Solidificação direcional, microestrutura e dureza de ligas Zn-Sb
Solidificação, ligas Zn-Sb, microestrutura, dureza.
Ligas de brasagem de alta temperatura (270 °C a 350 °C) são empregadas em setores como o automotivo, aeroespacial e energético e têm apresentado uma demanda crescente devido a maiores performances aliadas a menores tamanhos. As ligas usadas nessas aplicações são à base de chumbo (Pb), metal potencialmente danoso devido aos seus níveis de toxicidade. Assim, ligas Zn-Sb surgem como potenciais candidatas na substituição de ligas baseadas em chumbo, devido ao seu baixo custo, propriedades mecânicas e temperaturas de transformação próximas a essas aplicações. Este trabalho investiga o efeito do antimônio (Sb) na evolução macroestrutural e microestrutural, parâmetros térmicos (taxa de resfriamento - Ṫ, velocidades de deslocamento da isoterma liquidus - VL e frente eutética - VE), macrossegregação, e dureza em ligas binárias Zn-1,0%Sb, Zn-2,0%Sb e Zn-4,0%Sb solidificadas direcionalmente fora de equilíbrio. As amostras têm sido caracterizadas por Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Fluorescência de Raios-X (FRX) e Difração de Raios-X (DRX), além de ensaios mecânicos de dureza Vickers (HV). Cálculos termodinâmicos têm sido realizados pelo método CALPHAD via o software Thermo-calc, a fim de obter informações como temperaturas de transformação, caminhos de solidificação, fases e suas frações. O aumento de teor de Sb de 1% para 2% não causou mudanças nas macroestruturas, tendo estas um crescimento completamente colunar, enquanto a liga Zn-4,0%Sb exibiu uma macroestrutura com crescimento equiaxial devido ao efeito refinador de grão do Sb. A microestrutura das ligas Zn-1,0%Sb e Zn-2,0%Sb é composta de dendritas ricas em Zn circundadas por mistura eutética composta por Zn + Zn4Sb3 (esta última com morfologia de fibras, com surgimento de placas de Zn4Sb3 para Ṫ<2,80 °C/s e 2,25 °C/s, respectivamente). A liga Zn-4,0%Sb exibiu microestrutura composta por uma mistura eutética Zn + Zn4Sb3 (com intermetálico majoritariamente fibroso, com formação de placas para Ṫ<2,90 °C/s) com partículas primárias de Zn4Sb3 de morfologia idiomórfica. O aumento do teor de Sb provocou mudanças nos perfis de macrossegregação, seguindo a sequência inverso, constante e normal para as ligas Zn-1,0%Sb, Zn-2,0%Sb e Zn-4,0%Sb, respectivamente. O aumento de 1%Sb para 2%Sb não promoveu alterações na escala do arranjo dendrítico, mas com o teor de 4%Sb, notou-se um refinamento do espaçamento eutético fibroso em comparação com as outras duas composições, além de uma diminuição das temperaturas liquidus e solidus. O aumento de teor de Sb causou um aumento da dureza Vickers, associado aos mecanismos de endurecimento por solução sólida e refino microestrutural (arranjo eutético).