O objetivo deste trabalho foi realizar o desenvolvimento dos parâmetros de tratamento térmico, de uma liga em ferro fundido austemperado ASTM 897/A 897M - 03 grau 2, para a produção de um suporte de molas de caminhão. O ferro fundido nodular austemperado, conhecido pela sigla na língua inglesa por ADI - Austempered Ductile Iron - trata-se de uma classe de ferro fundido nodular que, após o tratamento térmico de austêmpera sofre um significativo aumento de suas propriedades mecânicas, tenacidade e resistência à fadiga. A estrutura do material é composta de ferrita acicular e austenita retida, tal estrutura denominada de ausferrita confere ao material uma característica única que é a alta resistência mecânica e tenacidade. Foram realizadas três corridas de ferro fundido nodular ligado ao Cu, Mn, Mo e Ni para determinar os parâmetros de fusão e de tratamento térmico e para determinar os tempos e as temperatura de austenitização e de austêmpera que, contemplassem as propriedades mecânicas especificadas pelo projeto do suporte de molas. Os ensaios mecânicos e metalográficos demonstraram a grande influência que o nível de micro-rechupes tem no alongamento e resistência mecânica do material. Estes microrechupes foram sanados através da melhora da técnica e da qualidade da inoculação da liga de ADI. Uma vez resolvidos os problemas da matriz, concluiu-se que o material atinge as especificações da peça com uma temperatura de austenitização de 870 ºC por duas horas e uma temperatura de austêmpera de 330 ºC por duas horas e quarenta e cinco minutos. A análise das fraturas das amostras submetidas a ensaio de tração e que possuíam elevado alongamento revelou que o mecanismo de fratura foi dúctil devido à mínima presença de micro-rechupes e segregações na matriz metálica do material, além da presença de austenita retida com alto carbono na matriz do ADI. Por outro lado, corpos de prova com menores alongamentos possuíam além de regiões de fratura dúctil a presença de quaseclivagem e as fraturas sempre partiram de micro-rechupes presentes na matriz do material. Adicionalmente, foi realizada a curva de Wöhler, que resultou em um limite de fadiga do material entre 480 e 560 MPa, que é comparável a aços forjados, embora o material das amostras utilizadas não atingissem as especificações de resistência mecânica e alongamento especificadas pelo projeto do suporte de molas, o que sugere que o limite de fadiga do material pode ser ainda mais alto do que o obtido no ensaio. Finalmente, concluiu-se que a produção de ADI, necessita de maior controle em termos de fusão e tratamento térmico do que a indústria de fundição habitualmente costuma realizar na produção de ferro fundido nodular convencional. / The aim of the present work was to develop the heat treatment parameters of a Austempered Ductile Iron in accordance with ASTM 897 / A 897M - 03 Grade II, in order to produce an austempered spring bracket for truck. The Austempered Ductile Iron (ADI) is a class of Ductile Iron that after austempering heat treatment increases its mechanical properties, toughness and fatigue resistance. The material structure combines acicular ferrite and stabilized austenite by high carbon content and this structure gives the unique ADI property of high ultimate tensile stress and high toughness. It had melted three runs of ADI alloyed with Cu, Mn, Mo and Ni to find out the casting and heat treatment parameters in order to achieve the spring bracket specification. The mechanical and metallographic tests had shown the high influence of the solidification shrinkage level in terms of elongation and mechanical resistance of this material. The shrinkages were put under control by improvement of quality and technique of inoculation, when the melting iron was pouring into the sand mold. After the material matrix improvement by inoculation, the casting alloy achieved the specification by the following heat treatment parameters: austenitization temperature of 870 ºC during 120 minutes and austempering temperature of 330 ºC during 165 minutes. The fracture analysis of samples after tension test with highest elongation showed ductile fracture (dimples) due to the good matrix soundness and stabilized austenite in the material structure. On the other hand, samples with lowest elongation showed a mix of dimples and quasi-cleavage on the fracture surface. The crack every time had been starting in areas with micro shrinkage. Furthermore, it was carried out the endurance limit test (Wöhler) that resulted between 480 and 560 MPa; however the samples of the Wöhler test didn’t achieve the ASTM 897 / A 897M - 03 Grade II in terms of mechanical properties. This can be evidence that the endurance limit is higher than the results of this test. Finally, the conclusion was the ADI production needs strictly production parameter controls in terms of casting and heat treatment, if compared with ordinary ductile iron.

O objetivo deste trabalho foi realizar o desenvolvimento dos parâmetros de tratamento térmico, de uma liga em ferro fundido austemperado ASTM 897/A 897M - 03 grau 2, para a produção de um suporte de molas de caminhão. O ferro fundido nodular austemperado, conhecido pela sigla na língua inglesa por ADI - Austempered Ductile Iron - trata-se de uma classe de ferro fundido nodular que, após o tratamento térmico de austêmpera sofre um significativo aumento de suas propriedades mecânicas, tenacidade e resistência à fadiga. A estrutura do material é composta de ferrita acicular e austenita retida, tal estrutura denominada de ausferrita confere ao material uma característica única que é a alta resistência mecânica e tenacidade. Foram realizadas três corridas de ferro fundido nodular ligado ao Cu, Mn, Mo e Ni para determinar os parâmetros de fusão e de tratamento térmico e para determinar os tempos e as temperatura de austenitização e de austêmpera que, contemplassem as propriedades mecânicas especificadas pelo projeto do suporte de molas. Os ensaios mecânicos e metalográficos demonstraram a grande influência que o nível de micro-rechupes tem no alongamento e resistência mecânica do material. Estes microrechupes foram sanados através da melhora da técnica e da qualidade da inoculação da liga de ADI. Uma vez resolvidos os problemas da matriz, concluiu-se que o material atinge as especificações da peça com uma temperatura de austenitização de 870 ºC por duas horas e uma temperatura de austêmpera de 330 ºC por duas horas e quarenta e cinco minutos. A análise das fraturas das amostras submetidas a ensaio de tração e que possuíam elevado alongamento revelou que o mecanismo de fratura foi dúctil devido à mínima presença de micro-rechupes e segregações na matriz metálica do material, além da presença de austenita retida com alto carbono na matriz do ADI. Por outro lado, corpos de prova com menores alongamentos possuíam além de regiões de fratura dúctil a presença de quaseclivagem e as fraturas sempre partiram de micro-rechupes presentes na matriz do material. Adicionalmente, foi realizada a curva de Wöhler, que resultou em um limite de fadiga do material entre 480 e 560 MPa, que é comparável a aços forjados, embora o material das amostras utilizadas não atingissem as especificações de resistência mecânica e alongamento especificadas pelo projeto do suporte de molas, o que sugere que o limite de fadiga do material pode ser ainda mais alto do que o obtido no ensaio. Finalmente, concluiu-se que a produção de ADI, necessita de maior controle em termos de fusão e tratamento térmico do que a indústria de fundição habitualmente costuma realizar na produção de ferro fundido nodular convencional. / The aim of the present work was to develop the heat treatment parameters of a Austempered Ductile Iron in accordance with ASTM 897 / A 897M - 03 Grade II, in order to produce an austempered spring bracket for truck. The Austempered Ductile Iron (ADI) is a class of Ductile Iron that after austempering heat treatment increases its mechanical properties, toughness and fatigue resistance. The material structure combines acicular ferrite and stabilized austenite by high carbon content and this structure gives the unique ADI property of high ultimate tensile stress and high toughness. It had melted three runs of ADI alloyed with Cu, Mn, Mo and Ni to find out the casting and heat treatment parameters in order to achieve the spring bracket specification. The mechanical and metallographic tests had shown the high influence of the solidification shrinkage level in terms of elongation and mechanical resistance of this material. The shrinkages were put under control by improvement of quality and technique of inoculation, when the melting iron was pouring into the sand mold. After the material matrix improvement by inoculation, the casting alloy achieved the specification by the following heat treatment parameters: austenitization temperature of 870 ºC during 120 minutes and austempering temperature of 330 ºC during 165 minutes. The fracture analysis of samples after tension test with highest elongation showed ductile fracture (dimples) due to the good matrix soundness and stabilized austenite in the material structure. On the other hand, samples with lowest elongation showed a mix of dimples and quasi-cleavage on the fracture surface. The crack every time had been starting in areas with micro shrinkage. Furthermore, it was carried out the endurance limit test (Wöhler) that resulted between 480 and 560 MPa; however the samples of the Wöhler test didn’t achieve the ASTM 897 / A 897M - 03 Grade II in terms of mechanical properties. This can be evidence that the endurance limit is higher than the results of this test. Finally, the conclusion was the ADI production needs strictly production parameter controls in terms of casting and heat treatment, if compared with ordinary ductile iron.

O uso de revestimentos na furação de metais tem o potencial de aumentar a resistência da ferramenta a temperaturas maiores, além de possibilitar a redução ou eliminação do uso de lubrificantes, reduzindo o impacto ambiental. No presente trabalho foram realizados revestimentos do tipo AlCrN e TiAlN, todos monocamada, via PVD em brocas de aço rápido AISI M2. As brocas foram testadas em ensaios de furação em cheio, a seco (sem lubrificação), no ferro fundido GGG 50 com matriz ferrítica. Foram realizados ensaios empregando-se como parâmetro de quantificação do desgaste, o valor de VBMax, para brocas revestidas e não revestidas. Os parâmetros de corte trabalhados foram: velocidade de corte e avanço. Foi avaliado o comprimento usinado, entre brocas com e sem revestimento. Ensaios de adesão dos revestimentos das brocas foram realizados, além da análise de desgaste e composição química dos materiais. Os resultados mostram a influência da velocidade de corte e avanço em brocas revestidas no desgaste de flanco máximo VBmáx. A presença do desgaste por adesão mostrou-se evidente neste trabalho, porém não contribuíndo para aumento significativo do desgaste de flanco VBMax. Os testes realizados mostram que as aplicações de revestimentos aumentam a vida, em proporções significativas, das ferramentas testadas. As análises de tipo de desgaste predominante durante os ensaios de furação mostram o desgaste por abrasão como responsável por boa parte do fim de vida das ferramentas, seguido de um pequeno índice de adesão, em virtude da matriz predominante no ferro fundido nodular. / The use of coatings on metals drilling has the potential to increase the strength of the tool at higher temperatures and, besides enables the reduction or elimination of the use of lubricants reducing the environmental impact. In the present paper were performed coatings like TiAlN and AlCrN, all monolayer through PVD over drills HSS AISI M2. The drills were tested in essays full drilling, dry (without lubrication), in the cast iron GGG 50 with ferritic matrix. Essays were performed employing as the wear parameter, the value of VBMax for coated and uncoated drill. The input parameters of the experiments were: cutting speed and feed rate, and was evaluated the length machined between coated and uncoated drills. Adhesion tests of the coatings of drills have been performed, besides the analysis of wear and chemical composition of the materials. The results showed the influence of cutting speed and feed on drills coated in maximum flank wear VBmáx. The presence of adhesive wear was evident in this work, but not contributing to a significant increase in flank wear VBMax. It was verified that the coatings applications increase the life of the tools tested, in significant proportions. The analysis of the predominant wear type during drilling tests show the abrasive wear is responsible for much of the end of tool life, followed by a low rate of adhesion by virtue of predominant matrix nodular cast iron.

O uso de revestimentos na furação de metais tem o potencial de aumentar a resistência da ferramenta a temperaturas maiores, além de possibilitar a redução ou eliminação do uso de lubrificantes, reduzindo o impacto ambiental. No presente trabalho foram realizados revestimentos do tipo AlCrN e TiAlN, todos monocamada, via PVD em brocas de aço rápido AISI M2. As brocas foram testadas em ensaios de furação em cheio, a seco (sem lubrificação), no ferro fundido GGG 50 com matriz ferrítica. Foram realizados ensaios empregando-se como parâmetro de quantificação do desgaste, o valor de VBMax, para brocas revestidas e não revestidas. Os parâmetros de corte trabalhados foram: velocidade de corte e avanço. Foi avaliado o comprimento usinado, entre brocas com e sem revestimento. Ensaios de adesão dos revestimentos das brocas foram realizados, além da análise de desgaste e composição química dos materiais. Os resultados mostram a influência da velocidade de corte e avanço em brocas revestidas no desgaste de flanco máximo VBmáx. A presença do desgaste por adesão mostrou-se evidente neste trabalho, porém não contribuíndo para aumento significativo do desgaste de flanco VBMax. Os testes realizados mostram que as aplicações de revestimentos aumentam a vida, em proporções significativas, das ferramentas testadas. As análises de tipo de desgaste predominante durante os ensaios de furação mostram o desgaste por abrasão como responsável por boa parte do fim de vida das ferramentas, seguido de um pequeno índice de adesão, em virtude da matriz predominante no ferro fundido nodular. / The use of coatings on metals drilling has the potential to increase the strength of the tool at higher temperatures and, besides enables the reduction or elimination of the use of lubricants reducing the environmental impact. In the present paper were performed coatings like TiAlN and AlCrN, all monolayer through PVD over drills HSS AISI M2. The drills were tested in essays full drilling, dry (without lubrication), in the cast iron GGG 50 with ferritic matrix. Essays were performed employing as the wear parameter, the value of VBMax for coated and uncoated drill. The input parameters of the experiments were: cutting speed and feed rate, and was evaluated the length machined between coated and uncoated drills. Adhesion tests of the coatings of drills have been performed, besides the analysis of wear and chemical composition of the materials. The results showed the influence of cutting speed and feed on drills coated in maximum flank wear VBmáx. The presence of adhesive wear was evident in this work, but not contributing to a significant increase in flank wear VBMax. It was verified that the coatings applications increase the life of the tools tested, in significant proportions. The analysis of the predominant wear type during drilling tests show the abrasive wear is responsible for much of the end of tool life, followed by a low rate of adhesion by virtue of predominant matrix nodular cast iron.

O uso de revestimentos na furação de metais tem o potencial de aumentar a resistência da ferramenta a temperaturas maiores, além de possibilitar a redução ou eliminação do uso de lubrificantes, reduzindo o impacto ambiental. No presente trabalho foram realizados revestimentos do tipo AlCrN e TiAlN, todos monocamada, via PVD em brocas de aço rápido AISI M2. As brocas foram testadas em ensaios de furação em cheio, a seco (sem lubrificação), no ferro fundido GGG 50 com matriz ferrítica. Foram realizados ensaios empregando-se como parâmetro de quantificação do desgaste, o valor de VBMax, para brocas revestidas e não revestidas. Os parâmetros de corte trabalhados foram: velocidade de corte e avanço. Foi avaliado o comprimento usinado, entre brocas com e sem revestimento. Ensaios de adesão dos revestimentos das brocas foram realizados, além da análise de desgaste e composição química dos materiais. Os resultados mostram a influência da velocidade de corte e avanço em brocas revestidas no desgaste de flanco máximo VBmáx. A presença do desgaste por adesão mostrou-se evidente neste trabalho, porém não contribuíndo para aumento significativo do desgaste de flanco VBMax. Os testes realizados mostram que as aplicações de revestimentos aumentam a vida, em proporções significativas, das ferramentas testadas. As análises de tipo de desgaste predominante durante os ensaios de furação mostram o desgaste por abrasão como responsável por boa parte do fim de vida das ferramentas, seguido de um pequeno índice de adesão, em virtude da matriz predominante no ferro fundido nodular. / The use of coatings on metals drilling has the potential to increase the strength of the tool at higher temperatures and, besides enables the reduction or elimination of the use of lubricants reducing the environmental impact. In the present paper were performed coatings like TiAlN and AlCrN, all monolayer through PVD over drills HSS AISI M2. The drills were tested in essays full drilling, dry (without lubrication), in the cast iron GGG 50 with ferritic matrix. Essays were performed employing as the wear parameter, the value of VBMax for coated and uncoated drill. The input parameters of the experiments were: cutting speed and feed rate, and was evaluated the length machined between coated and uncoated drills. Adhesion tests of the coatings of drills have been performed, besides the analysis of wear and chemical composition of the materials. The results showed the influence of cutting speed and feed on drills coated in maximum flank wear VBmáx. The presence of adhesive wear was evident in this work, but not contributing to a significant increase in flank wear VBMax. It was verified that the coatings applications increase the life of the tools tested, in significant proportions. The analysis of the predominant wear type during drilling tests show the abrasive wear is responsible for much of the end of tool life, followed by a low rate of adhesion by virtue of predominant matrix nodular cast iron.

Apresenta-se um estudo sobre a fragilização por hidrogênio em ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos. O trabalho experimental envolveu ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos com diferentes microestruturas (ferrita, perlita esferoidizada, ferrita + perlita, perlita com fases intercelulares), introduzindo-se hidrogênio por decapagem e por carregamento catódico. Os resultados experimentais permitiram verificar que a introdução de hidrogênio favoreceu a ocorrência de modos frágeis de fratura, modos estes que a microestrutura tenha tendência a apresentar (fratura por clivagem em ferrita e perlita e fratura intergranular em materiais ferríticos nos quais proporcionou-se a segregação de fósforo para contorno de grão). As trincas de clivagem bem como as áreas de fratura intergranular tendem a situar-se em tôrno dos nódulos de grafita. As evidências experimentais indicam que a localização preferencial de trincas de clivagem e de fratura intergranular junto aos nódulos de grafita seria devido, principalmente, ao acúmulo de hidrogênio provocado pela concentração de deformação plástica nestas regiões. / A study carried out on hydrogen embrittlement in ductile cast irons and blackheart malleable irons is presented. The experiments were made with ductile cast irons and blackheart malleable irons with different microstructures (ferrite, spheroidized pearlite, ferrite + pearlite, pearlite with intercelullar phases), the hydrogen being introduced by pickling and by cathodic charging. The results obtained have shown that hydrogen promotes the occurrence of brittle modes of fracture, whose modes the microstructures had a tendency to present (fracture by cleavage in ferrite and pearlite, and intergranular fracture in ferritic materials in which the segragation of phosphorus to grain boundaries was promoted). The cleavage cracks as well as the intergranular fracture área were more prone to forma round the graphite nodules. The experimental evidences show that the prefered localization of the cleavage cracks and intergranular fracture around the graphite nodules resulted mainly from the accumulation of hydrogen caused by the concentration of plastic deformation in these areas. Thus, in ductile cast Irons and blackheart malleable Irons, due to the stress concentration effect caused by the graphite nodules, under condititons of previous introduction of hydrogen followed by the mechanical stress, the previous distribution of hydrogen at interfaces or grain boundaries would not be the main factor in hydrogen embrittlement (fracture mode and localization of hydrogen induced cracks). The principal effects would be the concentration of stresses and plastic deformation near the graphite nodules, the contribution of the matrix in redistributing local strains and the tendency of the microstructure to the occurrence of brittle fracture mechanisms. Based on this study some suggestions are indicated for the selection of cast Irons for applications where hydrogen is present.

O processo de roleteamento é um tratamento superficial, comumente utilizado em peças fabricadas em aços e ferros fundidos nodulares, em regiões onde há concentradores de tensões, com o intuito de melhorar as propriedades de resistência à fadiga. Este processo endurece e introduz tensões residuais compressivas na camada superficial do material, através de deformação controlada, provocando uma redução das tensões de tração que atuam na superfície da peça submetida a carregamentos cíclicos. Este trabalho teve como principal objetivo o estudo do efeito do roleteamento superficial sobre o comportamento em fadiga de um ferro fundido nodular de matriz perlítica, utilizado na fabricação de virabrequins pela indústria automobilística. Foram realizados ensaios de fadiga por flexão rotativa em corpos de prova lisos e com entalhe. Os corpos de prova com entalhe foram divididos em dois grupos, com e sem roleteamento superficial. Foi utilizado entalhe com geometria semicircular com raio de 1,20mm e profundidade de 0,70mm. Para o processo de roleteamento foi utilizado um rolete com diâmetro de 15,00mm e com raio de curvatura de 1,30mm e aplicada uma força de compressão de 2390N. A introdução de tensões residuais compressivas pelo trabalho a frio, dificultou a nucleação e a propagação de trincas na camada superficial dos entalhes roleteados. Isto ficou evidenciado pelo aumento do valor do limite de fadiga para 483MPa obtido para o material entalhado e roleteado, enquanto que para o material nas condições de sem entalhe e somente entalhado estes valores foram de 300MPa e 168Mpa, respectivamente. / Surface rolling is a mechanical treatment commonly used in parts fabricated with steel and ductile cast iron, specifically in stress concentration regions, to improve fatigue properties. This process hardens and introduces compressive residual stresses to the surface of the material through the application of controlled strains, thus provoking a reduction of resulting tensile stress at its surface under cyclic loading. This work deals with the effect of surface rolling on high cycle fatigue behavior of a pearlitic ductile cast iron used in crankshaft by automotive industries. Rotating bending fatigue tests were performed in both smooth and notched specimens. The notched specimens were divided into two groups: with and without surface rolling treatment. The specimens notch geometry was semicircular with radius of 1.20mm and depth of 0.70mm. The rolling treatment was carried out using a roller with diameter of 15,00mm, curvature radius of 1.30mm and a compression force of 2390N. The introduction of compressive residual stresses under cold work made difficult the nucleation and propagation of the crack on the rolled surface of the notch. It was confirmed by the increase of the endurance limit of the surface rolled specimens to 483MPa in comparison with the smooth and notched specimens, respectively, 300MPa and 168 MPa.

Neste trabalho, estudou-se a integridade superficial durante o torneamento de um ferro fundido nodular com carbonetos, considerando a heterogeneidade microestrutural (fração volumétrica, tamanho e morfologia de grafita e dos carbonetos) e os efeitos dos parâmetros de corte (avanço, velocidade de corte e profundidade de corte), baseados num planejamento fatorial fracionário 24-1. Este texto apresenta, numa primeira parte, uma revisão baseada em referências bibliográficas clássicas da engenharia de superfícies, na tentativa de definir os conceitos que compõem a integridade da superfície. Posteriormente, descrevem-se os resultados de ensaios preliminares, realizados com a finalidade avaliar os níveis do processo e os efeitos desses parâmetros na integridade da superfície. Finalmente, realizaram-se os ensaios de usinagem em corpos-de-prova de ferro fundido nodular com carboneto, nos diâmetros de 80 mm e 140mm. Durante os ensaios de torneamento empregaram-se duas velocidades de corte (60 m/min e 180 m/min), dois avanços (0,1 mm/rev e 0,3 mm/rev) e duas profundidades de corte (0,2 mm e 0,3 mm). Após os ensaios de usinagem, foram realizadas: a avaliação das propriedades do material usinado (dureza e microestrutura), a análise de topografia da superfície usinada mediante avaliação da rugosidade, e a avaliação da influência dos parâmetros de usinagem na rugosidade. Encontrou-se uma dependência estatisticamente significativa da variação nas propriedades mecânicas dos corpos-de-prova em função da microestrutura, e mostraram-se os efeitos dessas variações em termos da integridade da superfície usinada. / In this work, the surface integrity of a ductile cast iron with carbides was studied during turning operations, considering the microstructural heterogeneity (volume fraction, size and morphology of the graphite and carbides) and the effect of the machining parameters (feed, cutting speed and depth of cut), based on a fractional factorial design 24-1. This work presents, initially, a literature review based on classic works on surface engineering, as an attempt to define the main concepts of surface integrity. Later, the results of preliminary test are described, which were conducted in order to define the process levels and the effects of these levels on the surface integrity. Finally, turning tests were conducted on specimens of ductile iron with carbides, at diameters of 80 and 140 mm. Two cutting speeds (60 m/min and 180 m/min), two feeds (0,1 mm/rev and 0,3 mm/rev) and two depths of cut (0,2 mm and 0,3 mm) were selected during the tests. Machined specimens were analyzed in terms of the properties of the machined material (hardness and microstructure) and of the roughness of the machined surface. The effect of the machining parameters on the roughness was also studied. A statistically significant dependence was observed for the properties of the machined specimens as a function of the microstructure and the effect of these properties on the surface integrity is presented.

Amostras de ferros fundidos nodulares ligados com Cu, Cu-Ni ou Cu-Ni-Mo foram austemperadas, boretadas e boroaustemperadas e caracterizadas quanto à dureza e o comportamento ao desgaste microadesivo, tendo sido também estudada a cinética de formação da camada. O método de boretação utilizado foi via líquida em banho de bórax fundido, com tempos de permanência de 2 e 4 horas nas temperaturas de 850, 900 e 950ºC. Procedeu-se o tratamento direto de austêmpera, a partir dessa temperatura, em banhos de sal fundidos nas temperaturas de 240, 300 e 360ºC com tempos de permanência de 4 horas (boroaustêmpera). Realizou-se também, para fins de comparação, tratamento convencional de austêmpera. Microscopias óptica e eletrônica de varredura, EDS por raios-X, testes de dureza Brinell (substrato) e Vickers (revestimento) foram realizados, bem como ensaios de desgaste microadesivo do tipo esfera presa. A boretação resultou na formação de camadas de elevadas durezas, na faixa de 1300 a 1700 HV, e elevadas resistências ao desgaste. As resistências ao desgaste das amostras boretadas ou boroaustemperadas foram aumentadas em até 40x em relação às amostras brutas de fundição ou apenas austemperadas, indicando a grande eficácia do tratamento neste tipo de propriedade. / Samples of ductile cast iron alloyed with Cu, Cu-Ni or Cu-Ni-Mo were austempered, borided and boroaustempered and afterwards characterized for hardness and micro-adhesive wear behavior. The kinetics of layer formation were also studied. The boriding method used was liquid molten borax bath, in periods of 2 and 4 hours at temperatures of 850, 900 and 950°C. The direct austempering treatment was performed from the borax bath temperature using molten salt baths at temperatures of 240, 300 and 360°C for 4 hours (boroaustempered). For comparative purposes, the conventional austempering treatment was also conducted. Optical microscopy, scanning electron microscopy, EDX, Brinell hardness measurements (substrate) and Vickers (coating) were performed, as were the tests for micro-adhesive wear. The boriding treatment resulted in the formation of layers with high hardness, in the range of 1300 to 1700 HV and high wear resistance. The wear resistance of borided or boroaustempered samples were increased by 40 times when compared to cast irons or austempered samples, indicating the high efficiency of this type of treatment in increasing the wear resistance of this material.

Neste trabalho, estudou-se a integridade superficial durante o torneamento de um ferro fundido nodular com carbonetos, considerando a heterogeneidade microestrutural (fração volumétrica, tamanho e morfologia de grafita e dos carbonetos) e os efeitos dos parâmetros de corte (avanço, velocidade de corte e profundidade de corte), baseados num planejamento fatorial fracionário 24-1. Este texto apresenta, numa primeira parte, uma revisão baseada em referências bibliográficas clássicas da engenharia de superfícies, na tentativa de definir os conceitos que compõem a integridade da superfície. Posteriormente, descrevem-se os resultados de ensaios preliminares, realizados com a finalidade avaliar os níveis do processo e os efeitos desses parâmetros na integridade da superfície. Finalmente, realizaram-se os ensaios de usinagem em corpos-de-prova de ferro fundido nodular com carboneto, nos diâmetros de 80 mm e 140mm. Durante os ensaios de torneamento empregaram-se duas velocidades de corte (60 m/min e 180 m/min), dois avanços (0,1 mm/rev e 0,3 mm/rev) e duas profundidades de corte (0,2 mm e 0,3 mm). Após os ensaios de usinagem, foram realizadas: a avaliação das propriedades do material usinado (dureza e microestrutura), a análise de topografia da superfície usinada mediante avaliação da rugosidade, e a avaliação da influência dos parâmetros de usinagem na rugosidade. Encontrou-se uma dependência estatisticamente significativa da variação nas propriedades mecânicas dos corpos-de-prova em função da microestrutura, e mostraram-se os efeitos dessas variações em termos da integridade da superfície usinada. / In this work, the surface integrity of a ductile cast iron with carbides was studied during turning operations, considering the microstructural heterogeneity (volume fraction, size and morphology of the graphite and carbides) and the effect of the machining parameters (feed, cutting speed and depth of cut), based on a fractional factorial design 24-1. This work presents, initially, a literature review based on classic works on surface engineering, as an attempt to define the main concepts of surface integrity. Later, the results of preliminary test are described, which were conducted in order to define the process levels and the effects of these levels on the surface integrity. Finally, turning tests were conducted on specimens of ductile iron with carbides, at diameters of 80 and 140 mm. Two cutting speeds (60 m/min and 180 m/min), two feeds (0,1 mm/rev and 0,3 mm/rev) and two depths of cut (0,2 mm and 0,3 mm) were selected during the tests. Machined specimens were analyzed in terms of the properties of the machined material (hardness and microstructure) and of the roughness of the machined surface. The effect of the machining parameters on the roughness was also studied. A statistically significant dependence was observed for the properties of the machined specimens as a function of the microstructure and the effect of these properties on the surface integrity is presented.