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Title: O impacto da usinagem criogênica na microestrutura de ferro fundido branco alto cromo caracterizada via EBSD
Other Titles: The impact of cryogenic machining on the microstructure of high-chromium white cast iron characterized via EBSD
Authors: Sena, Rizelania Kelly
Advisor: Castro, Nicolau Apoena
Keywords: usinagem criogênica;ferro fundido branco alto cromo;EBSD
Issue Date: 13-Dec-2023
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: Sena, Rizelânia Kelly. O impacto da usinagem criogênica na microestrutura de ferro fundido branco alto cromo caracterizada via EBSD. 2023. 38 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.
Portuguese Abstract: O ferro fundido branco com alto cromo (FFBAC) é caracterizado como um material resistente ao desgaste abrasivo e corrosivo e comumente utilizado na indústria de mineração. A microestrutura da matriz de FFBAC, que contém carbetos primários e secundários, determina as propriedades mecânicas da liga. Assim, a combinação da matriz com carbetos do tipo M7C3 confere à liga propriedades como alta dureza, resistência ao desgaste e boa tenacidade. No entanto, é importante notar que o impacto dos carbetos presentes na microestrutura do material com as arestas de uma ferramenta de corte durante o processo de usinagem pode resultar em desgaste da ferramenta e danos à superfície usinada, indicando assim o FFBAC como material de baixa usinabilidade. A pesquisa com o objetivo de aprimorar a usinagem de materiais com baixa usinabilidade, como FFBAC, sugere que a usinagem assistida por nitrogênio líquido pode oferecer diversos benefícios em seu uso. Isso inclui, principalmente, o retardo do desgaste das ferramentas, o aumento do tempo de usinagem e a promoção de uma boa integridade superficial no material usinado. A finalidade deste trabalho é realizar uma avaliação da microestrutura de duas amostras usinadas, utilizando Difração de Elétrons Retroespalhados (EBSD) e comparar os efeitos de diferentes lubrirrefrigerantes namicroestrutura: emulsão e nitrogênio líquido. A análise se concentrou na seção transversal à face usinada, com o objetivo de identificar as principais diferenças microestruturais. Foram examinados fatores como proporção e composição das fases presentes, além da distribuição do encruamento. A comparação foi estabelecida com resultados já existentes em condições de pesquisa similares, visando validar e contextualizar os novos achados. Os resultados mostraram que o processo de recuperação do material após a usinagem foi reduzido na usinagem criogênica, em decorrência da baixa temperatura, com evidências de uma superfície com maior densidade discordâncias. Por outro lado, a usinagem com emulsão promoveu elevado nível de recuperação. Nesse caso, observou-se também menor concentração de carbetos e cromo próximos à superfície usinada, sugerindo que esta condição promoveu maior arranchamento de carbetos, em comparação à usinagem com LN2. Ademais, os resultados obtidos via EBSD corroboram com os resultados de tensões residuais, previamente obtidos em trabalho anterior, em que a usinagem criogênica promoveu maior tensão residual compressiva na superfície da peça.
Abstract: High chromium white cast iron (FFBAC) is characterized as a material resistant to abrasive and corrosive wear and commonly used in the mining industry. The microstructure of the FFBAC matrix, which contains primary and secondary carbides, determines the mechanical properties of the alloy. Thus, the combination of the matrix with M7C3 type carbides gives the alloy properties such as high hardness, wear resistance and good toughness. However, it is important to note that the impact of carbides present in the microstructure of the material such as the edges of a cutting tool during the machining process can result in wear of the tool and damage to the machined surface, thus bringing FFBAC as a material of lowability. Research aimed at improving the machining of materials with low machinability, such as FFBAC, suggests that nitrogen-assisted machining can offer several benefits in its use. This mainly includes delaying tool wear, increasing machining time and promoting good surface integrity in the machined material. The purpose of this work is to carry out an evaluation of the microstructure of two machined samples, using Electron Backscattered Diffraction (EBSD) and compare the effects of different lubricants on the microstructure: emulsion and liquid nitrogen. The analysis focused on the cross section of the machined face, with the aim of identifying the main microstructural differences. Factors such as the proportion and composition of the phases present, in addition to the distribution of hardening, were examined. The comparison was made with existing results in similar research conditions, validating and contextualizing the new findings. The results demonstrated that the material recovery process after machining was limited in cryogenic machining, due to the low temperature, with evidence of a surface with higher dislocation density. On the other hand, machining with emulsion promotes a high level of recovery. In this case, a lower concentration of carbides and chromium was also observed close to the machined surface, indicating that this condition promoted a greater arrangement of carbides, compared to machining with LN2. Furthermore, the results obtained via EBSD corroborate the residual stress results, previously obtained in previous work, in which cryogenic machining promotes greater compressive residual stress on the surface of the part.
URI: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56893
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