Correlação entre microestrutura de solidificação, caracterização química e vida em fadiga para a liga AA6201

Abstract

O presente trabalho apresenta, por meio de análises teóricas e experimentais, um estudo entre a relação da vida em fadiga e características microestruturais da liga de alumínio AA6201. A liga utilizada, proveniente de fios condutores, foi fundida e solidificada unidirecionalmente (fazendo o monitoramento das diferentes curvas de resfriamento por meio de termopares), ocasionando diferentes microestruturas ao longo do lingote em função dos parâmetros térmicos. Uma parte do metal solidificado foi destinada à usinagem de corpos de prova (seguindo a norma ASTM E466-15) e a outra à metalografia, análises químicas e ensaios não destrutivos. As análises químicas e os ensaios não destrutivos foram realizados com o objetivo de se verificar a composição química do material, presença de óxidos, presença de fases e constituintes, módulos de elasticidade e dureza, ou seja, encontrar a caracterização da liga de estudo e como o processo de solidificação unidirecional ascendente influenciou nesses parâmetros. A metalografia foi feita e, por meio de análises com software de tratamento de imagem, definiu-se tamanhos médios de grão (utilizando o método das interseções da norma ASTM E112-96) em função de sua posição no lingote. Dessa forma, pôde-se avaliar a formação microestrutural (levando em conta os parâmetros térmicos envolvidos no processo de solidificação) e levantar curvas relacionando essas características morfológicas em função de sua distância até a base do molde. Os ensaios de fadiga, tomando como base o ensaio de tração para definição das tensões de escoamento e ruptura, foram feitos em uma MTS por controle de força, utilizando tensões alternadas de 60 MPa na seção útil (1,7 kN no corpo de prova), a uma frequência de 10 Hz. A partir de resultados dos corpos de prova para cada altura no lingote, pôde-se comparar suas vidas em fadiga com os parâmetros microestruturais, químicos e mecânicos da liga AA6201. A partir de resultados experimentais, pôde-se observar que a vida em fadiga dos corpos do prova é aumentada quando se tem maiores contornos de grão, maiores segregações de elementos e óxidos e maior formação de fases secundárias.