Fatigue properties and micromechanisms of fracture of an AlSiMg0,6 cast alloy used in diesel engine cylinder head

O crescente uso das ligas alumínio-silício fundido na indústria automotiva deve-se principalmente a redução de peso, consumo de combustível e níveis de emissões. Isto inclui a liga de alumínio-silício EN AlSi7Mg0,6, equivalente a liga ASTM A357.0, que é empregada em cabeçotes de motores Diesel. É importante conhecer o impacto na integridade e confiabilidade deste componente na presença de defeitos intrínsecos dos processos de fundição convencional como a de molde permanente. Tais defeitos, como porosidades e filmes de óxidos, quando localizados na superfície, ou próxima a esta, são nucleadores de trincas de fadiga. Neste estudo é analisado o impacto na resistência à fadiga e nos micromecanismos de fratura pelo ensaio de corpos-de-prova fresados com dimensões de 7x14x60mm, retirados do cabeçote da linha de produção e submetidos a ensaio de flexão em três pontos. As superfícies de fratura dos espécimes foram analisadas em microscópio eletrônico de varredura (MEV) a fim de caracterizar os micromecanismos de fratura e o local de iniciação da trinca de fadiga. A resistência à fadiga média, para 1 milhão de ciclos, foi determinada como sendo ao redor de 140MPa. Foi observado na superfície de fratura dos espécimes testados, um claro contraste entre o micromecanismo da zona de fadiga (estrias) e zona final de fratura (alvéolos), sendo que o fator predominante para nuclear trincas de fadiga foram poros próximos da superfícieThe increase usage of casting aluminum-silicon alloys in the automotive industry is due to reduce weight, fuel consumption, and emissions level. This includes the aluminum-silicon cast alloy EN AlSiMg0.6 (ASTM A357.0) which is used to make Diesel engine cylinder head. It is important to know the impact on the integrity and reliability of this component in the presence of intrinsical defects of conventional casting parts produced on permanent mold process. Such defects, as porosity and oxide film, when locate on the surface or subsurface of casting parts, could be a fatigue crack initiators. In this paper is analyzed the impact on the fatigue strength and micromechanisms of fracture, by using 7x14x60mm specimens machined from cylinder head drew from production assembly line, and submitted to three point bending tests. Fracture surface of the specimens were observed by SEM to characterize the micromechanisms and the initiation fracture local. The average fatigue strength, based on 1 million of cycles, is about 140MPa. It was observed on the fracture surface of fatigue test specimens, a clear contrast between the micromechanisms of fatigue zone (striations) and the final fracture zone (dimples) and fatigue crack initiation occurs at the porosities near the surfac