Efeitos da agitação mecânica e de adição de refinador de grão na microestrutura e propriedade mecânica de fundidos da liga Al-Sn

Abstract

O objetivo deste artigo foi avaliar os efeitos da agitação mecânica e de adição de refinador de grão na macro e microestrutura e propriedades mecânicas resultantes de três (03) diferentes procedimentos de fundição utilizando-se de uma liga Al-10%Sn. Os processos de fundição para obtenção das amostras foram: i)fundição por gravidade convencional, ii) fundição por gravidade com agitação mecânica do líquido em resfriamento, iii) fundição por gravidade com adição de refinadores de grão, particularmente adição de 1,5% (em peso) da liga-mãe Al-5%Ti-1%B e iv) fundição por gravidade com adição de refinador de grão e agitação mecânica. Resultados experimentais mostraram que os diferentes procedimentos de fundição propiciaram diferentes valores médios dos tamanhos dos grãos correlacionados com diferentes taxas de resfriamento. Taxas na ordem de 0,60 a 0,75 ºC/s propiciaram microestruturas celulares e taxas na ordem de 1,75 a 2,55 ºC/s resultaram em morfologias dendríticas. Foram avaliados também os níveis de porosidade entre as amostras estudadas. Foram correlacionados os resultados do comportamento mecânico, particularmente, limite de resistência à tração, limite de escoamento e alongamento específico com os tamanhos dos grãos, os espaçamentos dendríticos e celulares e os níveis de porosidade resultantes dos três diferentes procedimentos de obtenção das amostras. Conclui-se que o controle da microestrutura do lingote pode ser usado como um método alternativo para produzir componentes fundidos com melhores resultados de propriedades mecânicas e qualidade dos fundidos.The aim of this article was to evaluate the effects of mechanical stirring and grain refiner addition in three different Al-10wt%Sn casting alloys on their resulting macro and microstructures and mechanical properties. These samples were obtained by using: i) die casting, ii) casting with mechanical stirring, iii) die casting using grain refiner (master alloy Al-5wt%Ti-1wt%B) and iv) die casting with grain refiner and mechanical stirring. Experimental results presented different mean grain sizes and different cooling rates when different casting procedures were applied. Cellular and dendritic morphologies were observed when ranges of cooling rates of about 0.6 to 0.75 ºC/s and of 1.75 to 2.55 ºC/s were employed, respectively. Porosity levels of all studied alloy samples were also analyzed. Results of the mechanical behavior, particularly, ultimate tensile strength, yield strength and specific elongation were correlated with mean grain sizes, dendritic arm and cellular spacings and porosity levels attained for the three different cast Al-10wt%Sn alloy samples. The control of the resulting microstructure of the as-cast product may be used as an alternative way to produce sound casting alloy components with improvement in the mechanical properties.