Estudo da fissuração a quente em aços carbono

Mestrado em Engenharia FísicaO setor da Metalurgia, onde se inclui o subsetor da fundição, é um setor de atividade importante na economia portuguesa e na Indústria Transformadora em geral, quer ao nível do emprego, quer ao nível do número de empresas. A previsão de mudanças dimensionais e da fissuração a quente durante a solidificação de peças fundidas de aço é de grande importância para esta indústria uma vez que resulta numa redução do número de peças para reparação e na redução da sua perda total para a sucata. Consequentemente contribui para um aumento no rendimento do processo de fundição, devido a uma redução na utilização dos fornos. Deste modo, poderão ser atingidos valores de economia energética na ordem dos 10% por ano e de redução da emissão de CO2 de cerca de 0,03 milhões de toneladas de carbono equivalente por ano. Este trabalho tem como objetivo o estudo da fissuração a quente em peças de aço e foi realizado na DuritCast, empresa de fundição instalada no parque industrial de Águeda. Neste estudo, são levados em consideração alguns parâmetros que segundo a literatura e a experiência (know-how) da empresa, influenciam direta ou indiretamente o aparecimento de defeitos por fissuração a quente no aço, nomeadamente a temperatura de vazamento do metal, composição química do metal, geometria da peça, sistema de gitagem e alimentação. Para tal, foram produzidos vários T em aço na liga GS 52, que é um aço carbono cuja composição química é apresentada nos resultados experimentais. Foi escolhida esta liga por ser uma das mais produzidas na empresa e dentro do período de tempo disponível para a realização deste trabalho. As técnicas utilizadas na caracterização das peças foram técnicas de análise visual, ensaios de líquidos penetrantes, ensaios de tração, ensaios de dureza de Brinell (HB), ensaios de metalografia, análise elementar por espectroscopia de dispersão de energia (EDS) e espetroscopia de emissão ótica (OES). O estudo realizado permitiu observar a presença de vários defeitos, sendo o rechupe o mais frequente, seguido da fissuração. As peças produzidas com o sistema de alimentação com camisas apresentam sempre fissuração, isto é, a presença de um ponto quente sobre a zona T propícia o desenvolvimento de fissuração. A correlação de todos os resultados obtidos permitiu concluir que os parâmetros que minimizam a presença de defeitos são: i) o sistema de alimentação com arrefecedor junto à zona T; ii) o sistema de gitagem realizado pelo braço; iii) a espessura da perna possuir 24 mm, que corresponde ao dobro da espessura do braço e iv) a composição química C3, que é uma liga GS 52 enriquecida com Mn.The Metallurgy sector, which includes the foundry sub-sector, is an important sector of activity in the Portuguese economy and manufacturing industry in general, both in employment and in number of companies. The prediction of dimensional changes and hot tearing during the solidification of steel is of great importance for this industry as it results in a reduction in the number of parts for repair and in the reduction of its total loss for scrap. Consequently, it contributes to an increase in the casting process yield, due to a reduction in the use of the furnaces. In this way, energy savings of around 10% per year and a reduction in CO2 emissions of around 0.03 million tonnes of equivalent carbon per year can be achieved. This work aims to study the hot tearing in steel parts and was carried out at DuritCast, a foundry company installed in the industrial park of Águeda. In this study we take in account some parameters that according to the literature and the know-how in the company, directly or indirectly influence the appearance of hot tearing defects in steel, namely the metal filling temperature, the chemical composition of the metal, part geometry, casting design and feed system. For this, several T was produced in steel in alloy GS 52, which is a carbon steel whose chemical composition is presented in the experimental results. This alloy was chosen because it is one of the most produced in the company in the time period available for the accomplishment of this work. The techniques used in the characterization of the pieces were visual analysis techniques, penetrating liquid tests, tensile tests, Brinell hardness tests (HB), metallography tests, elemental analysis by energy dispersion spectroscopy (EDS) and emission spectroscopy Optics (OES). The study made it possible to observe the presence of several defects, with the most frequent shrinkage, followed by cracking. The pieces produced with the feeding system with jacketing always presents cracking, the presence of a hot spot on the T zone facilitates the development of cracking. The correlation of all the obtained results allowed to conclude that the parameters that minimize the presence of defects are: i) the system of feeding with cooler next to zone T; ii) the system of casting design executed by the arm; iii) the thickness of the leg has 24 mm, which corresponds to twice the thickness of the arm and iv) the chemical composition C3, which is a GS 52 enriched with manganese (Mn)