Seleção e produção de ferros fundidos nodulares: solidificação, formação microestrutural e propriedades mecânicas

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dc.contributor.advisor-co1Reyes, Rodrigo André Valenzuela
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9357263200951932
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-9160-3920
dc.contributor.advisor1Spinelli, José Eduardo
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8882038118634925
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0611-1038
dc.contributor.authorda Silva, Marcos Vinicius de Souza
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/8859441948041498
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/my-orcid?orcid=0000-0002-3236-7013
dc.date.accessioned2025-06-09T13:30:28Z
dc.date.issued2025-02-28
dc.description.abstractDuctile Cast Iron (DCI) features precipitation of graphite as nodules in a ferritic and/or pearlitic matrix as its main characteristic. During processing, the significance of overheating (OH) is related to the nucleation and growth, final microstructure, defect formation, and solidification time. A DCI containing 3.9%C, 2.9%Si, and 0.2%Mn has been selected for this study through TOPSIS analysis. After manufacturing DCI ingots obtained by varying 2 levels of OH (pouring temperatures of 1-1390°C and 2-1450°C), samples have been analyzed regarding their surface (S) and center (C). These samples have been characterized regarding graphite morphology by determining its fraction, average size, count, nodularity, and composition, the type of matrix formed through fractions of pearlite, ferrite, carbides, and mechanical properties. It was demonstrated that larger graphite nodules form at the center of the Fe-3.9C-2.9Si-0.2Mn alloy due to lower cooling rates and extended C diffusion, with overheating further enlarging nodules by lengthening the solidification times. Increase overheating has increased Fe migration to the graphite nodule surface during solidification and lowered the resulting graphite fraction. Higher nodularity improves ductility, with more spherical nodules in the OH-2 condition balancing higher pearlite fractions, resulting in similar ductility (26%) comparing samples at surface for both overheating levels.eng
dc.description.resumoO Ferro Fundido Nodular (FFN) apresenta como principal característica a precipitação de grafita em forma de nódulos em uma matriz ferrítica e/ou perlítica. Durante o processamento, a importância do superaquecimento (SA) está relacionada à nucleação e crescimento, microestrutura final, e formação de defeitos. Um FFN contendo 3,9%C, 2,9%Si e 0,2%Mn (% em peso) foi selecionado para este estudo por meio da análise TOPSIS - Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution, a partir de 18 composições diferentes de partida. Após a fabricação de lingotes dessa composição, obtidos a partir de 2 diferentes níveis de SA (temperaturas de vazamento de 1390 °C e 1450 °C), amostras metalográficas foram analisadas nas regiões da superfície (S) e centro (C) dos lingotes. Essas amostras foram caracterizadas quanto à morfologia da grafita, determinando-se sua fração, tamanho médio, contagem, nodularidade e composição, além do tipo de matriz formada determinando as frações de perlita, de ferrita e de carbonetos, e propriedades de tração. Demonstrou-se que maiores nódulos de grafita se formam no centro da liga Fe-3,9C-2,9Si-0,2Mn devido a menores taxas de resfriamento, e maior difusão de C, com o aumento do SA aumentando ainda mais os nódulos ao prolongar os tempos de solidificação. O aumento do SA elevou a migração de Fe para a superfície do nódulo de grafita durante a solidificação, reduzindo a fração resultante de grafita. Uma maior nodularidade melhorou a ductilidade e a tenacidade, com nódulos mais esféricos na condição de maior SA, associados a frações mais altas de perlita, resultando em ductilidade semelhante (26%) quando comparadas ambas as amostras da superfície para ambos os níveis de superaquecimento.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationDA SILVA, Marcos Vinicius de Souza. Seleção e produção de ferros fundidos nodulares: solidificação, formação microestrutural e propriedades mecânicas. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22192.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22192
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectFerro fundido nodularpor
dc.subjectTOPSISpor
dc.subjectSeleção de materiaispor
dc.subjectSuperaquecimentopor
dc.subjectTaxa de resfriamentopor
dc.subjectMicroestruturapor
dc.subjectSolidificaçãopor
dc.subjectDuctile cast Ironeng
dc.subjectMaterials designeng
dc.subjectOverheatingeng
dc.subjectMicrostructureeng
dc.subjectCooling rateeng
dc.subjectSolidificationeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO
dc.titleSeleção e produção de ferros fundidos nodulares: solidificação, formação microestrutural e propriedades mecânicaspor
dc.title.alternativeSelection and production of ductile cast irons: solidification, microstructural formation, and mechanical propertieseng
dc.typeDissertação

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