Endurecimento por precipitação em função das condições de solidificação em ligas leves de Al-Zn-Mg com variações no teor de zinco

Abstract

O objetivo do presente trabalho foi desenvolver duas ligas ternárias fundidas modificadas de Al-Zn-Mg, com variação de 5% e 8% em Zn (em massa), e investigar o endurecimento por precipitação (solubilização e envelhecimento artificial - T6) em função das condições de solidificação. Foram produzidas as ligas 752 (Al-5%Zn-2%Mg) e 782 (Al-8%Zn-2%Mg) para analisar, além da influência do teor de zinco, a correlação entre as condições de solidificação, o endurecimento por precipitação e as propriedades mecânicas iniciais e finais. Para obtenção dos lingotes, a solidificação unidirecional vertical ascendente foi realizada em molde metálico resfriado com água na base e instrumentado com termopares. Amostras foram caracterizadas por análises metalográficas em microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), e ensaios mecânicos para determinação das propriedades mecânicas como dureza, microdureza, tração e desgaste, antes e após os tratamentos térmicos. Os resultados mostraram que o aumento em 3% de zinco na composição química melhorou a dureza em 44,4%, o desgaste superficial em 27,7% e a resistência à tração em 31,5% (em condição T6). Comparando estes resultados com dados de algumas ligas conformadas similares, conclui-se que a Liga 782, fundida e tratada termicamente, pode substituir as ligas conformadas comerciais com adição de cobre.

The objective of the present work is to develop two modified ternary Al-Zn-Mg alloys, with Zn content about 5wt% and 8wt%, and to evaluate the precipitation hardening (solutioning and artificial ageing – T6) as a function of solidification conditions. The 752 (Al-5%Zn-2%Mg) and 782 (Al-8%Zn-2%Mg) alloys were obtained to analyze the influence of Zn content, as well as the relationship between solidification conditions, precipitation hardening, and mechanical properties before and after heat treatments. Unidirectional vertical upward solidification was performed in a metallic mold cooled by water in the bottom and instrumented using thermocouples to obtain the ingots. Samples extracted from ingots were metallography characterized by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and the mechanical properties were determined by hardness, microhardness, tensile and wear testing. The results showed that the increase of 3% of zinc in the chemical composition improved the hardness of 44%, the superficial wear of 27.7% and the tensile strength of 31.5% (in T6 condition). When comparing the results against data from some similar wrought alloys, it is concluded that the as-cast and heat treated 782 alloy can replace those, according to design specifications.