Relatório de solubilização

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O diagrama de fases da liga deve cumprir com critérios essenciais, mas não são suficientes para que o procedimento de endurecimento por precipitação possa ser feito, uma das exigências é que com o decréscimo da temperatura, a linha de limite de solubilidade (linha solvus) deve decrescer, assim como a linha que separa as fases α e α+β do diagrama (apresentado na figura 1) diminui com o decréscimo da temperatura. Uma outra exigência é que deve haver solubilidade máxima de um componente no outro, representada pelo ponto M do diagrama (apresentado na figura 1), e a liga a ser endurecida deve apresentar uma menor composição do que a solubilidade máxima.

No tratamento térmico de solubilização os precipitados se dissolvem na matriz de fase original, formando uma solução sólida de uma fase (assim como apresentado na figura 1) em que uma liga com composição Cₒ é aquecida até a temperatura de solubilização Tₒ (varia conforme a composição do material), a temperatura Tₒ pode ser determinada pela soma de 50°C a temperatura solvus (temperatura que intercepta a linha de limite de solubilidade), para que a temperatura esteja na fase α porém com uma margem para que haja tempo necessário para que a fase β seja dissolvida por completo, assim tendo uma fase α com composição Cₒ. Após esse processo, o material é resfriado rapidamente até a temperatura T1, para que não haja precipitação de β, formando assim um supersaturado de α.

[pic 2]

Figura 1 – Diagrama hipotético

Fonte: Callister, 2012.

O tratamento térmico de precipitação/envelhecimento é muito utilizado em ligas de alumínio de alta resistência, e para realiza-lo é necessário que a liga seja solubilizável, apresente ligação coerente (quando há ligações entre o precipitado e a matriz) e que tenha a presença da fase intermetálica em seu diagrama de fases. Para a realização do processo de envelhecimento, aquece-se a solução supersaturada a uma temperatura T2 (mostrada na figura 2) na região bifásica e após um tempo, é resfriada:

[pic 3]

Figura 2 – Gráfico esquemático

Fonte: Callister, 2012.

Com o passar do tempo, um valor máximo da dureza e resistência é atingido, devido às discordâncias (linhas de átomos que não se completam) apresentarem mais resistência ao movimento graças as deformações na rede cristalina próximas ao precipitado.

O superenvelhecimento, ou também chamado de precipitação incoerente, (quando as ligações dos átomos do precipitado e da matriz se rompem) é quando há uma redução na dureza e resistência da liga, causada pelo excesso de tempo, uma vez que deixada a temperatura de tratamento térmico de precipitação/envelhecimento depois de atingido o maior valor de dureza (precipitação coerente).

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Procedimento experimental

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MATERIAIS

- Disco de lixa grão 240;

- Disco de lixa grão 320;

- Lixadeira;

- Mostras de alumínio AA60630;

- Forno para aquecer amostras;

- Máquina de ensaio de dureza Rockwell B.

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metodologia

Inicialmente 45 amostras de alumínio AA6063 passaram pelo processo de solubilização e de resfriamento rápido em água, os quais já foram previamente explicados. Após o resfriamento todas as amostras passaram pelo processo de envelhecimento, porém o tempo e a temperatura na qual elas envelheceram foi diferente para cada três amostras, de forma a que dividiu-se as 45 amostras em 5 grupos (cada um desses grupos com 9 amostras), cada grupo passou por um período de envelhecimento diferente do outro, sendo de 2, 4, 6, 8 e 10 horas os períodos pelo qual cada grupo passou. Dividiu-se cada grupo em 3 sub-grupos (cada sub-grupo com 3 amostras), cada um dessses sub-grupos passou pelo processo de envelhecimento por temperaturas diferentes, sendo de 150°C, 175°C e 225°C as temperaturas por qual cada sub-grupo passou. Após todo esse processo todas as amostras forasm lixadas a fim de regularizar uma de suas superfícies, todas as amostras passaram pelo ensaio de dureza rockewell b, em cada amostra realizou-se o ensaio quatro vezes, o primeiro ensaio de cada amostra foi descartado e os outros três ensaios foram registrados, de modo a serem realizados 180 ensaios no total.

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RESULTADOS E DISCUSSÃO

Antes da apresentação dos resultados é necessário apontar que a resolução dos experimentos no laboratório são sucetiveis a erros, como possíveis imprecisões nas mediadas de dureza geradas pelo equipamento de medida Rockwell, variações na temperatura do forno e imprecisões na contagem de tempo.

A partir de todos os dados de dureza, de diferentes amostras, recolhida experimentalmente foi possível construir a tabela, a qual contém as durezas de três amostras de alumínio AA6063 (1, 2 e 3) para cada temperatura aquecida (150°C, 175°C e 225°C), bem como seu tempo de envelhecimento (2h, 4h, 6h, 8h e 10h). Na tabela apresentam-se, também, a média das médias das durezas, assim como seus desvios médios, valores utilizados para a construção do gráfico 1, o qual relaciona dureza ao tempo de envelhecimento de cada amostra:

Tempo de envelhecimento

2h

4h

6h

8h

10h

Temperatura

150°C

175°C

225°C

150°C

175°C

225°C

150°C

175°C

225°C

150°C

175°C