Pré-visualização1 página
SUPERLIGAS NOME RA ANDRÉ ALANZILLO 002200800380 EDUARDO DA SILVA PINHEIRO 002200700069 FERNANDO H. R. OLIVEIRA 002200500718 FRANCISCO ALVES DE OLIVEIRA 002200600091 HISTÓRIA No início do século XX era conhecida toda a teoria mecânica necessária para projetar turbinas de aviões a jato, porém naquela época ainda não se conhecia materiais que pudessem preencher todos os requisitos de resistência à corrosão e ao amolecimento causado por condições muito agressivas em altas temperaturas associadas a esse tipo de aplicação. 1 HISTÓRIA O desenvolvimento das chamadas superligas, de níquel, de cobalto e de ferro começou nos Estados Unidos nos anos 1930, porém ao longo dos anos as superligas de níquel tornaram-se as mais utilizadas. Além das turbinas de jatos, as superligas encontram aplicações variadas em altas temperaturas, como em motores de foguetes e veículos espaciais em geral, reatores nucleares, submarinos, usinas termoelétricas, equipamento petroquímico, por exemplo. A principal aplicação dessas ligas continua sendo seu uso em turbinas de jatos de aviação. 2 CARACTERÍSTICAS A temperatura de fusão dos elementos puros é: Ni, 1453ºC; Co, 1495ºC; Fe, 1537ºC. Temperaturas iniciais de fusão e intervalos de fusão das superligas é uma função da composição e tratamento prévio. Geralmente, temperaturas iniciais de fusão são maiores para bases de Co do que para Ni ou Fe-Ni. Superligas de Base Ni podem mostrar temperaturas de fusão menores do que 1205ºC. 3 CARACTERÍSTICAS Tanto Fe quanto Co sofrem transformações alotrópicas. Fe se transforma de estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) em temperaturas baixas (alpha) transformando-se em cúbica de face centrada (CFC) para altas temperaturas (gamma); Co se transforma de estrutura hexagonal em baixas temperaturas para cúbica de face centrada em altas temperaturas; O níquel tem estrutura cúbica de face centrada (CFC) em qualquer temperatura. As formas CFC para Fe e Co nas superligas geralmente são estabilizados por elementos de liga. 4 CARACTERÍSTICAS As superligas austeníticas de face centrada têm uma maior solubilidade para alguns elementos de liga adicionais, excelente ductilidade, e características favoráveis para precipitação de uma única fase mais dura (Superligas Fe-Ni e Ni). Normalmente as superligas têm um módulo de elasticidade próximo a 207 GPa, embora o módulo de algumas ligas policristalinas específicas possam variar de 172 a 310 GPa em temperatura ambiente dependendo do processo de liga. Processos que conseguem direcionar o tipo de grão ou orientação do cristal resultam em módulos por volta de 124 a 310 GPa, dependendo da relação do grão ou orientação do cristal. 5 CARACTERÍSTICAS As propriedades físicas, condutividade térmica e expansão do material por temperatura tendem a ser menores (considerando outros metais). Essas propriedades são influenciadas pela natureza do metal base (elementos de transição) e a adição de metais refratários. As superligas são relativamente dúcteis, embora a ductilidade das superligas base Co geralmente é menor do que as de Fe-Ni e Ni. Superligas com base Fe-Ni e Ni são facilmente extrudadas, forjadas ou laminadas, a maior soma de elementos de liga são geralmente encontradas apenas em casos de fundição. 6 CARACTERÍSTICAS Deformação a quente é o processo preferido, deformação a frio geralmente acontece em uma quantidade restrita de processos (chapas). Laminação a frio pode ser usada para se ganhar tempo e aumentar as propriedades de dureza para aplicações a temperaturas menores que 538ºC. 7 ESTRUTURA A tabela abaixo nos mostra os elementos de liga e seus efeitos nas superligas. Elemento BaseFe-NieNi Base Co Efeito Cr....................... 5 \u2013 25 19 \u2013 30 Resistência a oxidação e corrosão a quente, carbonetos, maior dureza Mo, W................ 0 \u2013 12 0 \u2013 11 Carbonetos, maior dureza Al ........................ 0 \u2013 6 0 \u2013 4,5 Endurecimento por precipitação, resistência a oxidação Ti....................... 0 \u2013 6 0 \u2013 4 Endurecimento por precipitação, Carbonetos Co...................... 0 \u2013 20 __ Afeta quantidade do precipitado Ni....................... __ 0 \u2013 22 Estabiliza austenita, endurece fase precipitada Cb...................... 0 \u2013 5 0 \u2013 4 Carbonetos, maior dureza, endurecimento por precipitação (Ni-,Fe-Ni) Ta....................... 0 \u2013 12 0 \u2013 9 Carbonetos, maior dureza, resistência a oxidação. 8 DIAGRAMA DE FASES DIAGRAMA DE FASES Co-Cr MICROESTRUTURA LIGA COM BASE Co FUNDIDO (250x) CARBONETOS DIAGRAMA DE FASES DIAGRAMA DE FASES Ni-Cr MICROESTRUTURA LIGA COM BASE Ni FUNDIDO (100x) MICROESTRUTURA LIGA COM BASE Ni FORJADO (ESQUERDA 3300X) E FUNDIDO (DIREITA 5000X) DIAGRAMA DE FASES DIAGRAMA DE FASES Fe-Ni MICROESTRUTURA LIGA COM BASE Fe-Ni FORJADOS (ESQUERDA 17.000X; DIREITO 3300X) DIAGRAMA DE FASES DIAGRAMA DE FASES Co-Ta REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA SUPERALLOYS II \u2013 CHESTER T. SIMS (1998) THE SUPERALLOYS: FUNDAMENTAL AND APLICATIONS \u2013 ROGER C. REED (2002) THE MICROSTRUCTURE OF SUPERALLOYS \u2013 MADELEINE DURAND (2007) OBRIGADO