3 que se confunde, muitas vezea, com Ni MO (12).

3

d) Níquel

Níquel e introduzido nas composições de acos "Ma-

raging* para propiciar-lnes as aesaas excelentes propriedades

típicas das li ias Fe-Ni aliadas as vantagens que se oDtea ea

acos coa teores de Carbono auito baixos. Esta associação

peraite a foraacao da Martensita ctíDica centrada e a

diminuição da temperatura Ms, reduzindo a temperagilidade do

material. Entretanto se o teor de Níquel for muito elevado,

favorecera a foraacao de Austenita retida, que nao e

desejável em grande numero de aplicações (15). t

O auaento de 1* no teor de Níquel diminui a teape-

ratura Hi dei.JK. Ea virtude da foraacao da Austenita

retida, nao sao produzidos acos coa teores elevados de

Níquel; 16» tea sido considerado, atualaente, coao o teor

ideai para se conseguir limites de resistência elevados e boa

tenacidade.

t) Aluaínio

Aiuaínio tea Doa acao desoxidante e auaenta a

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26.

*. ft

resistência ao impacto se adicionado ate o. 1*. Quantidades

•aiores provoca» \mi endurecimento maior, mas diminuem a

resistência ao impacto (15). Conforme ja foi referido, no

inicio do desenvolvimento dos acos "Maraging", este elemento

era usado com o Titânio como únicos elementos causadores do

alto endurecimento desejado.

f) Boro e Zirconio

Boro e Zlrconio. quando adicionados em teores de

0,003 a 0.02*. respectivamente, evitam a ocorrência de

precipitação nos contornos de grão com melhoria das

propriedades de resistência ao impacto e diminuição da

susceptlbllidade a corrosão soD tensão (15).

II.2.2.3 - Efeitos dos Elementos Residuais

a) carbono. Ni trotem o e Oxigênio

Carbono, Nitrogênio e Oxigênio possuem acao

frágilízante e devem ser mantidos em teores muito baixos, o

limite de 0,03* para o carbono nao pode ser ultrapassado,

pois. na presença de Titânio e Mo li M e m o , na a formação de

carbonetos indesejáveis. Vm aumento no teor de carbono para

0,05* ja mostrou. nos estudos feitos por Decker e

colaboradores (li), uma redução apreciável nas propriedades

desejadas dos acos 'Maraging*.

b) silício e Manganês

Estes elementos também contribuem para a diminuição

da resistência ao impacto se utilizados individualmente acima

de o, 12*. A soma dos teores dos dois elementos nao pode

ultrapassar o, 20» para não deteriorar substancialmente as

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27.

propriedades do oaten ai. conforae constatara» Decker e cola­

boradores (IS).

c) Enxofre t

Enxofre, como ea outros após. e o eleaento aais

pernicioso. Provoca uaa acentuada anisotropia nas

propriedades secamcas. seu valor aaxiao admissível e O.Oi*

ea diversas especificapões.

A diainuipao dos eleaentos residuais e o próprio

desenvolvinento de após "Marafinf coa propriedades adequadas

estão aliados aos modernos processos de fair 1 capão, utilizan-

do fusão e refusao a vacuo que eiiainaa ao aaxiao os •

eleaentos considerados indesejáveis.

II.2.3 - Efeitos Anelastlcos da Precipitação

11.2.3.1 - Considerações Gerais

os fenômenos constatados por outros autores, duran-

te o envelhecimento de após "Maracinf estão resuaidos ea

1.4. Resultam do travaaento das discordancias e de efeitos

anelastlcos decorrentes da precipitação de compostos inter-

metálicos, ou Ii.i discutiu-se o primeiro fator e neste

tópico sao abordados os efeitos anelastlcos que surgea da

precipitação e estão íntrinsicaaente li fados aos efeitos da

coaposipso quiaica desses acos. sao apresentadas, entre

outras, conclusões de Nowick (35), Schalier C42) e Scnaller

e Benoit (43).

11.2.3.2 - Teoria Elástica

De acordo coa esta teoria. desenvolvida ea 1969

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2t.

por Scnoeck (27). soaente precipitados seal-coerentes ou nao

coerentes podes dar ar item a picos de atrito interno.

Partículas coerentes so contrimea para o atrito de fundo,

que cresce •onotonicaaente com a teaperetura.

Assuaindo-se a partícula coao uma inclusão en

seio isotropico. pode-se prever o seu efeito coao uaa pertur-

nacao ea ua caapo elástico. Assia. paraaaetros de atrito

interno sao calculados através de aodelos que levaa ea conta

as diferenças entre as constantes elásticas da aatriz e dos

precipitados e a possível alterapao de voluae das partículas

nao coerentes.

Esta teoria e nuito restritiva coa relação ao

apareciaento de picos de atrito interno e e contrariada por «

casos de partículas coerentes que feraa picos (42).

II.2.3.3 - Teoria Teraodinaaica

criada por Konen e colaboradores (27), a teoria

teraodinaaica prevê que partículas seal-coerentes dao orifea

a fenoaenos anelasti cos devido a estrutura de suas diversas

interfaces. Estes fenoaenos sao notáveis quando na interfaces

coa grande soDilidade Esta teoria considera que. a uaa teape­

ratura constante, os precipitados sao descritos por três

variáveis teraodinaaicas: a tensão de cisainaaento. a concen-

tracao de soluto nas interfaces e o diaaetro dos precipita­

dos. A aplicação da tensão induz uaa diferença de potencial

teraodinaaico nas interfaces. Os precipitados então evoluea

para uaa nova posição de equilíbrio por absorção ou

dispersão dos atoaos do soluto nas interfaces.

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29.

II.2.3.4 - Teoria ae Nowick

Nowick, em trabainos fiem anteriores a divulgação da

teoria elástica ou termodinâmica, foi o primeiro a dar uma

explicação fenômeno lógica para a ocorrência de reiaxacao

associada a precipitação (35).

o aumento do atrito interno de fundo em materiais

(como lisas de Al-zn) sem dar origem a picos de atrito inter-

no e explicado pelo conceito de relaxacoes acopladas, ou

seja, as relaxacoes oDservadas sao fruto de um sistema de

relaxacoes interdependentes ou acopladas com a superposição

de camadas relaxadas adjacentes. Desta forma, a ocorrência

de um processo de reiaxacao devido a precipitação torna

possível uma segunda reiaxacao e assim por diante. Tal

mecanismo provoca o crescimento continuo do atrito interno. A

interação destas zonas relaxadas produz um efeito multo maior

que a soma das ZOTÍAS individuais.

c importante se distinguir a precipitação continua

da descontínua, A precipitação continua e caracterizada por

ser aproximadamente uniforme nos grãos, de forma que a matriz

e empourecida na mesma velocidade em cada ponto. A

precipitação descontínua e caracterizada por uma

precipitação preferencial em areas de contorno de grão.

Em amostras sujeitas a um resfriamento rápido ha

uma precipitação continua ínicai com um grande aumento ao

atrito interno. Depois ocorre uma precipitação descontínua a

partir dos contornos dos grãos para seu interior ate tomar

todo o grão. Quando os precipitados crescem alem de um certo

limite, a razão área^voiume da distriwiipao de precipitados

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30.

começa a aecrescer. Este efeito pode estar associado a um

declínio do atrito interno após se atingir um valor máximo

correspondente a razão area'voiume maxima.

II.3 - Técnicas Adequadas ao Presente Estudo

11.3.1 - Escoina de Técnicas

o processo de envelhecimento de acos "Haraging" e muito

complexo. Embora diversas técnicas, mencionadas no capítulo

i. tenham sido utilizadas por diversos pesquisadores, o pro-m t

cesso em si ainda nao esta totalmente esclarecido (16).

AS técnicas de atrito interno ou resistividade

elétrica conjugadas com ensaios mecânicos foram utilizados

por diversos autores com Dastante sucesso. Neste trabalho

optou-se por usar ambas ãa técnicas conjugadas com ensaios de

dureza, o ideal seria a medição do atrito interno durante o

processo de envelhecimento, o que tornaria mais fácil a

analise de resultados. Nao se teria a possibilidade de modt-

ficacao da estrutura durante o resfriamento das amostras após

o envelhecimento, entretanto devido a limitações do pêndulo

de atrito interno disponível para a execução deste trabalho,

optou-se pela utilização da técnica de resfriamento rápido

de forma a "congelar" a estrutura das amostras a temperatura

do tratamento térmico para observação posterior a temperatura

ambiente. A validade dessa técnica e discutida em n.3.3.

11.3.2 - Atrito interno

A técnica de atrito interno consiste em se medir a

defasagem entre a tensão cíclica aplicada a amostra e a

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31.

deforaacao decorrente, esta técnica e utilizada extensivaaen-

te na longo tempo, principalmente para o estudo de fenômenos

de relaxacao devidos a redistrihtticao de átomos na rede

cristalina induzida pela tensão que da origem a um pico de

atrito interno. A variação da concentração dos átomos

participantes do processo como resultado de precipitação, por

exemplo, e revelada pela diminuição da altura do referido

pico. Este fenômeno tem sido estudado extensivamente (26). Os

trabalhos relacionados com a cinetica de precipitação de «• <« w

elementos suDstitucionais nao sao tao apundantes quanto os

anteriores nas podem ser encontrados com facilidade na

literatura técnica. Pm exemplo clássico e o estudo feito por

Damash e Novick (9) sopre o envelhecimento de ligas Al-zn.

No estudo de Miner e colaboradores (32). o envelhe­

cimento das amostras de acos "Maraging" foi realizado no

próprio pêndulo, aquecendo-as por efeito Joule. Este procedi­

mento ja tinha sido utilizado por Ang e wert (2) para

estudo do amortecimento em certas ligas de AU-NI. como no

pêndulo existente no laporatorio de atrito interno do IPEN.

a amostra e aquecida de maneira convencionai (forno resistivo

com capacidade de aquecimento ate cerca de 570 K) optou-se

por um procedimento especial que esta descrito em II.3.3. A

maior parte dos resultados oPtidos neste tra&aino resultou de

amostras previamente envelhecidas ea forno resistivo coa

resfriamento no ar ou na água. vários dados, entretanto,

foram ohtidos coa aaostras envelhecidas coa aquecimento

interno (efeito Joule) e resfriadas ea água.

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32.

11.3.3 - Resfriamento Rápido

o procedimento utilizado consistiu micaimente em

realizar o enveinecimento aquecendo-se separadamente as

amostras por efeito Joule e fazendo-se o resfriamento rápido

de forma a congelar a estrutura existente a temperatura do

envelnecimento. Posteriormente o aquecimento interno direto t

foi substituído pelo enveinecimento em forno resistivo

seguido do resfriamento em acua.

o resfriamento rápido provoca a retenção de

defeitos que estavam em equilíbrio a temperatura mais eleva­

da. Esta técnica foi utilizada com pleno êxito para se

determinar a energia de formação de defeitos em amostras de

Ouro (36) e os resultados obtidos foram perfeitamente compa­

tíveis com valores outidos por outras técnicas. Também

foram realizadas experiências nem sucedidas com Holibdenio e

outros metais utilizando-se como refrigerante Hello liquido

(temperatura 2.93 K). Medidas de resistividade comprovaram o

congelamento de um numero de lacunas proximo ao valor de

equilíbrio a altas temperaturas (36).

Em experiências realizadas com Ouro (99,999*

puro), Takamura (49) mediu a diferença entre os comprimentos

de duas amostras, uma resinada rapidamente e outra recozida

por um tempo suficientemente longo para anular o efeito do

resfriamento; ou seja. com a concentração de defeitos em

equilíbrio a temperatura do recozimento. Obteve, então, a

partir do valor desta contração, a energia de migrapao de

defeitos, o valor obtido por Taxamura. partindo de uma

temperatura de 1123 K. mostrou excelente concordância com os

,i.i-

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33.

valores ofctidos por cinco outros autores que usaram outros

métodos, A amostra que propiciou memores resultados tinha

lmm de diâmetro. Houve divergências quando foram utilizadas

amostras com z e 3mm nas quais as trocas de calor foram

dificultadas e surgiram tensões térmicas durante o

resfriamento. Essas tensões podem podem ter gerado

dlscordancias que agiram como fontes e sorvedouros de

lacunas, o refrigerante utilizado por TaKamura foi salmoura

a 363 K na qual as amostras eram deixadas cair diretamente.

Morn e outros (33) realizaram experiências corn

Ouro de 99,999* de pureza e assumiram uma relação linear

entre o numero de lacunas e a resistividade elétrica,

investigaram o efeito da velocidade de resfriamento no valor

da resistividade após o resfriamento rápido, A resistividade

elétrica foi utilizada pela sua grande sensibilidade a

defeitos puntiformes. Foram utilizadas amostras com diâmetro

de o. imm para evitar as tensões térmicas durante o

resfriamento. Foi constatado que a resistividade so atinge

seu valor ótimo para a velocidade de resfriamento tendendo

ao infinito. Para temperaturas de 973 K, 98* do valor teórico

foi encontrado quando se utilizou uma 7

velocidade de resfriamento de 10 K'seg. Esta alta

velocidade pode ser atingida com água gelada e salmoura como

refrigerantes.

Bueren (5) cnama a atenção para a importância da

velocidade de resfriamento nos primeiros 100 K. Segundo ele

não há necessidade de se usar técnicas elaboradas para o

resfriamento. Água ou ate mesmo ar podem ser usados como

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34.

refrigerantes, o importante e que os primeiros 100 K sejam -2

transcorridos em 10 segundos. O que acontece após este

intervalo e de muito menor importância. Nos primeiros IOOK.

na a probabilidade de defeitos atingirem armadiinas que os

aniquilem. Em ouro. por exemplo. Bueren calculou a ocorrência 7

de cerca de 10 saltos atômicos em amostras resinadas ce

1173 K para 300 K a uma taxa de resfriamento de 10 K's.

Portanto, com uma densidade de defeitos atômicos inferior a

10 *. ha uma grande probabilidade de uma lacuna encontrar

uma armadilha.

Neste trabalho, entretanto, as amostras foram

envelhecidas em temperaturas próximas de 773 K. esta

temperatura e inferior a To = O. n Tm. sendo Tm a temperatura

de fusão do metal, considerada igual a iao9 K C temperatura

de fusão do Ferro). Segundo NovicK (36), pode-se esperar que

o tempo medio entre saltos atômicos seja maior ou igual a 3

10 segundos para resfriamentos a par t i r de temperaturas

menores que To. Com efeito, caicuiando-se o numero de sa l tos * » *

por meio da expressão abaixo e através da integração -8 (*)

aproximada de Gorbachev (7), obtem-se N= 3X10 saltos 7

Resulta o tempo de 3.4xio s entre saltos. Taunb

P N : J fO exp CEm^KT)dt

TO Onde,

N: numero de sa l tos

(«> ASSUMIu-se um aeceiaento expaneaciei ae temperatura ae -2

aome m se ter OM aimtmiceo áe íoo ir mm vrimeinm IO m.

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35.

Taaz>: temperatura aasiente * 390 K

To: temperatura ea que se inicia o resfriamento ?

773 K

fo: fator de freqüência que depende da freqüência

de Denye e de ua fator de entropia que

considerareaos íeuai a "e*.

Em-- energia de ativapao. Para metais cum cos vale

a expressão Eavra = 36 calção 1' K (36)

T, t: variáveis temperatura absoluta e teapo que

foraa relacionados por uaa lei de decréscimo

exponencial da teaperatura.

Do exposto acima, decidiu-se realizar, í exemplo da

referencia (40). resfriamento jogando-se as amostras em a*ua

para garantir um resfriamento rápido nos primeiros instantes.

Foraa empregadas aaostras coa 1. 2aa de diâmetro por 50am de

comprimento, como a velocidade de resfriamento nunca excedeu 4

a 10 K'sef, pode-se desprezar os efeitos de deformação

causados pelo resfriamento rápido secundo a referência (46).

II.3.4 - Resistivtdade Elétrica

A técnica de aedicao de resistividade elétrica em

condições controladas foi utilizada por diversos

pesquisadores para estudo da cinetica do enveineciaento de

acos "Maracins" (40. 54).

esta técnica é uma ferramenta muito utu para o

estudo de reações de precipitação com a formação de fases

interaetálicas coa propriedades elétricas diferentes da fase

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36.

matriz. Ferro. Níquel e cohaito. entretanto, possuea as

aesaas propriedades elétricas, de modo que variações na

resistividade durante o envelhecimento podea ser devido a

precipitação de interaetalicos envolvendo taafcea outros

eleaentos ou a formação de Austemta nao magnética por

reversão. Qualquer precipitação de cohaito apenas passaria

despercebida. Kesmo a formação de ordenamento de lonso

alcance do tipo Feco nao muda a resistividade apreciavelaente

(40). Assim. a técnica e adequada para indicar a

ocorrência de precipitação de interaetaiicos para teapos nao m tm

muito longos de envelhecimento, onde nao naja a reversão a

Austemta.

11.3.5 - Dureza

Naturalmente o efeito endurecedor de precipitados

ea acos "Marafinf envelhecidos e evidenciado por aedidas de

dureza, A técnica e os equipamentos sao simples e. desde que

se tomem os cuidados devidos, e perfeitamente adequada aos

propósitos desejados. Foi utilizada por peters e cupp (40)

com hastante propriedade. Preferiu-se a dureza, em vez da

Bicrodureza. por ser uma propriedade independente de pequenas

heterofeneidades. Desta forma optou-se por este ensaio

simples; ensaios de tração só foraa usados quando houve

necessidade de confirmar resultados.

11.3.6 - Adequabliidade dam Técnicas Escolhidas

AS técnicas escolhidas são adequadas para

ohservacão dos fatores que ínfluenciaa a cinetica do m

envelheciaento dos acos 'Maratins*. pois sao extreaaaente

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3T.

sensíveis a mudanças estruturais em após e utilizadas

largamente para estudo de fenômenos similares (25).

Na TaDela z mostra-se o efeito esperado da variação

dos principais elementos de nea TÍAS propriedades

relacionadas com as técnicas escolhidas. Sao apresentadas

diversas concentrações e tempos de envelhecimento curtos

(ate 5 min), médios (~i nora) e longos (acima de 3 noras).

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Tabela 2 - Efeitos de Elementos de Ligas Principais 39.

ÍLEMENTOS ! PRIORIDADES ! CONDIÇÕES ', ESCOLHIDOS^ P A R A M E T R 0 S i

i i i DUREZA RESISTIVIDADE ATRITO • JlQUEL | Estabilizador | Baixa Cone. e J INTERNO !

j de Austenita. j Tempos Médios j + ? ? j

[ j Altas Cone. e \ , j J J Tempos Médios • ' + j

J j Tempos Longos J + + J

30BALT0 ! Evita a Rever- ! Baixa Cone. e ! ! [ são à Austenita J Tempos Médios [ " j

! (8 %) reduz a ! Altas Cone. e j 0 i | solubilidade do j Tempos Médios J * |

i precipitando i „,„„_ T «„„«., i ^ i «,-,.. ._ Tempos Longos + - -

J Ni3Mo extrem. L J i i fino e em gran- i i J ! de quantidade. | \ i j Em altas cone. [ | j i (18%) provoca i i J i uma combinação / | i j de ordenação de j [ j i longo alcance e i i | í precipitação j { i

MOLIBDENIO I Endurecedor prin i Baixa Cone. e i ' cipal. ' Tempos Médios |

i Fe2Mo. i Alta Cone. e i ! Amplia a Rever- ' Tempos Médios j

i i Tempos Longos i + +

TITÂNIO i Endurecedor su- i Baixa Cone. e i j piem. nas ligas j Tempos Médios j + +

i Prolonga o tem- i Alta Cone. e i { po p/ haver | Tempos Médios J * *

i Dureza i i • I/UJ.« = . i T e m p 0 g Longos i - + +

FONTES: Hosami e Alli (21) Floreen (15) Linnert (30) Peters s Cupp (40) Miner (32)

Símbolos + Tendência a crescer

- Tendência a decrescer

? Não reportado

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39.

CAPITULO III - MATERIAIS £ METQ006

lil.l - Procediaento Experiaental

o fiuxograaa constante da fieura 5 aosira os

diversos caainnos percorridos pelas aaostras desde sua

preparação ate os ensaios de atrito interno (Al),

resistividade elétrica (P) e dureza CHRC). os caainbos

indicados por letras minúsculas, sao:

- "a": inicialmente, testou-se aaostras sea a

realização de qualquer trataaento teraico de solubilizacao ou

enveinecimento, coa a finalidade de se ter referencias para

comparações coa as aaostras tratadas.

- "D": testou-se. ea sefuida. aaostras sunaettdas

apenas ao trataaento de enveineciaento a 723 K nos teapos de

aeio, cinco, cinqüenta e quinhentos ainutos. A finalidade

destes testes era avaliar os efeitos do trabaino aecanico mm

utilizado na preparação das aaostras. efeitos estes anulados

após a soiuDiiizacao. *

- "c": realizou-se o trataaento teraico de

soiuDiuzacao a 1093 K por uaa bora e ensaiaraa-se as

aaostras; foi oaitido o trataaento de envelheciaento, coa a

finalidade de se verificar o efeito isolado da soiubiiizaeão.

- "d". "e" e "f": as aaostras foraa

soiupiiizaaa* a 1093 K por uaa nora e enveinecidas por

•eio. cinco, cinqüenta a quinhentos ainutos nas temperaturas

de 723 K, 750 K e 623 x respectivaaente.

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«o.

- "£". "li" e "Ia: as amostras desta feita

foram soiuDilizaaas a 1196 K e envelhecidas pelos mesmos

tempos acima e nas mesmas temperaturas ae 723 K. 750 K e

929 K. respectivamente.

AS composições químicas das amostras dos acos

estudados estão na tabela 3. Para a nca ís-mooo)

(denominada naa D repetiram-se os procedimentos tipo "d"

duas vezes. na primeira vez o tratamento térmico de

enveinecimento foi realizado por aquecimento direto (efeito

Joule), secuido de resfriamento rápido; na segunda vez foi

utilizado aquecimento convencionai no interior de uma mufia.

testando-se resfriamento ao ar e em acua.

Para a ilea 10-NK35O) (denominada liga 2J. foram

usados os procedimentos "a", "C, "d" e "f com o tratamento

térmico de enveinecimento realizado apenas em forno, a partir

de amostras soiux>i lizadas a 1093 K.

Para a ultima liga testada (uma Ufa experimental

denominada Ü £ A 2), foram percorridos apenas os caminhos "c\

*d* e "f", ou seja. com amostras soiu&ilizadas a 1093 K. m

foram utilizadas as combinações de 3 temperaturas de

envelhecimento (723 K, 750 K e 023 K) com 1 tempos (meio.

cinco, cinqüenta e quinhentos minutos).

Foram repetidos, com a utilização de novas

amostras, todos os ensaios em que os resultados foram

diferentes dos esperados, levando-se em conta oa estudos

teóricos realizados. Alguns conjuntos de ensaios foram

realizados em até 5 amostras, com a finalidade de

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« .

confirmação de resultados.

Os ensaios de atrito interno foram realizados com

um pêndulo invertido descrito em III.6. Todas as medidas

foram feitas durante o aquecimento continuo das amostras

montadas no pêndulo entre as temperaturas 123K e 573K. A taxa

de aquecimento utilizada foi constante (1.5 K'min).

Todos os ensaios de atrito interno foram feitos em

duas condições. Na condição "após montagem" as medidas foram

obtidas durante um primeiro aquecimento das amostras após sua

fixação no pêndulo de atrito interno. Na condição "após

recozimento linear", as medidas foram feitas durante um

segundo aquecimento entre 123K e 573K realizado após

conclusão da primeira etapa.

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« .

ill.? - Obtenção da Amostra*

111.2.1 - Lifts uti lixadas a sua Frocadancia.

Foras estudadas 3 li «as no presente trabaino. Duas

delas sao lisas constantes da Tabela l: 10-NiOOO) e 16-

NK350). Estas duas lisas sao de interesse, para fins de

pesquisa, na Area Nuclear. Fabricou-se usa terceira li ca, na

qual se adicionou aeis Titânio en relação a

composição Das 1 ca da primeira usa. Pretende-se usar esta

lica como metal de adicao na soidaaem de acos "Harasins*. por

processo em desenvolvimento. Limitou-se o escopo do presente

trabaibo a estas lisas de interesse mais imediato, embora se

tenha fabricado outras m a s .

Todas as lisas foram produzidas na Eletrometai

Metais Especiais em sumaré - sao Paulo, em fornos de indução

sob vacuo, pelo processo VIM ("vacuum induction Meitinf).

A liga ís-Ni (300) sofreu também dupla refusao em forno de

eletrodo consumívei, pelo processo VAR ("vacuum Arc

Remeltins"). A tabela 3 mostra a composição química das lit as

estudadas.

Tabela 3 - Composição Química das Li fas

1

LIGAS

1

2

3

NI

ia. io

1T, 64

16.01

MO

4.7»

3. 9S

4.02

COMPOSIÇÃO QUÍMICA

CO

9.13

12,64

9.3

TI

0, TO

1.70

1.70

Al

0.10

0,13

0,10

C

0.003

0.009

0.002

Fe (aprox,);

restante {

restante {

restante j

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43.

111.2.2 - Preparação de Amostras

AS ligas foram forjadas. laminadas a quente,

cortadas em tiras e partes destas tiras foram trefliadas.

ofitendo-se fios com diâmetro de í.smm. Esta etapa da

preparação foi feita pela Eletrometai. APÓS o forjamento. os «• >

craos. com tamanno medio determinado de acordo com a ASTM

El 12, eram martensiticos e correspondiam ao índice ASTM 5.

Para os ensaios de atrito interno, verif icou-se que mm

seria mais conveniente a utilização de corpos de provas com

l.2mm de diâmetro e 50mm de comprimento, com variação mínima

no diâmetro, o estiramento adicional de 1. smm para 1. 2mm e a

ca lifiração dos fios foram feitos em dispositivo especialmente

projetado para este fio. com furos califiradc- variando de

0,05mm entre furos consecutivos, desde i,4Sum ate i,20mm.

inicialmente. os fios foram cortados com

aproximadamente íoomm de comprimento e submetidos aos

tratamentos térmicos de acordo com os procedimentos descritos

em III.3. AS amostras com este comprimento maior foram

utilizadas para a medição da resistívidade elétrica,

possibilitando maior precisão. Em seeuida as amostras foram

cortadas para o comprimento de aproximadamente soma e

utilizadas para os ensaios de atrito interno.

os corpos de prova para os ensaios de dureza foram

cortados das tiras laminadas e usinados. : iras preparados

paraleiepipedos com secoes de 2, orna x l.onm e comprimentos de

íoomm, tamanno adequado para medição da dureza em pelo menos

10 pontos. Testou-se a adequatoil idade destas amostras para os

testes de dureza ensai ando-se usa amostra da usa 1 na

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<H.

condição solubiiizad* (dureza menor). Foram obtidas 10

leituras próximas a 2ô Re. com desvio padrão de 1 Re, o que

esta dentro da precisão desejada, os demais corpos de prova

se mostraram igualmente adequados.

II 1.3 - Tratamentos Térmicos

II1.3.1 - solubinzacao

o tratamento térmico de solum lizacao no presente

trabalho visou "apagar" os efeitos de trabalho mecânico e

tratamentos térmicos realizados durante a fabricação das

ligas. Dessa forma, após o resfriamento para a temper tura

ambiente as ligas estudadas apresentaram estrutura totalmente

martensitica.

Para a realização de tratamentos térmicos de m •

solubilizacao na faixa de 1073 a 1223 K e essencial a

utilização de atmosfera protetora para evitar os problemas de

oxidacao (7). A Tabela 4 nostra detalhes dos tratamentos

térmicos realizados, AS temperaturas (1093K e M96K) e tempo

de tratamento (l hora) escolhidos estão na faixa utilizada

por outros pesquisadores (3, 5. 10 e 12).

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«.

Tateia < - especificação dos Tratamentos Térmicos Realizados

TRATAMENTO j T(KD ; TCBin) j ATMOSFERA j AQUECIMENTO [RESFRIAMENTO

„ j 1093 j i i Forno : circulação SOLUBILIZACAO • • 60 vacuo de Ar gomo

• • i'2. 5 [ Forno [

• • so. 500 : interno por : j 823 ; j J Efeito JouieJ

Realizou-se o tratamento colocando-se as amostras t Ni

no interior de tufcos de quartzo selados a vacuo com pressão -3

interna de 10 Pa e aquecidos externamente, A S amostras t

foram preliminarmente limpas com detergente neutro e água

desmineraiizada e suttnetidas a limpeza por ultra-som.

Em seguida foram sutaetidas a limpeza em alto vacuo de forma

a se promover a descaseificacao previa de qualquer resíduo.

o tratamento térmico foi realizado em instalação

propria existente no Departamento de Processos Especiais do

IPEN. O equipamento usado permitiu o resfriamento com

Argonio em poucos segundos, após a soluDiliacao das amostras

por uma bora. Este resfriamento e suficientemente rápido para

evitar a migração de Ti(C.N) para contornos de grão que

poderia frágilízar o material (24, 35).

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46.

Ili.3.2 - Envelhecimento

o tratamento térmico de envelhecimento foi feito de

duas formas, A primeira utilizou aquecimento direto por

efeito jouie com uma fonte estabilizada modelo TCA-IO-30A da

Tectroi. o controle de temperatura dentro de uma faixa de •.

2K, foi feito através de um sistema de controle fino

existente na fonte. A temperatura foi medida no meio das

amostras através de um termopar tipo Ferro-constantan ( DIN

13710) fabricado pela Engro, conjugado com um muitimetro

digital automático Phillips modelo PH 2521. Foi compensada a

diferença entre a temperatura ambiente e a temperatura de

referência (273 K) do termopar. o termopar foi soldado as

amostra para garantir um Dom contacto.

Foi projetado um dispositivo especial para evitar

perdas térmicas por condução nas extremidades das amostras e

perdas por radiação. Este sistema permitiu a elevação de

temperatura das amostras ate 023 K em 3 minutos, com 30 A de

corrente de aquecimento. Tratando-se de um estudo de cinetica

empregando tratamentos térmicos de curta duração, a principio

julgou-se importante que a velocidade de aquecimento fosse

alta.

Após os tratamentos térmicos de envelhecimento em

cada temperatura escolhida, as amostras foram mergulhadas em

água fria. o dispositivo foi projetado para permitir a

liberação instantânea da amostra dentro de uma cuba de água

no momento desejado, o sistema constou basicamente de 2 tubes

de quartzo de 7mm de diâmetro interno, no interior dos quais

foram montados 2 fios de aco 'Hanging' i6-Ni(300) com o.6mm

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«17.

de diâmetro ligados a conectores de cofire. As amostras foram

fixadas ao dispositivo C O B O S tuDos de quartzo dispostos de

tal modo a permitir apenas a passagem do termopar. Desta

forma, as perdas por conveccao foram diminuídas e o calor

gerado pelos fios de o, 6nm compensou as perdas por condução

nas extremidades das amostras, o tamanho e o diâmetro de cada

um dos fios compensadores foram escoinidos por tentativa e

erro ate se conseguir um arranjo adequado a finalidade

desejada, os tuhos de quartzo foram envoltos com papei de

alumínio, durante o aquecimento que funcionou como uma

blindagem térmica.

inicialmente, o aquecimento direto envolvia a

nseracao instantânea somente das amostras, através da

abertura de pinças, para se promover o resfriamento

rápido, verificou-se, no entanto, que melhores resultados

eram out idos quando todo o conjunto aquecido era jogado em

água, ao mesmo tempo em que se desligava a corrente elétrica.

Essa pratica passou a ser adotada e o dispositivo final

esta esquematizado na figura 6.

o segundo método de aquecimento empregou um forno

elétrico de laboratório tipo mufia com uma velocidade de

aquecimento de cerca de 40K'min. o resfriamento, após o

envelhecimento, foi feito ao ar ou em água. Durante a

realização dos ensaios com amostram da liga l, verificou-se

que o aquecimento realizado por efeito joule com grande

velocidade de aquecimento apresentava alguns inconveniente»

qua não ocorriam nas aaostras envelhecidas ea forno pelo

processo convencional. Para as aaostras das Liga 2 e 3,

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,Uar dalalfca ofeaiio)

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2

S

4

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7

LISTA OE PARTES

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-Etirtitwra Mpana

Figura 6: Esquema Utilizado para o Envelhecimento por Aquecimento Interno Utilizando o Efeito Joule

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*9.

utilizou-se apenas o segundo aetodo.

Após o resfriaaento. as aaostras foraa secas e

lixadas para reeover qualquer oxidacao. A coaparacao dos

resultados de aaostras lixadas coa aaostras decapadas ea

solucao de acido citrico aostrou que foi suficiente a reaocao

mecânica.

111.4 - Medição de Resistividade Elétrica

Após os trataaentos teraicos previstos, foraa

feitas aedicoes de resistiviâade elétrica das aaostras nos

laboratórios eletrônicos da COPESP. ea condições ambientais

controladas (293 a 296 K e SO a 75* de uaidade relativa).

Foi utilizada usa ponte Kelvin aodelo GR 1666

fabricada pela Genrad, aodelo GR1666. coa sensibilidade de 2

aicro-ona na aedicao de resistência elétrica, isto eqüivale

nas aaostras ensaiadas a incertezas da ordea de 0.004 ai cro­

on*, cm, julgadas adequadas para o objetivo desejado. Todas as

medições foraa feitas coa instrumento previaaente aferido ea

laboratório habilitado da firma Engesa e de acordo coa as

instruções do fabricante do equipaaento. Garantiu-se assia

uaa precisão de • •. O, 01* da medida • 3ppa do fundo de escala

utilizado".

Nedipões de diâaetro e comprimento das aaostras

foraa efetuadas coa paquiaetro digital Mitutoyo que peraite a

leitura de até o, oiaa. Foraa efetuadas no mínimo 10 medições

da resistência e do diâaetro das aaostras, sendo este ultiao o

aedido ea pelo menos 5 pontos e 2 direções defasadas de 90 .

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SO.

AS aedias e desvios padrão das aedidas foras calculados

por aétodos estatísticos. No caso da resistência elétrica,

foras abandonadas quaisquer leituras fora de us desvio padrão

para sais ou senos e aedidas adicionais foras efetuadas para

coapletar a serie ae 10. Asostras que apresentavas navia

variapoes de sais de o. OSss no diasetro foras abandonadas.

Isto ocorreu es poucos casos, es virtude do método de

caiinracao dos diaaetros descrito eslll.2.2.

Cos os valores aed1os do diasetro e da resistência

elétrica de cada aaostra. a resisti v idade elétrica foi

calculada através da fornula:

2 100.R.A 100.R . d .W

L * L

onde:

j> - resistividade elétrica es oicro-ons.es

R - resistência elétrica es aiu-ona

A - area de seccao transversal es os

d - diasetro medio da aaostra es ma

L - comprimento da asostra es aa

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31.

111.5 - Ensaios de Dureza

os Ensaios de dureza foram efetuados no Laboratório

de Ensaios Mecânicos da COPESP utilizando-se um equipamento Mi

modelo 737 L da Mi cr ot est. O equipamento teve sua exatidão

verificada periodicamente através dos padrões correspondentes

e seguindo-se as instruções do fairlcante. Foram realizadas

pelo oenos io medidas em cada amostra tirando-se a media

aritmética e o desvio padrão.

Sempre que possível mediu-se dureza Rockwell c nas,

devido a um comportamento anômalo descrito no proximo

capitulo, foi necessário a utilização das escalas Rockwell A,

D e B. mais adequadas para materiais mais moles.

Foram utilizadas as taDelas da norma ASTM E n o

para conversão de escalas. Para apresentação de resultados,

no caso da Liga 1 enveinecida por aquecimento direto. m

utilizou-se a conversão para dureza Br men .

A Tafceia i mostra os diversos ensaios de dureza

Rockwell e os parâmetros dos testes utilizados.

TaDeia i - Parâmetro dos Ensaios de Dureza Rockwell

TIPO

A

B

C

0

PRE-CARGA (Xtff)

10

10

10

10

i 1 CARGA TOTAL

CKff)

60

100

150

100

j DURAÇÃO (Sei)

30

30

30

30

j TIPO DE PENETRADOR

j comco de diamante

j Esfera 1,S3mm

: conico de diamante

j Conico de diamante

i

1.1 i c . ; . ;.ijwLt«'-. , •-.'

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52.

111.6 - ouaioa de Atrito interno

Para os ensaios de atrito interno utllizou-se o

pêndulo de torsao e seus periféricos existentes no

Laboratório de atrito interno do IPDI. cujo esquema e

mostrado na figura 7.

de iniroa

plflça

amostra

Q— 7

3 r V

•— poti» movei

— bobna - - contra-peso

- - espelho

3

i

•— vacuo

h a s t e girartfe

— cnostato

— forno

Pi fura 7 - Eaquesa de pêndulo invertido do Laboratório de Atrito interno do iPOf

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53.

o pêndulo ê do tipo invertido, ou seja. a massa de

inércia que permite variar a freqüência de viDracao esta

situada act na da aaostra. suspensa por ui fio sul 1 cientemente

fino para nao provocar erros no momento de tor ca o transmitido

a amostra, conforme ilustrado na figura 7. todo o conjunto

(desde o porta-amostra ate as massas de inércia) fica

equilibrado através de roídanas e por contra-pesos. Este

arranjo permite minimizar a tensão estática na amostra.

reduzindo-a a valor inferior a 10 Kpa. O porta-amostra fica

situado dentro de uma comDinacao de forno resistivo e

criostato que permite variar a temperatura desde 120 K ate o

limite operacional de 573 K.

No conjunto suspenso estão solidários um espelho e

dois imãs introduzidos em DoDinas. Através de variação da

corrente elétrica nestas DoDinas produz-se uma excitacao que

cria um momento de torcao transmitido a haste girante. Desta

forma a amostra e solicitada a torcao. pois o seu extremo t t

inferior esta fixo. solidário ao suporte do forno, e seu

extremo superior e conectado a naste girante. AS coneccoes

com a amostra sao feitas através de pinças especiais. Quando

a naste girante e solicitada, provoca o desvio de um feixe de

luz que incide no espelho; ao ser refletido este feixe e

captado por uma fotocéluia de um seguidor de sinal luminoso

SEFRAM.

Para minimizar os gradientes de temperatura as

experiências são realizadas SOD pressão de aproximadamente

1,5 Kpa de Heiio. o controle de temperatura da amostra ê

realizado através de um termopar de cnromei-Alumei colocado

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54.

no interior do forno na posição correspondente ao meio da

amostra. A instrumentação eletrônica acoplada ao pêndulo (22)

rece&e as informações dos sensores e as transmite para uma

unidade perfuradora de fita FACIT. Foram registrados os

seguintes dados:

a) Temperatura no inicio do primeiro ciclo.

D) Temperatura no inicio do segundo ciclo.

c) Qo - amplitude da primeira oscilação livre após

a excitacao.

d) Qn - amplitude da oscilação após n oscilações

livres.

e) Freqüência.

um regulador SETARAM RT 3000. acoplado a um sensor m

situado junto ao termopar. permitiu a variação linear e

continua da temperatura do forno ate atingir a temperatura

maxima. Este procedimento e denominado recozimento linear

(22, 29).

Todas as amostras foram ensaiadas no intervalo de temperatura entre 123 e 573 K. AS medidas do

- l coeficente de atrito interno (O ) e de freqüência foram

realizadas em decaimento livre a freqüência aproximada de 1

ciclo por segundo, o diâmetro de 1,2mm das amostras foi

escolhido para possibilitar esta freqüência, com ajustes

mínimos no equipamento.

A amplitude de deformação máxima na superfície das - 6

amostras, foi ajustada para 2 x 10 reguiando-se a corrente

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55.

na fconina de excitacao e a velocidade de aquecimento para

1.5 K'am. Para cada amostra foram realizadas duas medidas: a

primeira após a montagem e a segunda após o recozimento

linear a 553 K. realizado durante a medida precedente.

calculou-se a amplitude da deformação maxima em

torpao através da formula (26):

Qo r e=

1 LI

onde:

Qo = Amplitude da primeira oscilação livre após a

excitacao

r = Raio da amostra cilíndrica

L = Distancia do espelho movei ao seguidor do

sinal luminoso que permite o registro das

oscilacoes

1 = Comprimento da amostra

A finalidade de se fixar a amplitude máxima da

deformação em um valor relativamente baixo foi padronizar

a execução do ensaio e eliminar efeitos decorrentes da

variação da amplitude maxima inicial que poderiam dificultar

a interpretação dos resultados.

Através de uma serie de programas AYTECTAN escrita

para o computador IBM 37CV155 do inn, foram calculadas e ia-

pressas curvas de coeficiente de amortecimento e freqüência

para as diferentes amostras na condição após montagem e apôs

o recozimento linear, ofctendo-se taaftea a superposição de

diferentes curvas, a um computador MICROTEC tipo PC-XT e

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5*.

acoplado ao computador x w 37<xiss do ipm foi possível >

manipular os dados e obter curvas e cálculos adicionais,

o coeficiente de atrito interno apresentado nos

resultados e calculado por:

- l Q z i'mr x cin ocon)

utilizando-se os valores de Qo e <ki aedidos. Noratlaente Qa

foi aedido após 50 ciclos aas. ea casos especiais, foi aedido

apôs 20 ciclos; principalmente quando a freqüência era muito

baixa.

c importante citar que após a excitacao no pêndulo

de torpao utilizado as aaostras vixraa coa aoviaento livre

amortecido de freqüência aproxiaadaaente proporcional a

raiz quadrada do aoduio de elasticidade transversal

(51). oesta foraa. a variação de freqüência coa a

temperatura reflete qualitativamente a variação do modulo de

elasticidade do material.

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57.

CAPITULO IV - RESULTADOS OBTIDOS £ DISCUSSÕES

IV. i - Apresentação dos Resultados

IV.1.1 - Resultados Gerais

»

A serie completa de resultados nas diversas

condições de solufcilizacao, aquecimento e resfriamento para

as três ligas estudadas, envelhecidas em 3 temperaturas e 4

tempos diferentes. encontram-se no Anexo A. NO texto

principal deste trabalho so foram incluídos os resultados t

típicos ou mais relevantes.

IV.1.2 - Resultados Principais

IV.l.s.l Nas amostras envelhecidas com a utilização

de aquecimento interno por efeito Joule e velocidade de

aquecimento elevada (lSOK^min). os resultados nao foram

satisfatórios e alfuns valores de dureza ficaram afcaixo do

valor correspondente a amostra simplesmente solum nzada. os

espectros de atrito interno e freqüência em funcao de tempe­

ratura oDtidos com estas amostras revelaram que as curvas na

condição "após montagem" e "após recozimento linear a 573 K"

diferiram substancialmente. Estes resultados sugerem que o

citado recozimento produzido no primeiro ensaio induziu

mudanças estruturais nas amostras, visto que a variação de

freqüência para a mesma temperatura e inci;ativa da

mudança no modulo de elasticidade transversal do material

conforme mencionado em II 1.6. um caso típico e mostrado nas

fifuras e e 9 que representam, respectivamente os espectros

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de atrito interno e freqüência de amostra da Ufa 1

solufcuizada a 1093 K por l hora e envelhecida por

aquecimento interno por 5 minutos com velocidade de

aquecimento de 150 K'min. seguido de resfriamento rápido.

A variação de estrutura do material foi comprovada

tamhem por um aumento de dureza registrado após o primeiro

ensaio de atrito interno. Na amostra sem solubllizacao e

enveinecida por aquecimento direto durante 30 segundos segui­

do de resfriamento rápido, a dureza variou de 232 HB antes

do primeiro ensaio de atrito interno para 316 HB após este

ensaio, o mesmo aumento de dureza foi verificado quando se

submeteram amostras a um aquecimento lento independente, com

a mesma taxa de aquecimento (1.5 K'min) utilizada no pêndulo.

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59.

IV.1,2.2 As amostras enveinecidas em forno, com

taxa de aquecimento 2>em inferior (aproximadamente 40 K'min). >

apresentaram resultados previsíveis de acordo a literatura.

A figura 10. por exemplo, sintetiza os resultados obtidos

em amostras da liga í soiuDilizadas a 1093 K por í nora.

enveinecidas a 7S0 K por diversos tempos e resinadas em

água. Três fases sao distinguidas claramente:

- ia. fase: o atrito interno cai após uma sensível

elevação nos instantes iniciais; a dureza aumenta

substancialmente e a resistividade decresce. Esta fase vai

ate 5 minutos de envelhecimento.

- 2a. fase: o atrito interno aumenta muito, a

dureza cresce mais lentamente atingindo um máximo de SO HRC e

a resistividade decresce. Esta fase na Figura 10 vai ate 50

minutos.

- 3a. fase: todos os 3 parâmetros, atrito interno,

dureza e resistividade elétrica, decrescem após 50 minutos.

ftf** I I • v i r i ic io o* r t§ i» i wmaat duraia Aockvfll C « l l n t o >nt»mo a 30'C ioá l « 780'C lOwl n* U9« 1 fit <«•** tie t*iOtn<nft nas cur»«» «cia* na i< I ttt

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60.

uma parte da ia. fase foi inferida a partir dos

parâmetros medidos nas amostras simplesmente solubiiizadas e

esta indicada com linna tracejada na Figura 10.

De acordo com as teorias de recuperação

apresentadas em II.1.2, nos primeiros minutos durante o

aquecimento isotermico de envelhecimento, ocorre a

recuperação da rede de discordancias que tende a provocar a

redução da dureza da estrutura martensitica. Entretanto, esta

redução de dureza nao foi verificada, pois. simultaneamente,

iniciou-se o processo de precipitação de compostos

intermetalicos que. segundo Peters e Cupp (-10), tem tempo de

nucleacao praticamente nulo. Consequentemente, nesta primeira f A

fase ha dois fenômenos atuando que produzem efeitos * " t i

antagônicos em alguns parâmetros. A resíatividade elétrica e

mais sensível a densidade de defeitos puntiformes. A

recuperação das discordancias causa apenas pequenas

alterações de resistividade. Porem a precipitação provoca um f »

grande decréscimo nesta propriedade. A resultante da acao dos

dois fenômenos e a grande variação de resistividade observada

nesta primeira fase.

Quanto a dureza, o seu crescimento e devido

principalmente a ocorrência de precipitação. O decréscimo do

atrito interno na primeira fase deixa claro que ha um

mecanismo de recuperação atuante, pois os precipitados

formados nesta etapa, pela teoria das relaxacoes acopladas

vista em II.2.3.1, tendem a aumentar o atrito interno.

Na segunda fasa,o mecanismo dominante e, sem duvi­

da, a precipitação pois o atrito interno cresce pela intera-

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61.

cao de relaxacoes causadas por precipitados adjacentes. Esta

precipitação e responsável pelo decréscimo da resistividade

e aumento da dureza.

Na terceira fase ha 2 mecanismos atuantes: a

variação da relação media area'volume dos precipitados e a

reversão a Austenita. Quando os precipitados crescem muito a

relação media area^voiume tende a decrescer. Consequentemente

diminuem as interfaces nas quais ocorrem os mecanismos de

relaxacoes acopladas introduzidas por Nowick e descritos em

II.2.3.4. A tendência resultante e de diminuição do

atrito interno. A reversão a Austenita ocorre pelo

aquecimento da Martensita instável por tempo prolongado e tem

como efeito a redução nos três parâmetros de controle

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0 ^ * í j , . « • «aoftr is a» Mgt 2 solubliWCdtt • 1093 * t iv«jn*cia»s

no »orno • 7MK

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62.

utilizados. Desta forma a dureza e atrito interno, após

atingirem valores máximos, passam a decrescer.

No caso da Uga 2. a Figura 11. sintetiza os

resultados de amostras preparadas e ensaiadas da mesma forma

aplicada as amostras da figura 10. Nesta liga nao se atingiu

a 3a. fase durante o tempo máximo empregado (500 min).

Portanto, a dureza e o atrito interno crescentes na 2a. fase

nao atingiram os valores máximos. Os mesmos comentários

feitos para as duas primeiras fases relativas a liga l sao > •

perfeitamente aplicáveis a liga 2.

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63.

A Figura 12 apresenta dados de amostras da liga 3 t

enveinecidas a temperatura de 723 K e por diversos tempos

semelhantes aos casos das ficuras 10 e li. Nesta figura não

esta clara a distinção entre as duas primeiras fases

acima descritas. Nas temperaturas de envelhecimento mais

elevadas (figura 13) foi o&servada para esta liga uma

preponderância muito maior do fenômeno de precipitação

sohre a recuperação mesmo para os tempos curtos iniciais.

Na figura 13 (temperatura de enveinecimento 756 K) na um

patamar onde a dureza e a resistívidade permanecem

constantes. entre 5 e 50 minutos de tempos de

envelhecimentos. E relacionado provavelmente com o maior

teor de Ti JUÍ liga 3 em relação a liga 1.

" i ruç ío aoierrta* 94 ' u m \*iú»at clitr-tca e* « lea-sna ca nê aurtim •<«C e no t i i f u i c i í <3t i t n n interno ia* t íWí rs tur í» de

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64.

IV.1.2.3) Para tempos de envelhecimento curtos,

principalmente em amostras que nao sofreram o tratamento

térmico de soluDUlzacao após sua preparação, foram ohtldos

valores de dureza elevados. Esses valores nao foram

acompanhados por medidas de resistividade elétrica

correspondentemente baixas que indicassem precipitação de

compostos contendo elementos de lisa que pudessem afetar esta

propriedade.

A figura 14 apresenta resultados outiaos em

amostras envelhecidas a 723K. por aquecimento interno, sem

soluDUlzacao. E um caso típico da ocorrência deste

fenômeno. O valor máximo de dureza na f ígura n (375 HB) foi t t

registrado com 5 minutos de envelhecimento e e a media de

resultados oDtidos em io amostras diferentes. Em cada uma

foram feitas pelo menos 10 indexações para a oDtencao da

dureza media. Quanto a resistividade com 5 minutos de

envelhecimento, o valor assinalado de 49 micro-onm-cm taa&em

corresponde a media de 6 valores medidos, com o ensaio de

amostras suplementares envelhecidas a 3. 10 e 30 minutos,

ficou caracterizada a existência de um pico de endurecimento

a cinco minutos que desaparece quando o tempo de

envelhecimento aumenta. Aparentemente, trata-se do tipo de

precipitado instável na matriz reportado por Peters (39) que

desaparece a medida que surtem precipitados estáveis na rede

de discordancies. Peters l> Cupp (40) atribuem este pico de

endurecimento a precipitação de car&onetos que ocorre antes

do endurecimento principal.

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69.

IV. 1.2.4) Com aquecimento direto (efeito Joule) ou

indireto (forno), em diferentes temperaturas e tempos, foram

observados picos de atrito interno correspondente a variações

descontínuas de freqüência. Estas descontinuidades auferem

que as amostras sofreram mudanças estruturais de forma quase

instantânea durante os ensaios, oaserva-se ainda que após as

ocorrências desses picos, os espectros de atrito interno e de

freqüência mostraram tendência a coincidir nos testes

realizados "após montarem" e "após recozimento linear". Tudo

se passa como se o efeito produzido pelo recozimento lento

ocorresse, nestes casos, a una temperatura intermediária e

instantaneamente, AS figuras 15 e 16 mostram um dos casos

o&senaaos. Nestas fifuras amostras da lisa 1 foram

soluDUizadas a 1093 K e envelhecidas a 730 K por aquecimento

direto durante \'Z minuto.

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66.

È preciso diferenciar os picos relatados acima do

fenômeno onservado durante diversos ensaios de atrito interno

com amostras envelhecidas por tempos curtos. Nas mesmas

figuras 15 e 16 na a acorrencia de um pico suave entre 153 e

310 K. Neste caso a variação de freqüência e continua, nao

havendo modificação estrutural discreta do material. Esta

variação pode ter sido causada por impurezas atômicas ou mais

provavelmente pelo carbono em solução solida.

iv.1.2.5 o efeito da velocidade de aquecimento foi

testado nas experiências realizadas para confirmar

resultados. Foi verificado que. para taxas de aquecimento

mais Baixas tanto os espectros de atrito interno como os de

freqüência nas condições AM e ARL tenderam a coincidir

(figuras 17 e 10). ou seja. o comportamento das amostras

aquecidas por efeito Joule com velocidades menores (ate

atingirem as temperaturas de envelhecimento) se aproximou do

comportamento das amostras envelhecidas em forno, que sera

tratado em iv.i.2.6. Nas figuras ir e 19 a velocidade de

aquecimento foi de 22, 5 X'min e nota-se claramente o aspecto

acima relatado. Nestas figuras as amostras da liga 1 sem

solusilizacao foram envelhecidas a 723 K por aquecimento

interno durante 5 minutos.

o efeito do resfriamento rápido amDem foi testado.

Nas figuras 19 e 20 amostras da liga 1 foram ensaiadas

simulando um resfriamento "rápido* imperfeito que transcorreu

parcialmente ao ar. o resultado foi um vairr .« dureza muito

Baixo; alias, o valor mais Daixo encontrado nesta serie (37, e

HRD 5 17 HRC).

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66.

IV. 1.2.6) Com reiapao aos espectros de atrito

interno e freqüência para as amostras envelhecidas em forno,

as curvas para os dois ensaios realizados geralmente

coincidem, conforme mostrado nas Figuras 21 e 22. para a

amostra da liga l solumHzada a 1093 K e enveinecida em

forno a 756 K por 9 minutos.

Amostras da liga 3 envelhecidas a 723 x e 756 K,

durante o,5 e 5 minutos também foram afetadas pelo

reaquecisento no pêndulo. Entretanto. 50 e 500 minutos de

enveinecimento resultaram em espectros para as condições

"após montagem' e "após recozimento linear" bastantes

próximos, AS figuras 23 e 2-1 mostram um exemplo em que

amostras soiubilizadas a 1093 K por 1 nora e envemecidas a

723 K por 5 minutos nao exibiram a coincidência das curvas.

n: tMKtr . • «rito In t .™. M « M i l M)i*<1'«rt» . 1MJ «_. ««•.-lu te i * m '•"* ( 7M > par i . t » u i ca r w f r i o m t . «. « p . , c a

Fluir. 12. Cipittro Sã frwurwl» tê « n u - . i f i H ' i u • •»«!»< f l f u l 100. (Lip I )

'iprt li: fiHtvt * ttnw laurw m mmtn MIK>IIIM* • 1M) • » •ntliwf* • f«nw i f l t i i » ! m w tm imtnamu m Iiw. • IMIMCM «H M l « m * r*l4l(lf<«Mi • (M«U. ILIfjt ))

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69.

IV. 2 - Discussão dos Resultados

iv.2.1 - introdução

A principal constatação feita em iv.i foi a

existência de fases distintas na cinetica de envelhecimento

das amostras tratadas em forno, para as 3 ligas estudadas.

Dependendo da composição química da liga. nao se conseguiu

atingir a 3a. fase no tempo máximo utilizado (5O0 minutos) .

Nestes casos, a dureza permaneceu crescente durante todos os

tempos de envelhecimento empregados. Na liga 3. por exemplo,

praticamente so foi o&servada a fase 1; esta liga entretanto

possui composição química atípica, pois e uma variação da

liga 1. Mas, de uma forma geral, os resultados mostraram-se

correntes com as teorias apresentadas no capitulo II.

iv.2.2 - Fases da cinética de Envelhecimento

As tres fases ou etapas observadas no m

envemecimento dos acos "Maraging" sao caracterizadas de

forma mais marcante pelas medidas de atrito interno e dureza.

A resistividade elétrica, emfiora sensível as transformações,

apresenta uma variação sempre decrescente nos intervalos de

tempo testados e torna a distinção entre estas fases menos

aparente.

A primeira etapa e caracterizada por una flutuação

inicialmente crescente e depois decrescente do atrito

interno, acompanhada de aumentos moderados ou patamares de

dureza < figura IO). Esses dados sao consistentes com

transformações estruturais inicialmente dominadas pela for-

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TO.

•ação ae fases endurecedoras ( provaveisente, contendo

MoiiBdemo) ea precipitados finos e noaoeeasente dispersos.

Essa precipitação provoca ua ausento inicial de atrito

interno. Posterioraente. a ativação dos processos de

recuperação de discordância» e cresciaento dos precipitados

iniciais passaa a deterainar a queda de atrito interno

onservada. A variação resultante da dureza reflete o na lanço

entre esses aecanisaos opostos. gerando patasares

aproxiaadaaente constantes ou auaentos aoderados.

A duração dessa priaeira fase e. portanto,

largamente dependente dos teores de eiesentos de liga que

favorecaa ou não a foraacao de precipitados, A liga 1 (4.79*

Ho - 9. 43* co - o. 7* Ti) apresentou teapos da ordea de ate 5

ainutos para a priaeira fase (figura 10). A liga 2 (3. 96» Mo

- 12.64» co - 1.7* Ti) registrou ate 50 ainutos de duração na

primeira fase (figura li), A liga 3 ( 4.02* MO - 9.5* Co -

1.7* Ti) praticaaente so apresentou a priaeira fase durante

os períodos aaxiaos de soo ainutos espregados nos ensaios.

Portanto, e aparente o efeito das adições de Titânio (liga 3)

ea prolongar a primeira etapa de enveiheciaento de após

"Maraging". Esse efeito foi parciaiaente anulado na liga 2

pelo ausento do teor de Cobalto.

A segunda etapa de enveinecinento foi onservada

apenas nas ligas 1 (entre 5 e 50 ainutos) e na liga 2 (entre

50 e soo ainutos). caracteriza-se pelos auaentos

significativos do atrito interno e dureza das aaostras ate

atingirea vãlorB» aaxiaos (figura 10). correspondenteaente. a

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71.

resistividade decai su&stanciaimente. Essas variações devem

resultar do crescimento dos precipitados formados na etapa •

inicial. O aumento dessas partículas causa um endurecimento

substanciai ate que comece o processo de superenveihecimento,

Neste ponto, os valores de atrito interno o dureza sao

máximos.

A continuação do processo de envelhecimento na

etapa 3 provoca uma diminuição da razão media area superfi-

ciai/volume e aumento da distancia media entre partículas.

Ha. então, uma maior facilidade para o movimento de

discordancias entre os precipitados (veja figura 3) e atrito

interno e dureza decrescem. Amostras envelhecidas alem do

valor máximo de dureza sao ditas superenveinecidas. Apenas a

liga 1 atingiu ease estai1o nos ensaios descritos (figura

10). on amostras envelhecidas a temperaturas mais elevadas,

e admissível que. nesta fase. ocorra tamhem reversão parcial

a estrutura Austenítica (40).

A distinção de etapas durante o envelhecimento de

após "Maraging' também foi reportada por Miner e

colaboradores (32) e por Peters h cupp (40).

conforme mencionado no caputulo I, Miner e seu

grupo utilizarão medidas de atrito interno para estudar a

cinética de envelhecimento de diversos tipos de acos

'Maraging" com método de aquecimento interno (por efeito

Joule). AS amostras previamente soiuhiiizadas (íoas

KOh/resfriamento em água) foram aquecidas rapidamente (em

menos de 90 segundos) e mantidas a temperaturas constantes

durante as medições de atrito interno.

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72.

A figura 25 reproduz dados obtidos (32) dessa 9

forma, em diversos experimentos isotermicos com amostras de

aco com 17.31* Ni; 5.06* Co; 4. 82* Mo; 0.22* Ti e 0.013* c.

•6»*» (MQ*Ct

• » • • • l*M*C)

TB'imO'C)

• 0 40 ao n too ito t l l » 0 M UVfLMfCMOrS («Ml

MO

Figura 25; curvas de atrtto interno isotermico obtidas por Miner e colaboradores (32) em amostras de aco • Mara*in*", soiubilizadas a lose K por 3 noras

Dois estágios de envelhecimento foram identificados

nos ensaios realizados entre 763 K e 553 K:

- Estagio l, correspondente ao rápido decaimento

inicial do atrito interno durante os primeiros minutos de

envelhecimento: e

- Estágio li, relativo a variação subsequente e

graduai do atrito interno.

A comparação desses resultados com os dados

apresentados neste trabalho deve levar em conta, entre

outros, dois fstore* básicos-'

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73.

(l) a composição química do aco utilizado para

gerar as curvas da figura 25 diverge bastante da composição

das ligas l. 2 e 3. e

(li) o método de envelhecimento empregado neste

estudo (tratamento em forno aquecido a taxa de lOieminuto)

causou transformações estruturais nas amostras, durante os

períodos de aquecimento ate que as temperaturas de

envelhecimento desejadas fossem atingidas. Essas mudanças e

seus efeitos solve o atrito interno nao puderam, portanto,

ser detetados no presente trabalho de uma forma tao aparente

como apresentada no estagio I da figura 25. Significa que ãa

transformações observadas por Miner e pesquisadores durante o

estagio I. provavelmente ocorreram nas amostras das ligas

testadas durante os períodos de aquecimento que antecederam o * r

inicio do envelnecímento lsotérmico nas temperaturas escolhi­

das.

Considerados os fatores expostos acima, verifica-se »

que a etapa de envelhecimento relativa ao estagio II

identificado por Miner e seu grupo corresponde, em larga

escala, as fases apontadas neste trabalho. As curvas "a", "b*

e *c" na figura 25 sao representativas das variações de

atrito interno nas fases 1. 2 e 3 respectivamente. Compare,

por exemplo, a curva "a* com os dados de atrito interno da

figura 10 (primeira fase) ou a curva "D" com a figura 10

(segunda fase).

o trabalho de Peters & cupp (40) apresenta estudos

da cinética de envelhecimento de acos 'Maraging' aquecidos

lsotermicamente em banhos de sais e refrigerados es água.

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7*.

Utilizando medidas de resistívidade elétrica e dureza

mecânica, estes pesquisadores tam&em identificaram 3 etapas

no processo de enveinecimento de diversos tipos de acos. AS

figuras 26 e 27 reproduzem resultados octidos em amostras de

aco com ia. 39» Ni; 4. 02* Mo; 7.03» co; o. 35* Ti; o. 07* Al e

o,02* c, soiuDiiizadas a 10S9 K por 1 nora e envemecidas em

diversas temperaturas.

AS etapas distinguem-se por:

- decréscimos moderados de reslatividade durante

os primeiros minutos de envelnecimento.

- diminuição substancial de resistividade coinci­

dente com um aumento correspondente de dureza em intervalos

de ate dezenas de noras dependendo da temperatura, e

- aumento de resistlvidade e diminuição de dureza

no período finai de superenvelnecimento.

•I0*K í«57*C)

7S3*K(4S0*C)

ftS*K(42a*C)

1000

TCMPO DE CNVELMCCMCNTO <ltf)

Fifura 26: Relação entre a resistividade (p) de aeo "Marmiinj* envelnecido a diversas temperaturas e tempos e a resisti vidaae C*o) do mesmo aco após o tratamento de solufcilizacao, *e#undo peters li cupp (IO).

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73.

•••*K(42t*C)

793»K (4«0*C)

•IO-» (557»C)

TEMPO OE ENVELNECMENTO (hr)

Fifura 27: Dureza Rockwell c de aco *Marafinf* enveinecido a diversas temperaturas e tempos secundo Peters «. CUpp (10).

E marcante a correspondência entre os resultados

apresentados por Peters & cupp e os valores obtidos neste

tra&alno, apesar das diferenças ea materiais e técnicas

experimentais adotadas, A S fifuras 29 e 29 mostram resultados

de dureza e resistívidade obtidos neste trauaino com amostras

soluBilizadas a 1093 K e enveinecidas no forno a 73» K

comparados com curvas das fi furas 26 e 27 para 793 K de

temperatura de envelhecimento.

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76.

M -r***

i

» I I I t

* > r -

í ^

Figura 2B Medidas da dureza em função do tempo de envelhecimento pa ra amostras solubilizadas a 1093 K e envelhecidas a 758 K

(Liga 1) comparadas COB valores obtidos por Peters » Ctçp (40).

Figura 29 Medidas de resistividade em função do tempo de envelheci mento para amostras solubiliiã das a 1093 K e envelhecidas a 758 K. (Liga 1) comparadas com valorea obtidos por Peters a Cupp (40).

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7T.

CAPITULO V - CGNCX.U6ÕEB C RECGMDflMCÔlS

V.Í - conclusões

A principal conclusão deste traneino e que o eatudo

experiaentai da cinetica de enveineciaento de três tipoa de

aros "Narafini" peraitiu constatar a existência de 3 etapas

Dea caracterizadas que resultaa das interações de fenoaenoa

relacionados coa a recuperação da estrutura aartensítica

aquecida a lesperatura do enveineciaento. a precipitação de

coapostoa interaetaiicos. o cresciaento destes precipitados e

a reversão a Austenita, A duração dessas etapas mostrou-se

particularmente dependente dos teores de eleaentos de li«a

que determina» a cinetica das reações de precipitação nesses

aços; em especial, os teores de Titânio. Cobalto e

MOllidem o.

A segunda conclusão importante e que os resultado*

ofctidoe para oa após ea questão mostraram Doa coerência coa

as teorias aplicáveis. relacionadas aoa fenoaenoa

supracitados e coa tranainoa anteriores de outros

pesquisadores.

conciuiu-se taaDea que os acoa "Maraginf". apesar

de serea especificados e utilizados para traftaino a quente

ate 1023 K cconforme citado em 1.1.2), podea sofrer

modificações estruturais a temperaturas Dea abaixo desta

valor, dependendo da sua. composição qui ai ca a do trataaasto

térmico de envelhecimento utilizado.

conciuiu-ae finalmente qua as técnicas experiaentaia

adotada» são Bastante adequadas para estudos da cinética da

esveUMCtaento da acoa -Maraainf* durante períodos da aifuna

CCV,Í:Í.C NACIONAL DE EMF C . - .U^AR/SP - IFE-

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79.

segundos atè noras da trataaento tarai co.

v.2 - Recoaendacoes

Ha pelo aenos 3 possíveis continuações para este

trafcaino:

a) investíeacoes sofcre a natureza dos picos de

atrito interno verificados nos diversos ensaios de atrito

interno no decorrer deste trafialno. Trata-se de um estudo

vasto que deaandara nastante experimentação aas que poderá

contribuir para o aprimoraaento de processos de fafiricacao

envolvendo trabalho a quente e a frio e trataaentos

teraicos de acos "Maraeinf". Esse estudo devera procurar

identificar correlações entre os picos de atrito interno e o

teor de íapurezas e processos de aqueciaento das aaostras de

acos.

1» Ampliação do estudo presente visando o

apriaoraaento das técnicas de medição de atrito interno e a m m , *

ontencao de correlações numéricas com propriedades mecânicas

dos acos "Marafixif" ea questão.

c) Finalmente, a realização de estudo sememante

coa acos "Maracinf sem cofialto no sentido de contriPuir para

o desenvolvimento de li«as aais Baratas e potencialaente

aplicáveis na fairlcacao de coaponentes da usinas termo­

nuclear ea. Nestas instalações a presença de materiais

contendo esta elemento deve ser reduzida ao aímao (visto

qua podea aumentar muito as doses da radiação aseorvidas paio

pessoal envolvido na manutenção destas usinas).

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79.

AHEXO A - RESULTADOS COMPLETOS

A.i - Resultados Obtidos coa a Liia i

A.í.i - Resultados dos Ensaios

os graficos constantes deste Anexo apresentas os

resultados dos ensaios de atrito interno, na condição "após

montagem" superpostos aos resultados na condição "após

recozimento linear no pêndulo". Sao tam&em indicados os

valores da resistividade elétrica da mesma amostra testada

antes do ensaio de atrito interno e. em alguns casos, após os

dois ensaios de atrito interno. E apresentado ainda o valor

da dureza de amostra tratada tersicomente ao mesmo tempo em

que a amostra utilizada para os ensaios de resistividade e

atrito interno era preparada.

NO caso das amostras soiuDiiizadas a 1093 K por 1

nora e tratados por aquecimento resistivo por i<"2. 5, so e

soo minutos seguido de resfriamento rápido (figura zt a

34), sao tam&em indicados os limites de escoamento e de

ruptura das amostras utilizadas nos ensaios de atrito

interno.

EA todos os gráficos apresentados, estão indicadas

as unidades utilizadas para a resistividade elétrica (

ai cr o-on*, cm), para a dureza (escalas Rockwell -HRC ou

convertidas para a escala Brineil -HB). para coeficientes da

atrito interno (adisensionai, conforme definido em iit.6) e -1

para a freqüência (Hertz: s ). A temperatura e indicada

ea Kelvins variando de 123 K a 573 K. finalmente, os tempos

dos tratamentos térmicos de foluDilizacão e enveineciaento

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eo.

sao expressos em horas e minutos respectivamente, exceto

nas figuras 05 a 90 onde os tempos de envelhecimento estão

expressos em horas. Sao sempre apresentados primeiro o I 4»

espectro de atrito interno, contendo também a indicação da

resistlvidade e da dureza. seguido pelo espectro de

freqüência da mesma amostra e nos mesmos ensaios, conforme

abaixo:

a) AS figuras l e 2 representam referencias para

comparações, pois a amostra nao foi sujeita a nenhum

tratamento adicional (rota "a" da figura S do Capitulo III).

Nestas figuras so se dlspoe do espectro de atrito interno

e freqüência na condição "após montagem".

b) Nas figuras 3 a n as amostras seguiram a rota

"i" da referida figura 5. Apresentam os resultados de

amostras envelhecidas a 723 K por 30 minutos (figuras 9 e

10), alem dos tempos usuais de uz, 5 (2 amostras). 50 e

soo minutos (correspondentes as figuras 3 e 4, S e 6, 11

e 12 e 13 e n respectivamente). Nestas amostras o

envelhecimento foi realizado por efeito Joule seguido de

resfriamento rápido.

c) Nas figuras 15 e 16 as amostras seguiram a rota

"e" da figura 5 do Capitulo III, sendo ensaiadas após a

soluhiiizapao a 1093 K por 1 hora.

d) Nas figuras 17 a 26 sao apresentados os ensaios

das amostras soiufciiizada* a 1093 K por 1 hora, qua seguiram

a rota 'C • foram envaihecidas a 723 K (aquecimento

resiativo seguido da resfriamento rápido) durante 1'2. 5. 50

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•1.

e soo ainutos. Para soo ainutos. ea virtude aa ocorrência de

ua pico de atrito interno, foi ensaiado ua secundo conjunto

de aaostras para verificar se naveria a repetição do pico

recistrado nas ficuras 23 e 24. Esta repetição nao foi

observada.

e) Nas fi curas 27 a 34 a teaperatura de

enveineciaento foi elevada para 756 K aantendo as deaais

condições anteriores e os teapos de envelneciaento de 1'2.

s, soe 500 ainutos (rota e).

f) Nas fi curas 35 a 42 a teaperatura de

envelbeciaento passou para 623 K aantendo as deaais condições

(rota f).

C) Nas fi curas 43 a 5o a teaperatura de

solubilizaçao foi alterada para 1196 K; as aaostras foraa

enveinecidas por aqueciaento resistivo a 723ic secuido de

resfriaaento rápido (rota j) pelos teapos de enveineciaento

de \'Z, 5, 50 e soo ainutos.

n) Nas fi curas 51 a 56 a teaperatura de

enveineciaento foi alterada para 756 K. correspondendo a rota

*n* da referida ficura 5 do capítulo ill.

D Nas fi curas 59 a 66 a teaperatura de

enveinecisento foi alterada para 623 K. santendo as deaais

condipões; correspondea a rota "i" da ficura 5 do Capitulo

III. oa secundo conjunto de aaostras tratadas por i'2 ainuto

foi ensaiado (ficuras 61 a 62) para verificar os resultados

atípicos das fi curas 59 e 60.

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62.

j) Nas figuras 69. 70. 71 e 72 foi mantido o

tratamento de solum U zacao a 1190 K por 1 nora; as amostras

foram enveinecidas a 773 K por 300 minutos e apresentaram um

pico de atrito interno em torno de 173 K no primeiro

conjunto de ensaios.

Alem dos ensaios em que se utilizou a técnica

de envelhecimento no forno com resfriamento em acua ou ao

ar. foras feitos ensaios adicionais para confirmação dos

resultados obtidos com o tratamento térmico de

enveinecimento por aquecimento interno (efeito Joule), com

resfriamento rápido. AS figuras 73 a 06 apresentam estes

ensaios de confirmação enquanto as figuras 97 a 104

referem-se a amostras enveinecidas pelo segundo método. A

seguir descreve-se cada uma das figuras:

a) Nas figuras 73. 74, 75. 76. 77 e 7a foram

alteradas as velocidades de aquecimento interno modificando*

-se a corrente elétrica passada através das amostras, os

resultados sao apresentados para velocidades de aquecimento

de 22.5 K'ain (fig. 73 e 74), 45 icmm (fig. 75 e 76) e 150

K'min (fig. 77 e 75) utilizadas para aquecer as amostras

ate a temperatura de 723 K. esta temperatura foi mantida

por 5 minutos da envelhecimento e seguiu-se o resfriamento

rápido.

b) Nas figuras 79 e 60, a taxa de aquecimento «

interno foi 150 K'ain. A amostra foi aquecida a 723 x.

Permaneceu por 5 minutos nesta temperatura e foi nerguinada

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03.

ea ania sea a preocupação de se realizar o resfriaaento

de aaneira extreaaaente rapioa. Desta foraa. após o

desligaaento da corrente elétrica, a aaostra ficou exposta

ao ar durante cerca de l minuto antes de ser resfriada

ea água. A finalidade foi simular resfriaaentoa mm

imperfeitos ea que os primeiros 100 K nao transcorresse* -2

no tempo de 10 s.

O Nas ficuras 01. 02, 03 e 04. repetiu-se os

ensaios de amostras solu&ilizados a 1093 K e envelhecidos a

750 K por 5 e so minutos, utilizando-se novas amostras.

d) Nas fifuras 05, 06. 07 e ee. apresenta-se os

resultados dos testes de amostras soluDilizadas a 1093 K.

envelhecidas a temperatura de 750 K por 1 nora e resfriadas

ao ar. Nas figuras 05 e 06. a aaostra foi enveinecida por

efeito Jouie (aquecimento interno) e nas figuras 07 e ee, a

amostra foi envelhecida ea forno tipo mufia com aquecimento

externo.

e) Nas figuras 09 e 90 verificou-se o efeito do

envelhecimento de amostras soiuhilizadas a 1093 x.

envelhecidas em forno por 3 horas a 750 K e resfriadas ao ar.

f) Nas figuras 91 a 90 são mostrados os

resultados de uma série de ensaios ea que amostras

soluhilizadas a 1093 x por 1 hora foraa envelhecidas ea

forno a temperatura ae 790 K por i'2. 5. so e soo minutos,

com resfriamento posterior ea atua.

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M .

O Nas fi furam 99 a i<H mostram-se os resultados

o&tidos quando o meio de resfriamento usado noa ensaioa

precedentes - atua - foi substituído pelo ar. Foram

empresadas amostras soluDi lidadas a 1093 K por 1 nora e

enveinecidas a 750 K em forno, por 1'2. 5 e 500 minutos.

A. 1.2 - oráficos comparativos de Resultados

Os gráficos mostrados nas ficuram 105 a 113

sintetizam os resultados principais apresentados em A.I.I.

Nestas curvas foram excluídos casos especiais em que

ocorreram picos de atrito interno ou outras ocorrências nao

esperadas. IM todos estes tráficos sao utilizados

valores de resistividade elétrica em micro-onm.cm.

medidas de dureza na escala Rockwell c (fifuras 112 e 113)

ou convertidas para a escala Brineil (HB) e coeficientes de

atrito interno nas temperaturas 293 K e 553 K, conforme

definido em II1.6. Os dados foram obtidos com amostras

enveinecidas durante 1^2, 5, 50 e soo minutos e em aisuns

pontos intermediários indicados. É mostrada também

a tendência de variação dos parâmetros medidos.

A seguir descreve-se as condições válidas para cada

grafico:

a) Pifura 105: a amostra nao sofreu solubuizacão

após sua preparação; foi envelhecida a 723 K por

aquecimento interno e submetida ao resfriamento rápido em

áfua.

b) rifura 106: amostras soiubilizadaa a 1093 K e

envelhecidas por aquecimento direto a 723 K, seguido da

resfriamento rápido.

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•5.

O Figura 107: amostras soiubiiizadas a 1093 K

e envelhecidas por aquecimento direto a 75Q K. seguido de

resfriamento rápido.

d) Figura io«: amostras soiuhiiizadas a 1093 K e

envelhecida* por aquecimento direto a 023 K, seguido de

resfriamento rápido.

e) Figura 109: amostras soluhilizadas a 1190 x e

envelhecidas por aquecimento direto a 723 K. seguido de

resfriamento rápido.

f) Figura lio: amostras solumlidas a 1190 K e

envelhecidas por aquecimento direto a 750 K. seguido de

resfriamento rápido.

g) Figura ill: amostras solubillzadaa a 1190 K e

envelhecidas por aquecimento direto a 023 K. seguido de

resfriamento rápido.

h) Figura 112: amostras soluDilizadas a 1093 K e

envelhecidas em forno tipo mufia a 750 K com resfriamento em

água a temperatura ambiente.

D Figuras 113 a 114: variação da dureza (figura

119) e da resistividade elétrica (figura 120) em função do

tempo de envelhecimento (em minutos) de amostras

solufcllizadas a 1093 x por 1 hora e envelhecidas a 758 x em

forno ou por aquecimento direto. É apresentada uma

comparação com resultados obtidos por Peters fc cupp

(40) para aco de compoaição semelhante, soiu&uizaao a 1090 x

e envelhecido a 755 x.

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06.

A.2 - Resultados obtidos coa a Li«a 2

A.2.1 - Resultados dos Ensaios

Da mesma forma apresentada em A.I.I para a Li«a í.

as figuras 115 a n o apresentam os resultados dos ensaios de

atrito interno para a Liga 2. Sao apresentados também os

valores obtidos para a resistividade elétrica obtidos antes

do ensaio de atrito interno e os valores da dureza de amostra

preparada utilizando-se os mesmos procedimentos e

tratamentos térmicos, A dureza e agora expressa na escala

Rockwell c (HRC). Todos os tratamentos térmicos de

enve meei memo foram realizados em forno com resfriamento

em água.

A seguir descreve-se as condições validas para cada

figura:

a) Nas ficruras lis e u & a amostra nao foi

soiubllizada nem envelhecida. E a base para comparação com as

demais amostras. Estas ficuras sao as únicas relativas a

Liga 2 onde nao ha coincidência total dos espectros

de atrito interno e freqüência nas condições "após

montagem" e "após recoziaento linear".

b) Nas figuras 117 a 124 as amostras seguiram a

rota ac" da figura 5 do capítulo III; foram soiubuizadas a

1093 K e envelhecidos a 729 K por 1'2 minuto (fifuras 117 e

lie), 5 minutos (figuras 119 e 120), 50 minutos (figuras 121

e 122) e soo minutos (firuras 123 e 124).

O Nas figuras 125 a 132 as amostras

se rui ram a rota "d" da figura 5 do capítulo III e foram

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•7.

envelhecidas a 758 K por 1'2 ainuto (figuras 125 e 126). 5

ainutos (figuras 127 e 126). 50 ainutos (figuras 129 e 130) e

SOO ainutos (figuras 131 e 132).

d) Nas figuras 133 a H O seguiu-se a rota "f da

referida figura 5: o envelhecimento foi realizado a 623 K

durante tempos de 1'2 ainuto (figuras 133 e 134). 5 ainutos

(figuras 135 e 136). 50 ainutos (figuras 137 e 136) e 50O

ainutos (figuras 139 e HO).

A.2.2 - Gráficos Coaparativos de Resultados.

Os gráficos apresentados nas figuras 141, 1-12.

143 e 144 resuaea os resultados apresentados ea A.2.1 de

foraa a facilitar coaparapoes. Sao apresentados 4

graftcos:

a) Na figura 141. as aaostras foraa solufcilizadas a

1093 K e envelhecidas a 723 K. Sao apresentados valores de

dureza Rockwell c (HRC). de resistividade elétrica ea aicro-

oha.ca e do coeficiente de atrito interno nas teaperaturas

303 K e 553 K. Coao os espectros de atrito interno nas

condições "após aontagea* e "após recoziaento linear*

coincidiraa, nao ha indicapao nos gráficos para

estas duas condições. A parta tracejada constitui usa

projeção teórica baseada no que foi discutido no

Capítulo 11.

D) Na figura 142, a teaperatura de enveineeiaento

foi alterada para 756 K a as aaostras foraa so luto 1 lixadas a

1093 K.

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M.

c) Na f icura 143. a tesperatura de enveineciaento ê

623 K: a soiunuizacão foi aantida a 1093 K.

d) Na fifura 144 sao cosparados apenas os

resultados de dureza e resistividade extraídos das fi curas

Ml. 142 e 1^3.

A. 3 - Resultados obtidos con a Li ca 3

A. 3.1 - Resultados dos oisaios

Nas ficuras 145 a iro são apresentados os

resultados dos ensaios de atrito interno (nas condições "após

aontacea* e "após recoziaento linear") COB indicação da

resistividade das aaostra (nedida antes da execução dos

ensaios de atrito interno) e da dureza RocKvell c (HRC) de m

aaostras preparadas e tratadas nas aesaas condições. Todas

as aaostras foraa solUBilizadas a 1093 K por una nora e

envelnecidas ea forno coa resfriaaento ea acua.

AS condições fespecíficas de cada ficura sao:

a) AS fi curas 145 a 156 refletea os resultados dos

ensaios ea aaostras envei&ecidas a 723 K por 1'2 ainuto

(ficura 145 a ÍJO), 5 ainutos (flcuras ísi a 152) so ainutos

(f)curas 153 e 154) e soo ainutos (ficura 155 e 156). Para

l'2 ainuto. são apresentados os resultados coaparativos

dos espectros de atrito interno e freqüência nas condições

•após aontacea* « "após o 10. recoziaento linear"

(ficuras 145 e 146). "após o 2o. recoziaento linear*

(ficuras 147 e 145) • "após o 3o. recoziaento linear*

(ficuras 149 s ISO).

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•9.

W AS ficuras 1ST a I M refistraa os resultados

coa eaostrss enveinecidas a 7S6 K per t'2 ainuto (figuras

1ST e 156). s arautos (ficuras 139 e loo), so arautos

Cflfuras 161 e 162) e soo arautos (figuras 163 e I M ) .

c) AS flcuras 165 a ITO sao os resultados dos

ensaios de aaostras enve race idas a 623 K por i'2 arauto

Cfituras 163 e 166). s arautos (ficara* 166 e 16T) e so

arautos Cfífuras 166 e 169).

A.3.2 - Craficos Coaparativos

os resultados apresentados ea A.3.1 • foras

sintetizados ea tráficos coaparativos coa valores de

dureza Rockwell c (HRC), resistividade elétrica cmcro--1

ona.ca) e coeficiente de atrito interno CO ) aedidos a 303 K

e SS3 K na condição aapos recoziaento linear". No caso da

aaostra enveraecida a 723 K por 1'2 ainuto, foi considerado

o ultiao recoziaento linear. A secuir descreve-se as

condições válidas para cada trafico:

a) Firura 171 - Eoveinecisento a 723 K.

V) Ficura 172 - coveineciaento a 756 K.

c) Pifura 173 - Envelhecisento a 623 K.

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90.

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MCSISTtVUMIX OSTflICA: 5 4 . 4 1 • • c > M M ( • (*NTE3> * • , ) • • ( « • • » • . CM ( A»ÓS)

OUNCZ* X79MS

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200 300 400 TEMPERATURA (K)

SOO 600

Figura 1: Espectro de Atrito Interno de amostra da Liga 1 sem solubilizacão e sen envelhecimento con indicação do valor da Resistividade Elétrica em mi-croohm un antes e depois do ensaio e da Dureza H8. (Liga 1)

200 -»- •+•

300 400 TEMPERATURA (K)

SOO 600

Figura 2: Espectro da freqüência de anostra da Liga 1 sem solubilizacão e sem en velhecimento. ~

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91.

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aros «Ratoeira LIMUM a 973 K

IISTIVUMOC CLCmiCa. 3t.«e M W M ( « OUHCZA: 231 M* *K>» CftVf LHCCmCJlTO

3i« MS ftptfs MCCOZIMEMTO LIN

200 300 S00

Figura

400

TEMPERATURA (K)

3: Espectro de a t r i t o interno de amostra da l iga 1 sem solubil izacao e com envelhecimento por aquecimento direto por 1/2 minuto, com indicação resist ividade em microohm.cm e da dureza H8, a temperatura de 723 K (Liga 1)

600

da

1.04-

\fiZ"

1,00- -

0,9*-

o,»e- •

• ATOS NONTASEM • APÓS NCC02IMENTO LIMEM * 973 K

\

\

\

\

>

200 300 400 900 600 TEMPERATURA (K)

Figura 4: Espectro da freqüência de amostra da liga 1 sem solubilizacao e com enve­lhecimento por aquecimento direto por 1/2 minuto, ã temperatura de 723 K (Liga 1)

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« .

4 - -

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NEcozneiTo LINE** * »»s «

KSISTIVIOMK ELÉTRICA: ««.Si aicraaha . c i OUMUA: 43 MRC'STiH*

* • -

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—> I I 300 400

TEMPERATURA (K)

200 500 600

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Í yo+ 3

IJ05+'

1,00--

Figura 5: Espectro de At r i to Interno de anostra sen soTubilizaçao e envelhece da por Aquecimento Direto a 723 K por 5 minutos, com indicação da Resistividade e Dureza (1? Amostra - Li^a 1)

1,20--«POS HOWTASCN APÓS AECOZINCMTO LIMC«N A 573 K

I > »

300 400 TEMPERATURA (K)

200 900 600

Figura 6: Espectro da freqüência sem solubilizaçào e envelhecida por Aqueci mento Direto a 723 K por 5 minutos (1* Amostra - Liga 1)

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§3.

it-

*

• •

* sn*

4- -

* > _ _ _ _ _ _ — — — —

200 300 500 TEMPERATURA 00

600

Figura 7: Espectro de Atrito Interno de amostra da liga 1 sem solubilizacão e com envelhecimento por aquecimento direto a 723K por S minutos, com indica­ções da resistividade e dureza (2* amostra - Liga 1}

200 300 400 TfNFfRATURA (K)

SOO 600

Figura 8: Espectro de Freqüência de amostra da liga 1 sem solubilizacão e com en­velhecimento por aquecimento direto a 723 K por 5 minutos (2* amostra -liga 1)

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200 900 30O 400 TEMPCRATUftA (K)

Figura 9: Espectro de a t r i t o interno de amostra sen solubiTizacão e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por 30 minutos, com a indicação da re­s i s t i vidade e dureza. (Liga 1)

V » ••

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KW-

\fiO •

°/Ê9Z

Figura 10: Espectro de freqüência de amostra sem solubil lzação e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por 30 minutos. (Liga 1)

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» .

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CLCntCft: «%rt M I N M ci 1X7 ••

Fioura 11: Espectro de atrito interno de «nostra sen solubilizacão e envelhecimento por 50 minutos, com indicação da resistividade e dureza. (Liga 1)

T D F B M T U U 00

Fiqor» 12: Espectro de freqüência de amostra se» solubillzacão e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por SO minutos. (Liga 1)

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96.

14-

S 10-

m E

6 "

2 "

— — APÓS M0MTAKM — APÓS RECOZMMTO LINEAR A 573 K

KSISTIVIDAOC ELÉTMCA:44,M imcr«oMi cm 0UKZA.34* rt»

•+• •+- •+•

200 300 400 TEMPERATURA (K)

500 BOO

Figura 13: Espectro de Atrito Interno de amostra sem solubilizaçao e envelhecida a 723 K por 500 minutos, com indicação da Resistividade e Dureza, por Aquecimento Direto (Liga 1)

0,962' •

T0.947- •

A. 0,W2- •

o,mr-

— APÓS H0NTA6EN — APÓS «COZIMENTO LINEAM A 973 K

\ \

\

\

A

-*- ••- •+•

200 300 400 TEMPERATURA (K)

SOO 600

Figura 14: Espectro de freqüência de amostra sem solubilizaçao e envelhecida por Aquecimento Direto a 723 K por 500 minutos (Liga 1)

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97

e

£ 4-

— . « P M MONTASCN — • APÓS KCOZ1MENT0 LINEAP. A S73 K

KSISTIVIOAOE ELÉTRICA: 3 3 , M M i c r o » » * ca OUKZA: I t 3 MB

s

-H 200 500 600 300 400

TEMPERATURA (K) Figura 15: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K por 1 hora

com indicação de resistividade e de dureza. {Liga 1)

0,81"

~ V*"

op-

0,73' -

— APÓS M0NTA6EN — «PÓS KCOZIMENTO LINEAH A 573 K

\

N

\

\ \

X \

200 500 600 300 400 TEMPCRATUflA (K)

Figura 16: Espectro de freqüência de amostra solubilizada a 1093 K por 1 hora. (Liga 1)

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98,

• •

6-

4-

2-

0

— APÓI MONTAREM — • AfÓt RECOtlMENTo LINEAR A 579 K

RESISTIVIDADE ELÉTRICA: S0,S1 ••cr««»a, C * OUREM: SOS MR

» I I I » 1

^

\

y /

—*•

II 1 1

II 1

/1 /1

/ 1 1

/

t > 200 300 400

TEMPERATURA (K) 500 S00

Figura 17: Espectro do atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida a 723 K por 1/2 minuto, com indicação da resistividade e dureza. (Liga 1)

UJ75"

1090"

t

300 400 TCMPEftATWU (10

Figura 18: Espectro de freqüência de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por 1/2 minuto. (Liga 1)

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99.

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200 300 400 500 600 TEMPERATURA (K)

19: Espectro de At r i to Interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhe­cido por Aquecimento Direto a 723 K por 5 minutos e indicação da Resis tivid^.de e Dureza.

- — APÓS NONTASCM — APÓS «COZIMENTO LINEAR A 973 K

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200 300 400 SOO 600 TEMPERATURA (K)

20: Espectro de freqüência de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por Aquecimento Direto a 723 K por 5 minutos (Liga 1)

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TEMPERATURA (K) 500 600

Figura 21: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por 500 minutos e indicação da resistivida de e dureza (2a amostra - Liga 1) ~

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Figura 22: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por 500 minutos. (Liga 1)

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Figura 23: Espectro de Atrito Interno da anostra solubillzada a 1093 x_e envelhecida por Aouecircento Direto a 723 IC )or Í5G minutos, com inaicacao dos valores de Resistividade e Dureza. iLiga 1)

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TEMPERATURA 00 SOO 600

Figura 24: Espectro da freqüência da amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por Aquecimento Direto a 723 K por 500 ninutos. (Liga 1)

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Figura 25: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por 500 minutos e indicação da resistivida de e dureza (29 amostra - Liga 1) ~

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200 300 400 900 600 TEMPERATURA (K)

Figura 26: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por aque cimento direto a 723 K por 500 minutos (29 amostra - Liga 1)

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TEMPERATURA ( K) Figura 27: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida

por aquecimento direto a 758 K por 1/2 minuto, cem indicação da resistivi dade, dureza, limite de escoamento e limite de ruptura. (Liga 1) ~

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Figura 28: Espectro de freqüência de amostra solublllzada a 1093 K e envelhecida por amurlnunfn rilratn i 7Si ti pau y a •>»n«a. ( H M 1)

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200 300 400 TEMPERATURA (K)

900 600

Figura 29: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida a 758 K por 5 minutos por aquecimento direto, com indicação da resistivi-dade, dureza e limites de escoamento e de ruptura. (Liga 1)

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APÓS MONTAtEN ' APÓS «COZIMENTO LINEAB A 573 K

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Figura 30: Espectro de freqüência de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida a 758 K por aquecimento direto por 5 minutos. (Liga 1)

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200 300 400 TEMPERATURA (K)

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Figura 35: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envell por aquecimento direto a 823 K por 1/2 minuto, com indicação da res dade e dureza. (Liga 1)

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Figura 36: Espectro de freqüência de amostra solubilizada a 1093 K envelhecida aquecimento direto a 823 K por 1/2 minuto, (liga 1)

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Figura 37: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 5 minutos, com indicação da resistivi-dade e dureza. (Li«ja 1)

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200 300 400 TEMPERATURA (K)

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38: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 5 minutos (Liga 1)

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Figura 39: Espectro de atri to interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por aquecimento interno a 823 K por 50 minutos com indicação da resistiv^ dade e dureza. (Liga 1)

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Figura 40: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 50 minutos. (L1ga 1)

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Figura 41: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 5G0 minutos, com a indicação da resis-tividade e dureza.

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Figura 42: Espectro de freqüência de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 500 minutos. (Liga 1)

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por aquecimento direto a 723 K por 1/2 «imito,, coa indicação dos valores de resistividade e dureza. (Liga 1}

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TfNPOInTUm 80 Figura 44: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1198 K por 1/2 minuto por

aquecimento direto a 723 K por 1/2 minuto. (Liga 1)

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TEMPERATURA (K) 200 900 «00

Figura 45: Espectro de atrito interno da amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por 5 minutos, com indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 1)

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Figura 46: Espectro de freqüência de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por 5 minutos. (Liga 1)

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Figura 47: Espectro de a t r i t o interno de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por 50 minutos, com indicação dos valores obtidos da resistividade e dureza. (Liga 1)

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Figura 48: Espectro de freqüência de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por 50 minutos. (Liga 1)

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Figura 49: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1198 K_e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por 500 minutos, com indicação dos valores de resistividade e dureza. (Liga 1)

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TOTCRATURA (K)

Figura 50: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 723 K por 500 minutos. (Liga 1)

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Figura 51: Espectro do atrito interno da amostra solubilizada a 1198 K e envelheci­da a 758 K por 1/2 minuto, com indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 1)

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Figura 52: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida a 758 K por 1/2 minuto. (Liga 1)

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Figura 53: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 758 K por 5 minutos, com indicação dos valores de resistividade e dureza.

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Figura 54: Espectro da freguênda de amostra solublUzada a 1198 K e envelhecida a 758 K por 5 minutos. (L1ga 1)

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Figura 55: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 758 K por 50 minutos, com indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 1)

TCMPOUTURA 00

Figura 56: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 758 K por 50 minutos. (Liga 1)

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Figura 57: Espectro de atr i to interno de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 758 K por 500 minutos, com indicação dos valores da res^stividade e dureza.

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Figura 58: Espectro de freqüência de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 758 K por 500 minutos. (Liga 1)

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« n t O v a M K CLÉnUCA: St .O* M t M a . «i OUKZA: IT ume* I N M

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por aquecimento direto a 823 K por 1/2 minuto. A curva na condição "após montagem" foi substituída por uma curva "após recozimento linear até 184 C (457 K) em virtude da experiência ter sido interrompida a essa temperatu­ra e reiniciada a partir do ponto inicial. (Liga 1)

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Figura 60: Esptctro da freqüência da amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 1/2 minuto. (L1ga 1)

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Figura 61: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 1/2 minuto, com indicação dos valores da resistividade e dureza (2? amostra - Liga 1)

soe 300 400 TEMPERATURA 00

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Figura 62: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 1/2 minuto. (29 amostra - L1ga 1)

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Figura 63: Espectro do atrito interno de amostra solubilizada a 1198 K per 1 hora e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 5 minutos, com indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 1)

300 TEMPERATURA (10

Figura 64: Espectro da freqüência de amostra solubll lzada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 5 minutos. (Liga 1)

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. por aquecimento direto a 823 K por 50 minutos, com indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 1)

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Figura 66: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 50 minutos. (Liga 1)

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123.

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Figura 67: Espectro do atrito interno de amostra solubllizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 500 minutos, com indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 1)

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Figura 68: Espectro da freqüência de amostra solubllizada a 1198 K e envelhecida por aquecimento direto a 823 K por 500 minutos. (Liga 1)

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TEMPERATURA (K) 200 500 600

Figura 69: Espectro de Atrito Interno de amostra solubilizada a 1198 K e envelheci­da por Aquecimento Direto a 773 K por 500 minutos, com indicação dos va­lores de Resistividade e Dureza. (Liga 1)

200 300 400 TEMFCHATURA (K)

900 600

Figura 70: Espectro da freqüência da amostra solubilizada a 1198 K e envelhecida por Aquecimento 01 reto a 773 K por SOO minutos. (Liga 1)

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200 SOO « 0 0

TEMPERATURA (K) 500 « 0 0

Figura 71: Comparação entre os espectros de Atrito interno da «nostra anterior (Figura 69) na elevação e no decrêscino de temperatura no ensaio de Atrito Interno. (Liga 1)

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Figura 72: Comparação entre os espectros de freqüência da amostra anterior (Figura 69) na elevação e no decréscimo de temperatura no ensaio de Atrito In­terno. (Liga 1)

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200 SOO 600 300 400 TEMPERATURA (K)

Figura 73: Espectro do atrito interno da amostra sem solubilizacao envelhecida por aquecimento interno com velocidade de aquecimento de 22,5 K/min, tempera_ tura e tempo de envelhecimento de 723 K e 5 minutos e resfriamento rápi­do. (Liga 1)

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Figura 74: Espectro oa rrequencia ae amostra preparada e ensaiada conforme figura 60. ÍUga 1)

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200 300 400 900 600 TEMPERATURA (K)

Figura 75: Espectro do atrito interno da amostra sem solubilização envelhecida por aquecimento direto com velocidade de aquecimento de 45 K/min, tempera­tura e tempo de envelhecimento de 723 K e 5 minutos e resfriamento rãpi do. (Liga 1)

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Figura 76: Espectro da freqüência de amostra preparada e ensaiada conforme figura 82. (Liga 1)

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TEMPERATURA (K) 900 800

Figura 77: Espectro de atrito interno de amostra sem soTubilizacao envelhecida por aquecimento interno com velocidade de aquecimento de 150 K/min, temperatu^ ra e tempo de envelhecimento de 728 K e 5 minutos e resfriamento rápido. (Liga 1)

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Figura 78: Espectro da freqüência de amostra preparada e ensaiada conforme figura 84. (L1ga 1)

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Figura 79: Espectro de atrito interno de amostra sem solubilizaçào envelhecida por . aquecimento direto a 758 K por 5 minutos seguindo de resfriamento imper

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Figura 80: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 86. (Liga 1)

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TEMPERATURA (K) 200 500 BOO

Figura 81: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida por aquecimento interno a 758 K por 5 minutos seguida de resfriamento rá­pido. (Liga 1)

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Figura 82: Espectro da freqüência de amostra preparada e ensaiada conforme figura 88. (Liga 1)

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Figura 83: Espectro do atrito interno da amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida a 756 K por 50 minutos seguido de resfriamento rápido. (Liga 1)

200 T04»OUTUAA 00

Figura 84: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 90. (Liga 1)

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TEMPERATURA (K)

Figura 86: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 92. (L1ga 1)

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Figura 87: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida no forno a 758 K por 1 hora seguida de resfriamento ao ar. (Liga 1)

300 400 TEMPERATURA (Kl

Figura 88: Espectro da frequtncla de amostra preparada e ensaiada conforme figura 94. (Liga 1)

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Figura 89: Espectro do atrito interno de amostra solubilizado a 1093 K e envelheci­dos no forno a 758 K por 3 horas seguido de resfriamento ao ar, com indj. cação dos valores de resistividade e dureza. (Liga 1)

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Figura 90: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 96. (Liga 1)

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Figura 91: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a_1093 K e envelhecida no forno a 758 K por 1/2 minuto com resfriamento na água, com indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 1)

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Figura 92: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 98. (Liga I)

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Figura 93 : Espectro do a t r i t o interno de amostra solubilizada a 1093 K_e enve­lhecido no forno a 758 K por 5 minutos com resfriamento na água, com indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 1)

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Figura 95: Espectro do a t r i t o interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida no forno a 758 K por 50 minutos com resfriamento na água, com indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 1)

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200 300 400 900 600 TOrOlATUrU (K)

a 96: Espectro da freqüência de amostra preparada e ensaiada conforme figura 103. (Liga 1)

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Figura 97: Espectro do atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida no forno a 758 K por 500 minutos com indicação dos valores de resistivida de e dureza. (Liga 1)

200 300 400 TEMPERATURA (K)

500 800

Figura 98: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 104. (Liga 1)

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Figura 100: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida no forno a 758 K por 1/2 ainuto seguido de resfriaaento ao ar. (Liga 1)

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Figura 101: Espectro de atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida no forno a 758 K por 5 minutos seguido de resfriamento ao ar, com indica­ção dos valores da resistividade e dureza. (Liga 1)

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Figura 102: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida no forno a 758 K por 5 minutos, seguido de resfriamento ao ar. (L1ga 1)

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Figura 103: Espectro de atrito interno da amostra solubilizada a 1093 K e envelheci­da no forno a 758 K por 500 minutos seguido de resfriamento ao ar, com indicação dos valores de resistividade e dureza. (Liga 1/

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APÓS NONTAtEM APÓS «COZIMENTO LINE AP. A 973 K

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Figura 104: Espectro da freqüência de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida no forno a 758 K por 500 minutos seguido de resfriamento ao ar. (Liga 1)

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Variação observada da Resistividade elétrica, em micro-ohms. cm. da Dureza HB e do Coeficiente de Atrito Interno nas temperaturas de

20t (293K) e 280*C (553K),Q^ e O^nas condições "apo's montagem" (AM)

e após recozimento linear no pêndulo" (ARL ) em amostra da liga 1 solubilizada a 1093K e envelhecidas por aquecimento interno a 723K

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da Dureza HB e do Coeficiente de Atrito Interno nas temperaturas de

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e após recozimento linear no pêndulo" (ARL ) em amostras da liga 1 solubilizada a 1093K e envelhecidas por aquecimento interno a 758K

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Variação observada da Resistividade elétrica, em micro-ohms.cm. da Dureza HB e nos Coeficientes de Atrito Interno nas temperaturas de 20t (293K) e 280t (553K),0jJ e C^nas condições "apds montagem" (AM)

e após recozimento linear no pêndulo" (ARL) em amostra da liga 1 solubilizada a 1093K e envelhecidas por aquecimento interno a 823K

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da Dureza HB e nos Coeficientes de Atrito Interno nas temperaturas de

20t (293K) e 280*C (553K).Q^ e Q^nos condições "após montagem" (AM)

e após recozimento linear no pêndulo" (ARL ) em amostra da liga 1 so'ubilizada a 1198K e envelhecidas por aquecimento interno a 723K

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Variação observada da Resistividade elétricat em micro-ohms, cm» da Dureza HB e no Coeficiente de Atrito Interno nas temperaturas de

20t (293K) e 280C (553K).Q^ e oAnas condições "apo's montagem" (AM)

e após recozimento linear no pêndulo" <ARL ) em amostra da liga 1 solubilizada a 1198K e envelhecidas por aquecimento direto a 758K

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11 Variação observada da Resistividade elétricat em micro-ohms. cm. da Dureza HB e do Coeficiente de Atrito Interno nas temperaturas de 20t (293K) e 28tfC (553K).Q~Ò e 0~^nas condições "apo's montagem" (AM)

e após recozimento linear no pêndulo" (ARL ) em amostras da liga 1 solubilizada a 1198K e envelhecidas por aquecimento interno a 823K

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f- i qura H2 : Variação da res ist i v idade . dureza Rockwell C e atrito interno a 30* C (Q 3e ) c iP O* C (Qa«o) na liga 1. Três fases são evidenciadas nas curvas acima, na 1" fcise,

para tempos curtos há o decréscimo do AI.após uma sensivel subida nus instantes iniciais Na 2*fase. o endurecimento é mais lento e o AI se eleva pela precipitação, atingindo um ya-lor máximo quando os precipitados crescem muito e a razão área para volume dos grãos de-cresce. Na 3 fase. há diminuição da dureza pela reversão à austenita. As amostras foram solubizadas a 1093K e envelhecidas em forno a 758K com resfriamento em água.

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Figura 113 Medidas da dureza en função do tempo de envelhecinento pa ra amostras solubilizadas a 1093 K e envelhecidas a 758 K (Liga 1) comparadas com valores obtidos por Peters a Cupp (40).

Figura 114 Medidas de resistividade em função do tempo de envelheci mento para amostras solubilizã das a 1093 K e envelhecidas ã 758 K. (Liga 1) comparadas com valores obtidos por Peters ê Cupp (40).

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Figura 116: Espectro da freqüência da amostra ensaiada conforme figura 122. (Liga 2)

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TEMPERATURA (K)

Figura 117: Espectro do atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida no forno a 823 K por 1/2 minuto com resfriamento na água, e indicação de resistividade e dureza. (Liga 2)

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Figura 118: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 124. (Liga 2)

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Figura 120: Espectro da freqüência da «nostra preparada e ensaiada conforme figura 126. (Liga 2)

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Figura 121: Espectro do atrito interno de amostra solubilizada a_1093 K e envelhecida no forno a 723 K por 50 minutos com resfriamento na água, e indicação da resistividade e dureza. (Liga 2)

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Figura 123: Espectro de atrito interno da amostra solubilizada a 1098 K e envelhecida no forno a 723 K por 500 minutos com resfriamento na água, e indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 2)

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200 300 400 TEMPERATURA (K)

500 600

Figura 124: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 130. (Liga 2)

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Figura 125: Espectro do atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelheci­da em forno a 758 K por 1/2 minuto com resfriamento na água, e indicação dos valores da resitividade e dureza. (Liga 2)

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Figura 126: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 132. (Liga 2)

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Figura 127: Espectro de atrito interno da amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida • a 758 K por 5 minutos com resfriamento na água, e indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 2)

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ATOS MONTAflCN APÓS RECOZINENTO LINEAR A 973 K

200 •f- •+• -H

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Figura 128: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 134, (Liga 2)

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— A m MMTAREM — «FOB RECOZINENTO LINEAR A 873 K

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300 400 TEMPERATURA (K)

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Figura 129: Espectro do atrito interno de amostra solubilizada aJ093 K e envelhecida no forno a 758 K por 50 minutos com resfriamento na água, e indicação nos valores da resistividade e dureza. (Liga 2)

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APÓS NONTASEM APÓS ICCOZIMENTO LINEAR A 973 K

200 300 400 TEMPERATURA 00

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Figura 130: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 136. (Liga 2)

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Figura 131: Espectro do Atrito Interno da amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida a 758 K por 500 minutos com resfriamento na água, e indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 2)

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TEMPERATURA 00 Figura 132: Espectro da freqüência da amostra e ensaiada conforme Figura 138. (Liga 2)

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Figura 133: Espectro do atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelheci­da no forno a 823 K por 1/2 minuto com resfriamento na ãgua, e indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 2)

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A W MONTA» APÓS RECOZMENTO LINEAR A 973 K

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Figura 134: Espectro da amostra preparada e ensaiada conforme figura 140. (Liga 2)

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Figura 135: Espectro do atrito interno da amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida no forno a 823 K por 5 minutos com resfriamento na água, e indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 2)

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ATOS NONTâlEM «PÓS NECOZIMEMTO LINEAR » 973 K

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Figura 136: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 142. (Liga 2)

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TEMPERATURA (K)

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Figura 137: Espectro de a t r i t o interno da amostra solubil izada a 1093K e envelhe­cida no forno a 823 K por 50 minutos com resfriamento na água, e i n d i ­cação dos valores da resistividades e dureza. (Liga 2)

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APÓS MMTMEM AfÓS «COZIMENTO LINEAR A 973 K

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TEMPERATURA (K) 900 600

Figura 138: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 144. (Uga 2)

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RESISTXVIDADE ELÉTRICA: 9 3 , 1 3 a t « r « * h » . e i

DUREZA: S t , I H R C

200 300 400 500 600 TEMPERATURA (K)

Figura 139: Espectro do a t r i t o interno da amostra solubi lúada a 1093 K e envelheci­da no forno a 823 K por 500 minutos com resfriamento na ãoua, e indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 2)

0)890 -

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ATOS MONTAOCM APÓS NECOZINENTO LINEAR A 973 K

200 SOO 600 300 400 TEMPERATURA (K)

Figura 140: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme fiqura 146. (Liga 2) *

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Variação observada da reseistencia elétrica, em microohm.cm na dureza HRC e no coeficiente de atrito interno nas temperaturas de

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e envelhecidas no forno a 723K

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Q^e 0,BO . em amostras da liga 2 solubi 1 izadas a 1093 e envelhecidas

no forno a 758K

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143 : Variação observada da reseistividade elétrica, em microohm.cm na dureza

HRC e no coeficiente de atrito interno nas temperaturas de

30* C (303K) e 280'C (553K) Q;;e Q;;O . em amostras da liga 2 envelhecidas a 823K

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1 F Comparação dos resultados da dureza e res 1st iv idade parti

a liga 2 envelhecida no forno com resfriamento em agúa.

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RESISTIVIDAOE ELÉTRICA: S t . « O l l i r t l U . t i DUREZA:43,0 NRC

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200 300 400 TEMPERATURA (K)

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Figura 145: Espectro do atrito de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida em for­no a 723 K por 1/2 minuto com resfriamento na água, e indicação dos valo­res da resistividade e dureza. (Liga 3)

Af08 NONTABCM APÓS RECOZINENTO LINEAR A 573 K

200 •H -H •4-

300 400 TEMPERATURA (K)

900 900

Figura 146: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 152. (Liga 3)

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10-

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200 300 400 TEMPERATURA (K)

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Figura 147: Espectro de Atrito Interno referente a mesma amostra da Figura 152 compa rando-se os espectros "após montagem" com "após o 2Ç recozimento linear"" no pêndulo. (Liga 3)

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TEMPERATURA ÜO 800 000

Figura 148: Comparação entre os espectros de freqüência "após montagem" e apÕs 29 re cozimento linear" no pêndulo com a amostra da Figura 152. (Liga 3)

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200 300 400 TEMPERATURA (K)

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Figura 150: Comparação entre os espectros de freqüência "apôs montagem" e "após o 39 rei cozimento Unar" no pêndulo com a amostra dá Figura 152. (Liga 3)

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TEMPERATURA (K)

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Figura 151: Espectro do atrito interno de amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida no forno a 723 K por 5 minutos com resfriamento na água, e indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 3)

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Figura 152: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 158. (liga 3)

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Figura 155: Espectro do atrito interno da amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida no forno a 723 K por 500 minutos com resfriamento rápido, e indicação dos valores da resistividade e dureza. (Liga 3}

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200 300 400 TEMPERATURA 00

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Figura 156: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 162. (Liga 3)

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Figura 157: Espectro do atrito interno da amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida a 758 K por 1/2 minuto com resfriamento na água, e indicação dos valores de resistividade e dureza. Apôs o 1Ç ensaio a amostra foi remontada para o 2Ç ensaio. (Liga 3)

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Figura 158: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada confonne Figura 164. (Liga 3)

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Figura 159: Espectro do atrito interno da amostra solubilizada a 1093 K e envelheci­da no forno a 758 K por 5 minutos, e indicação dos valores da resistivi-dade e dureza. (Liga 3)

300 400 TENFCHATIMA OO

Figura 160: Espectro òa freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 166. (Liga 3)

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Figura 163: Espectro do A t r i t o Interno da amostra solubilizada a 1093 K e envelhecida em forno a 758 K por 500 minutos, e indicação dos valores da Resistivida-de e Dureza. (Liga 3)

300 400 TOrOUFJRA (K)

Figura 164: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme Figura 170. (Liga 3)

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Figura 165: Espectro do a t r i t o interno da amostra solubil izada a 1093 K e envelhecida no forno a 823 K por 1/2 minuto com resfriamento na água, e indicação dos valores de resistividade e dureza. {Liga 3)

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Figura 166: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 172. (Liga 3)

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Figura 169: Espectro da freqüência da amostra solubilizada a 1_093 K e envelhecida no - forno a 823 K por 50 minutos com resfriamento na água e indicação dos va_ lores da resistividade e dureza. (Liga 3)

200 SOO TEMrVUTlffU 00

Figura 170: Espectro da freqüência da amostra preparada e ensaiada conforme figura 176. (Liga 3)

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30* C (303KJ e 2B0' C (553K)Q"^e Q;,*0 . em amostras da liga 3 envelhecidas a 723K

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30*C (303K) e 280" C (553K).QU e q£ . em amostras da liga 3

envelhecidas no forno a 758K

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SÍMBOLOS

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HRC e no coeficiente de atrito interno nas temperaturas de

30* C (303K) e 280* C (553K). Q ^ e

envelhecidas em torno de 823K

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