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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA

RODOLFO COSTA MOREIRA BOTTI

Investigação da formação da solução sólida (Cr,Mo)5Si3

Lorena

2014

RODOLFO COSTA MOREIRA BOTTI

Investigação da formação da solução sólida (Cr,Mo)5Si3

Trabalho de Graduação apresentado à

Escola de Engenharia de Lorena da

Universidade de São Paulo para obtenção

do título de Engenheiro de Materiais.

Orientador: Prof. Dr. Paulo Atsushi Suzuki

Lorena

2014

AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE

TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO,

PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.

Ficha Catalográfica

Elaborada pela Biblioteca Especializada em Engenharia de Materiais

EEL USP

Botti, Rodolfo Costa Moreira

Investigação da formação da solução sólida (Cr,Mo)5Si3/

Rodolfo Costa Moreira Botti ; orientador Paulo Atsushi Suzuki. --

Lorena, 2014.

49 f.: il.

Monografia (Trabalho de Graduação em Engenharia de

Materiais) – Escola de Engenharia de Lorena - Universidade de São

Paulo.

1. Diagrama de fases 2. Solução sólida 3. Cr5Si3 4. Mo5Si3 I.

Título.

CDU

DEDICATÓRIA

A minha família, meus amigos da faculdade e a todos meus colegas do Departamento de

Engenharia de Materiais pela amizade sempre dispensada.

AGRADECIMENTOS

Ao meu orientador Dr. Paulo Atsushi Suzuki por ter me apoiado integralmente durante o

desenvolvimento deste projeto.

À Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo (EEL-USP) pela

oportunidade de realização deste projeto de pesquisa.

Aos funcionários do Departamento de Engenharia de Materiais por disponibilizar os

equipamentos e me auxiliarem na realização deste trabalho.

Aos alunos de pós-graduação da Escola de Engenharia de Lorena que me auxiliaram na

realização da pratica laboratorial.

A todos os colegas do Departamento de Engenharia de Materiais pela amizade sempre

dispensada.

RESUMO

BOTTI, R.C.M. Investigação da formação da solução sólida (Cr,Mo)5Si3. 2014. 49 f.

Monografia (Trabalho de Graduação em Engenharia de Materiais) – Escola de Engenharia de

Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2004.

Os materiais intermetálicos têm sido avaliados para aplicações em altas temperaturas devido a

sua baixa massa específica, sua elevada dureza e resistência à oxidação. O sistema Mo-Si tem

revelado importantes intermetálicos para essas aplicações. A adição de cromo neste sistema

pode levar a um aumento da ductilidade. As fases Mo5Si3 e Cr5Si3 possuem a mesma estrutura

cristalina, rede tetragonal de protótipo W5Si3. Desta maneira foi estudada a formação da

solução sólida (Cr,Mo)5Si3. As ligas de composição 61(Cr,Mo) 39Si foram obtidas por fusão

a arco e tratadas termicamente em atmosfera de argônio, para homogeneização. As ligas no

estado bruto de fusão e tratadas termicamente foram caracterizadas por Microscopia

Eletrônica de Varredura, Análise de Difração de Raios X, Microanálise Eletrônica de

Espectroscopia de Energia Dispersiva e suas microdurezas também foram avaliadas. Os

resultados mostraram que as ligas ternárias formaram a solução sólida (Cr,Mo)5Si3. Verificou-

se um aumento dos parâmetros de rede com o aumento do teor de molibdênio na liga. O

tratamento térmico térmico sugerido para homogeneização não mostrou mudanças na

microestrutura. Os resultados de microdureza mostraram que ocorre um pequeno aumento da

dureza com o aumento do teor de molibdênio na liga.

Palavras-chave: Diagrama de fases. Solução Sólida. Cr5Si3. Mo5Si3. (Cr,Mo)5Si3.

ABSTRACT

BOTTI, R.C.M. Investigation of the formation of (Cr, Mo)5Si3 solid solution. 2014. 49 f.

Monograph (Undergraduate Work in Materials Engineering) – Escola de Engenharia de

Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2014.

Intermetallic materials have been evaluated for high temperature applications due to its low

density, its high hardness and oxidation resistance. The intermetallic of Mo-Si system has

revealed important for these applications. Addition of chromium in the system of Mo-Si can

lead to an increase in ductility. The phases Mo5Si3 and Cr5Si3 have the same crystal structure,

tetragonal network W5Si3 prototype. Thus, we studied the formation of the solid solution of

(Cr, Mo) 5Si3. The composition of alloys 61(Cr, Mo) 39Si were obtained by arc melting and

heat treated in argon atmosphere for homogenization. The alloys in the raw state of fusion and

heat treated were characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction analysis,

EDS microanalysis and its microhardness were also assessed. The results showed that the

ternary alloys formed the solid solution of (Cr, Mo)5Si3. There was an increase in the lattice

parameters with increasing molybdenum content in the alloy. The thermal suggested to

homogenization heat treatment showed no change in the microstructure. The microhardness

results showed that a small increase in hardness takes place with increasing molybdenum

content in the alloy.

Keywords: Phase diagram. Solid solution. Cr5Si3. Mo5Si3. (Cr,Mo)5Si3.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Diagrama de fases do sistema Cr-Si ....................................................................... 13

Figura 2 - Diagrama de fases do sistema Mo-Si...................................................................... 15

Figura 3 - Diagrama de fases do sistema Cr-Mo ..................................................................... 16

Figura 4 – Representação esquemática de uma secção isotérmica do diagrama ternário do

sistema Cr-Mo-Si. ..................................................................................................................... 18

Figura 5 - Tipos de solução sólida substitucionais. A esquerda, solução sólida desordenada. A

direita uma solução sólida ordenada. ........................................................................................ 19

Figura 6 – Representação esquemática de uma secção do diagrama ternário do sistema Cr-

Mo-Si. A figura mostra, nos triângulos indicados com os números 1,2,3,4,5 e 6, a composição

buscada em cada amostra. ........................................................................................................ 22

Figura 7 - Micrografias da amostra 1 com ampliações de 1500x mostrando as microestruturas

das amostras no estado bruto de fusão (a) e no estado tratado termicamente (b)..................... 27

Figura 8 – Difratogramas da amostra 1 no estado bruto de fusão (a) e tratada termicamente

(b). A linha peta indica o difratograma obtido por DRX e a linha vermelha a simulação feita

da fase Cr5Si3. ........................................................................................................................... 28

Figura 9 - Micrografias da amostra 2 nas condições bruta de fusão (a) e tratada termicamente

(b). ............................................................................................................................................ 30

Figura 10 - Difratogramas da amostra 2 no estado bruto de fusão (a) e tratada termicamente


da fase Cr5Si3. ........................................................................................................................... 31

Figura 11 - Micrografias da amostra 3 nas condições bruta de fusão (a) e tratada

termicamente (b). ...................................................................................................................... 33



da fase Cr5Si3. ........................................................................................................................... 34


termicamente (b). ...................................................................................................................... 36



da fase Cr5Si3. ........................................................................................................................... 37


termicamente (b). ...................................................................................................................... 39



da fase Cr5Si3. ........................................................................................................................... 40


termicamente (b). ...................................................................................................................... 42



da fase Mo5Si3. ......................................................................................................................... 43

Figura 19 - Variação do parâmetro de rede a, em angstrom, com o aumento da porcentagem

de Mo na fase (Cr,Mo)5Si3. ...................................................................................................... 44

Figura 20 - Variação do parâmetro de rede c, em angstrom, com o aumento da porcentagem

de Mo na fase (Cr,Mo)5Si3. ...................................................................................................... 44

Figura 21 – Microdureza Vickers das amostras no estado bruto de fusão, com seus

respectivos desvios padrões. ..................................................................................................... 45

Figura 22 - Microdureza Vickers das amostras tratadas termicamente, com seus respectivos

desvios padrões. ........................................................................................................................ 45

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Dados das estruturas cristalinas das fases sólidas estáveis do sistema Cr-Si

(Massalski, 1990). .................................................................................................................... 14

Tabela 2 - Dados das estruturas cristalinas das fases sólidas estáveis do sistema Mo-Si

(Massalski, 1990). .................................................................................................................... 15

Tabela 3 – Posições atômicas do protótipo W5Si3 (VILLARS, CALVERT, 1997). ............. 20

Tabela 4 - Composição real das amostras................................................................................ 21

Tabela 5 – Composição das amostras ternárias preparadas neste trabalho com suas

respectivas massas e os valores das perdas de massa após a fusão (Cr-Mo-Si) ....................... 25

Tabela 6 - Porcentagens atômicas medidas por EDS da amostra 1 no estado bruto de fusão.

Foi medida a intensidade dos componentes da matriz e de pequenas regiões claras presentes

nos contornos da amostra. ........................................................................................................ 28

Tabela 7 – Porcentagens atômicas medidas por EDS dos componentes microestruturais da

amostra 2 nos estados bruto de fusão (a) e tratado termicamente (b)....................................... 31

Tabela 8 - Porcentagens atômicas medidas por EDS dos componentes microestruturais da







amostra 6 tratada termicamente. ............................................................................................... 43

LISTA DE SIGLAS

DEMAR

DRX

Departamento de Engenharia de Materiais

Difratometria de Raios X

EEL Escola de Engenharia de Lorena

EM

EDS

Engenharia de Materiais

Espectroscopia de energia dispersiva

LOM

MEV

Departamento de Engenharia de Materiais da EEL

Microscopia eletrônica de varredura

USP Universidade de São Paulo

TG Trabalho de graduação

Sumário

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 10

2 OBJETIVO ........................................................................................................................ 12

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................................... 13

3.1 Sistema Cr-Si ............................................................................................................. 13

3.2 Sistema Mo-Si ............................................................................................................ 14

3.3 Sistema Cr-Mo ........................................................................................................... 16

3.4 Sistema Mo-Cr-Si ...................................................................................................... 17

3.5 Solução sólida ............................................................................................................ 18

3.6 Dados cristalográficos ................................................................................................ 20

4 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................. 21

4.1 Produção das ligas por fusão a arco ........................................................................... 22

4.2 Tratamentos térmicos ................................................................................................. 22

4.3 Preparação metalográfica ........................................................................................... 23

4.4 Caracterização microestrutural .................................................................................. 23

4.5 Difratometria de Raios X ........................................................................................... 23

4.6 Microdureza Vickers .................................................................................................. 24

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................................... 25

5.1 Amostra 1 – Composição 61Cr39Si .......................................................................... 26

5.2 Amostra 2 – Composição 48,80Cr12,20Mo39Si ....................................................... 29




5.6 Amostra 6 – Composição 61Mo39Si ......................................................................... 41

5.7 Parâmetros de rede ..................................................................................................... 44

5.8 Microdureza Vickers .................................................................................................. 45

6 CONCLUSÃO .................................................................................................................. 46

7 SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS .............................................................. 47

REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 48

10

1 INTRODUÇÃO

Os materiais intermetálicos têm sido estudados para aplicações em elevadas temperaturas

em função da sua resistência mecânica, alto ponto de fusão e resistência à oxidação

(MEYERS, 2009). Sua estrutura cristalina é ordenada de longo alcance, com ligações

interatômicas parcialmente iônicas. Esse tipo de estrutura reduz a mobilidade das

discordâncias e os processos difusionais, garantindo elevada resistência à deformação

(GJOSTEIN, 1997). Os intermetálicos apresentam temperatura de transição dúctil-frágil

elevadas, baixa ductilidade e boa resistência à oxidação em altas temperaturas. Os silicetos

metálicos estão entre os compostos intermetálicos mais investigados (MEYERS, 2009).

Dentre os materiais estruturais utilizados para aplicações em elevadas temperaturas os

aços apresentam temperaturas de trabalho limitadas a 1000 ºC. As superligas à base de níquel

de última geração poderem trabalhar sob carregamento a temperaturas limitadas a 85% do seu

ponto de fusão, aproximadamente 1150ºC (JACKSON, 1996; SUBRAMANIAN;

MENDIRATTA; DIMIDUK, 1996). Os estudos de materiais alternativos para aplicações em

elevadas temperaturas vêm mostrando que os materiais com maiores potencias são aqueles

contendo fase(s) intermetálica(s) em equilíbrio com um metal ou liga refratária (SHAH, 1995;

SUBRAMANIAN, 1997)

As fases intermetálicas do sistema Mo-Si atraíram grande atenção para aplicações em

temperaturas da ordem de 1500 ºC por causa de sua elevada resistência mecânica e excelente

resistência à oxidação em altas temperaturas (YOSHIMI, 2003). O sistema Mo-Si apresenta

as fases estequiométricas MoSi2, Mo5Si3 e Mo3Si com pontos de fusões acima de 2000 ºC e

excelentes resistências à oxidação em altas temperaturas. Tais intermetálicos possuem o

potencial para aplicação em temperaturas acima de 1400 ºC (DIMIDUK, PEREPEZKO,

2003). Porém, estas fases do sistema Mo-Si possuem baixas ductilidade e tenacidade na

temperatura ambiente. (PETROVIC, 1997; AIKIN JR, 1992; MEYERS, 2009). As fases

MoSi2 e Mo5Si3 em temperaturas entre 400 ºC e 600 ºC apresentam baixa resistência a

oxidação, sofrendo de oxidação catastrófica (pesting) (CHOU, 1993; DEZHL et al., 2001).

Em consequência destas desvantagens, a utilização de tais ligas em aplicações estruturais tem

sido limitada. Duas maneiras principais para aprimorar as propriedades destes intermetálicos

estão sendo investigadas: a produção de ligas multifásicas e a adição de elementos de liga nas

fases intermetálicas (BHASKAR, SURI, 2011).

11

O potencial de aplicação das ligas do sistema Mo-Si na forma monofásica é limitado em

função da sua tenacidade a fratura. A produção de microestruturas multifásicas tendo como

matriz as fases MoSi2 ou utilizando o eutético formado de Mo5Si3 e MoSi2 tem como

principal objetivo superar a baixa tenacidade a fratura (MEYERS, 2009; BHASKAR, SURI,

2011).

A adição de elementos de liga tais como Al, V, Cr, Ta e Nb nos intermetálicos também

tem sido estudada na busca de aumentar a tenacidade destes materiais. Já foi reportado que os

átomos de Al substituem os sítios de Si enquanto que os metais de transição, como o Cr,

ocupam os sítios de Mo nos retículos cristalinos de Mo-Si (SHAH, 2006). Estudos

relacionados indicam que a adição de Cr no MoSi2 desestabiliza a estrutura C11b e aumenta

substancialmente a atividade das discordâncias melhorando a ductilidade (PENG, 2006). A

adição de Cr também tem uma influência importante sobre a formação de filmes passivos e no

aumento das propriedades tribológicas (JIANG, 2011; PENG, 2010).

Os intermetálicos do sistema Cr-Si tem sido investigados para aplicação em filmes finos.

Em elevadas temperaturas estes intermetálicos apresentaram excelentes resistência à

oxidação. Para o sistema Cr-Si com adição de Mo, Tomasi (1997), reportou a formação de

camadas superficiais contínuas de Cr2O3 e SiO2, cristobalita, em temperatura de 900 e 1100

ºC respectivamente. A formação de camadas contínuas e compactas destes óxidos garantem

grande a resistência à oxidação do material mesmo e em condições severas. Para os silicetos

de cromo e molibdênio, quanto maior a porcentagem de cromo na composição do filme maior

a resistência à corrosão devido a formação de camadas passivas. (JIANG, 2010; 2012).

Uma das áreas de aplicação dos intermetálicos é a utilização para revestimento, em forma

de filmes finos, para materiais de altas temperaturas ou para indústria eletrônica. Os silicetos

normalmente apresentam baixa resistividade o que permite a produção de circuitos densos e

de alto desempenho. Os filmes finos podem desempenhar os papéis de isolantes, barreira

física contra o meio ambiente, proteção parà corrosão e para melhorar as propriedades

mecânicas e tribológicas da superfície. Os intermetálicos do sistema Mo-Si já são aplicados

como elementos resistivos para fornos de altas temperaturas. Estes intermetálicos também

estão sendo estudados outras aplicações que incluem as lanças de sopro para o processamento

de metal fundido, queimadores industriais a gás, vela aquecedora para motor a diesel entre

outras aplicações (PETROVIC, 1997).

12

2 OBJETIVO

Como ainda existem poucas informações a respeito do diagrama de fases do sistema Cr-

Mo-Si, o objetivo deste trabalho de graduação foi o estudo da formação e da estrutura

cristalina da solução sólida (Cr,Mo)5Si3. O presente trabalho pretendeu verificar se ocorre a

formação de uma solução sólida de cromo e molibdênio para uma porcentagem atômica de

silício de 39%. Foi realizado um tratamento térmico e os seus efeitos microestruturais e no

difratogramas foram avaliados. Também foi feita uma avaliação exploratória a respeito da

microdureza das ligas de (Cr,Mo)5Si3.

13

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 Sistema Cr-Si

A figura 1 mostra o diagrama de fases do sistema Cr-Si atualmente aceito segundo

(Massalski,1990). As fases sólidas estáveis desse sistema são: as soluções sólidas terminais:

Cr, Si; Cr3Si com uma faixa de solubilidade de 2% at.; αCr5Si3 com uma faixa de solubilidade

de 4,5% at.; βCr5Si3; CrSi (estequiométrico); CrSi2 com uma pequena faixa de solubilidade. A

solubilidade do cromo no silício é muito pequena enquanto a solubilidade do silício no cromo

é de 9,5% at. Os dados referentes a estrutura βCr5Si3 são pouco conhecidos. CHAD e

colaboradores, 2008, estudaram as microestruturas brutas de fusão de diversas composições

desse diagrama, confirmando a presença das transformações invariantes e as fases sólidas do

diagrama. A tabela 1 mostra os dados das estruturas cristalinas das fases sólidas estáveis do

sistema Cr-Si.

Figura 1 - Diagrama de fases do sistema Cr-Si

14

(Adaptado de Massalski,1990)

Tabela 1 - Dados das estruturas cristalinas das fases sólidas estáveis do sistema Cr-Si (Massalski, 1990).

Fase

Composição

% at. Si.

Símbolo de

Pearson

Grupo

espacial

Designação

Strukturbericht Protótipo da

Estrutura

(Cr) 0 a 9,5 cI2 Im3m A2 W

Cr3Si 22,5 a 26,4 cP8 Pm3n A15 Cr3Si

αCr5Si3 36 a 41 tI38 I4/mcm D8m W5Si3

CrSi 50 cP8 P213 B20 FeSi

CrSi2 66,67 a 66,99 hP9 P6222 C40 CrSi2

(Si) ~100 cF8 Fd3m A4 C(diamante)

3.2 Sistema Mo-Si

A figura 2 mostra o diagrama de fases do sistema Mo-Si atualmente aceito segundo

(Massalski,1990). O binário Mo-Si apresenta como fases sólidas estáveis o Mo em solução

sólida, o Mo3Si estequiométrico, o Mo5Si3 com uma faixa de solubilidade de

aproximadamente 2,5 % at., o αMoSi2 e o βMoSi2 estequiométricos e o Si. O molibdênio não

apresenta solubilidade no silício enquanto o silício solubiliza 4% at. no molibdênio. Dentre os

intermetálicos formados apenas a fase Mo5Si3 apresenta uma faixa de solubilidade.

A tabela 2 apresenta os dados das estruturas cristalinas das fases sólidas estáveis neste

sistema. A estrutura cristalina do Mo5Si3 apresenta a designação D8m e protótipo W5Si3, o

mesmo apresentado pela fase Cr5Si3.

15

Figura 2 - Diagrama de fases do sistema Mo-Si

(Adaptado de Massalski,1990)

Tabela 2 - Dados das estruturas cristalinas das fases sólidas estáveis do sistema Mo-Si (Massalski, 1990).

Fase

Composição

% at. Si.

Símbolo de

Pearson

Grupo

espacial

Designação

Strukturbericht Protótipo da

Estrutura

Mo 0 cI2 Im3a A2 W

Mo3Si 25 cP8 Pm3n A15 Cr3Si

Mo5Si3 37,5 tI38 14/mcm D8m W5Si3

αMoSi2 66,67 tI6 14/mmm C11b MoSi2

βMoSi2 66,67 ... C622 ... ...

Si 100 cF8 Fd3m A4 C(diamante)

16

3.3 Sistema Cr-Mo

A figura 3 mostra o diagrama de fases do sistema Cr-Mo. Na temperatura ambiente o

molibdênio solubiliza cerca de 5% at. no cromo enquanto o cromo solubiliza cerca de 9% at.

no molibdênio. O binário apresenta um gap de solubilidade máximo de 880 ºC, assim, acima

desta temperatura os dois componentes são completamente solúveis.

Conhecidos os pontos de fusões dos três ternários e o gap de solubilidade do binário

Cr-Mo foi sugerido que a temperatura de tratamento térmico para homogeneização da liga

fosse de 1200 ºC. Em temperaturas acima de 880 ºC é esperado o Cr e o Mo apresentem uma

difusão elevada nas ligas de Si.

Figura 3 - Diagrama de fases do sistema Cr-Mo

(Adaptado de Massalski, 1990)

17

3.4 Sistema Mo-Cr-Si

Poucos estudos são encontrados na literatura a respeito do diagrama de fases e das

transformações do ternário Mo-Cr-Si. A figura 4 mostra a representação esquemática de uma

secção do diagrama ternário deste sistema baseado em seus binários. As linhas tracejadas no

diagrama indicam que as fases e seus limites ainda não estão bem definidos.

O sistema Mo-Cr-Si tem sido investigado especialmente na obtenção de filmes finos. O

cromo tem um papel fundamental de garantir um aumento na resistência à oxidação em

temperatura médias, evitando à oxidação catastrófica, além de garantir maior tenacidade à

liga. Em elevadas temperaturas ocorre a formação principal dos óxidos Cr2O3 e SiO2

(cristobalita). A formação de camadas contínuas e compactas destes óxidos garantem grande

resistência à oxidação do material mesmo e em condições severas. Para os silicetos de cromo

e molibdênio, quanto maior a porcentagem de cromo na composição do filme maior a

resistência à corrosão devido a formação de camadas passivas. (JIANG, 2010, 2012).

Os intermetálicos do sistema Mo-Cr-Si também apresentam boas propriedades

tribológicas quando comparadas com outros materiais de altas temperaturas. JIANG (2011),

estudou e comparou os valores do coeficiente de atrito e o desgaste do (MoxCr1-x)5Si3, com

até 27% at. de Cr, com a liga de TI6AI4V. Os valores do coeficiente de atrito dos filmes

nanocristalinos de (MoxCr1-x)5Si3 são reduzidos de 0,2-0,3 quando comparados com o valor

apresentado pela liga TI6AI4V. Os níveis de desgaste também são bem menores que aqueles

apresentados pela liga de titânio. Para os filmes nanocristalinos de (MoxCr1-x)5Si3, o nível de

desgaste diminui com o aumento do teor de Cr para as mesmas cargas aplicadas. A tendência

da melhoria na resistência à oxidação com o aumento do teor de Cr em filmes (MoxCr1-

x)5Si3, está em harmonia com o aumento da resistência ao desgaste (JIANG 2011, 2012).

18

Figura 4 – Representação esquemática de uma secção isotérmica do diagrama ternário do sistema Cr-Mo-Si.

(Adaptado de BHASKAR, SURI, 2011).

3.5 Solução sólida

Uma solução sólida se forma quando, à medida que os átomos de soluto são adicionados

ao material hospedeiro, a estrutura cristalina é mantida e nenhuma nova estrutura é formada.

De maneira semelhante as soluções líquidas, a solução sólida forma uma estrutura com

composição homogênea em que os átomos de impureza estão distribuídos de forma aleatória e

uniforme no interior do sólido. As soluções sólidas podem ser classificadas em dois tipos;

substitucionais ou intersticiais (CALLISTER, 2007).

Se os átomos da matriz, solvente, são substituídos na estrutura cristalina por átomos de

outro metal, soluto, a solução sólida formada é conhecida como solução sólida substitucional.

É o que ocorre com os átomos de cobre que podem substituir os átomos de níquel sem alterar

a estrutura cristalina CFC (CALLISTER, 2007). Nas soluções sólidas substitucionais, a

substituição pode ser desordenada ou ordenada. A figura 5 mostra os tipos de solução sólida

substitucionais. Na solução sólida desordenada os átomos de soluto não possuem sítios

19

preferencias para a substituição dos átomos do solvente. Na solução sólida ordenada os

átomos de soluto substituem de uma forma ordenada cada sítio da estrutura dos átomos de

solvente.

Figura 5 - Tipos de solução sólida substitucionais. A esquerda, solução sólida desordenada. A direita uma

solução sólida ordenada.

(Adaptado de Reddy, 2009)

Dados dois elementos químicos, Hume-Rothery e colaboradores propuseram regras

empíricas que preveem a propensão destes elementos formarem soluções sólidas

substitucionais (PADILHA, 2007). Estas regras são:

Tamanho atômico. Os raios atômicos dos dois elementos não devem diferir entre si de

mais de 15%.

Estrutura cristalina. O tipo de estrutura cristalina deve ser o mesmo.

Valência química. As valências dos dois elementos não devem diferir de mais de uma

unidade.

Eletronegatividade. As eletronegatividades devem ser quase iguais. Em caso contrário,

poderá formar-se um composto, em consequência da diferença de afinidade por elétrons.

Em soluções sólidas intersticiais, o átomo de soluto não desloca um átomo de solvente,

mas sim que entra numa lacuna da estrutura ou nos interstícios entre os átomos de solvente. É

um exemplo de solução sólida substitucional o sistema ferro-carbono. Neste sistema, o átomo

de carbono, soluto, ocupa uma posição intersticial entre os átomos do solvente, o ferro.

20

3.6 Dados cristalográficos

Para a formação de uma solução sólida substitucional é esperado que os metais

formadores apresentem o mesmo tipo de estrutura cristalina. Segundo VILLARS, CALVERT,

1997, as fases Cr5Si3 e Mo5Si3 cristalizam com a mesma estrutura, tipo tetragonal W5Si3/T1.

Segundo a tabela 3 essa estrutura apresenta as seguintes posições atômicas:

Designação de Strukturbericht: D8m

Símbolo de Pearson: tI32

Grupo espacial: I4/mcm

Tabela 3 – Posições atômicas do protótipo W5Si3 (VILLARS, CALVERT, 1997).

Protótipo W5Si3 (T1) Posições atômicas

Átomos Posição Wyckoff X Y Z

Si 4a 0 0 1/04

W 4b 0 1/2 1/04

Si 8h 0,171 0,67 0

W 16k 0,070 0,223 0

A fase Cr5Si3 apresenta os parâmetros de rede a = 9,17Å e c = 4,636 Å. O átomo de

molibdênio possui raio atômico maior que o átomo de cromo, por isso é esperado que com a

adição de molibdênio na fase Cr5Si3 os parâmetros de rede aumentem. Esse aumento é

dependente da porcentagem de molibdênio substitucional. Os parâmetros de rede devem

chegar a valores próximos aos apresentados pela fase Mo5Si3, a= 9,642 Å e c = 4,909 Å.

21

4 MATERIAIS E MÉTODOS

Nesse trabalho foram preparadas seis amostras de composição (Mox–Cr1-x)61Si39 para x

(0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1). As matérias primas utilizadas possuíam um alto grau de pureza e

foram pesadas de maneira a se obter o mais próximo a 5 g de cada amostra. A composição

estequiométrica das fases Cr5Si3 e Mo5Si3 apresentam quantidades de Si de 37,5% at. Como

durante a fusão a arco é esperado maior perda de massa de silício, a composição das ligas

produzidas foi ajustada para 39% at. de silício. O ajuste teve como objetivo atingir a

composição central da faixa de solubilidade, evitando a formação de fases secundárias. Na

figura 6 podemos observar uma representação esquemática do diagrama ternário com a

indicação das composições buscadas em cada uma das amostras. De acordo com a Figura 6,

para a fase (Cr,Mo)5Si3 é esperada uma faixa de solubilidade da solução sólida, cromo-

molibdênio, no silício

Tabela 4 - Composição real das amostras.

Amostra nº Valor de X Si Mo Cr

1 0 39,00% 0,00% 61,00%

2 0,2 39,00% 12,20% 48,80%

3 0,4 39,00% 24,40% 36,60%

4 0,6 39,00% 36,60% 24,40%

5 0,8 39,00% 48,80% 12,20%

6 1 39,00% 61,00% 0,00%

22

Figura 6 – Representação esquemática de uma secção do diagrama ternário do sistema Cr-Mo-Si. A figura

mostra, nos triângulos indicados com os números 1,2,3,4,5 e 6, a composição buscada em cada amostra.

(Adaptado de BHASKAR, SURI, 2011).

4.1 Produção das ligas por fusão a arco

As amostras foram fundidas no forno a arco com cadinho de cobre eletrolítico refrigerado

à água. Para alcançar uma atmosfera livre de oxigênio no forno foi utilizado vácuo de 2,7 10-2

atm e em seguida foi criada uma atmosfera de 0,2 atm de argônio. Durante a fusão foi

utilizado uma amperagem de 140 A e foram feitas 5 fusões por liga, utilizando titânio como

getter para extração do oxigênio livre. O cromo e o silício utilizados estavam na forma de

pedaços pequenos e o molibdênio na forma de uma chapa fina. Após a fusão, cada amostra,

com aproximadamente 5 g, foi dividida em 2 pedaços para que uma parte fosse tratada

termicamente e a outra não sofresse tratamento térmico.

4.2 Tratamentos térmicos

As amostras foram inicialmente encapsuladas em atmosfera inerte de argônio. Em

seguida foram tratadas termicamente em fornos tubulares resistivos da marca Lindberg,

modelo Blue, instalado no DEMAR-EEL-USP. As amostras foram tratadas a 1200 ºC por

24 h e em seguida resfriadas a uma velocidade de 20 ºC por minuto até a temperatura

atmosférica.

23

4.3 Preparação metalográfica

Para a caracterização microestrutural, amostras em todas as condições metalúrgicas

estudadas foram quebradas com o auxílio de um pilão. Após a quebra, todas as amostras

foram embutidas numa resina fenólica condutora da marca Struers. As amostras embutidas

foram lixadas numa lixadeira manual utilizando-se a seguinte sequência de lixas (granas):

600, 800, 1000, 1200 e 2400. Para reduzir o número de riscos grosseiros deixados pela lixa, as

amostras foram polidas utilizando uma pasta de diamante de 3 µm da marca Struers. Em

seguida, as amostras foram polidas utilizando uma suspensão de sílica coloidal (OP-S) da

marca Struers.

4.4 Caracterização microestrutural

Para a observação e caracterização da microestrutura as amostras foram preparadas

metalograficamente sem ataque químico. As microestruturas obtidas após a fusão e posterior

tratamento térmico foram caracterizadas com o auxílio do microscópio eletrônico de

varredura da marca Hitachi, modelo TM 3000, com filamento de tungstênio instalado no

DEMAR-EEL-USP. A identificação das composições de microrregiões por espectroscopia de

energia dispersiva (EDS) também foi realizada com o auxílio do mesmo microscópio.

Na microscopia eletrônica de varredura os sinais de maior interesse para a formação da

micrografia são os elétrons secundários e os retroespalhados. À medida que o feixe de

elétrons primários vai varrendo a amostra estes sinais vão sofrendo modificações de acordo

com as variações da superfície. Os elétrons secundários fornecem micrografias da topografia

da superfície da amostra, já os retroespalhados fornecem micrografias característica de

variação de composição. Neste trabalho foi utilizado o detector de elétrons retroespalhados,

para identificar as variações de composição da amostra.

4.5 Difratometria de Raios X

Para as análises de difratometria de raios X (DRX), as amostras fundidas e as tratadas

termicamente foram caracterizadas na forma de pó. Foi utilizado um difratômetro Panalytical

modelo Empyrean na temperatura ambiente, sob radiação CuKα e filtro de níquel. As

seguintes condições foram adotadas para o experimento: ângulo (2θ) variando de 10º a 90º,

passo angular de 0,05º e tempo de contagem por passo de 20 segundos. As identificações das

fases cristalinas foram feitas comparando-se os difratogramas com as simulações feitas no

programa PowderCell utilizando os dados cristalográficos catalogados (MASSALSKI, 1990;

VILLARS, CALVERT, 1997).

24

4.6 Microdureza Vickers

As medidas de microdureza Vickers foram realizadas na região central das amostras.

Os resultados representam a média de 10 medidas por amostra. As medidas foram realizadas

em um microdurômetro Buehler modelo Micromet 2004 instalado no DEMAR-EEL-USP. A

carga de penetração aplicada foi de 200 gf, aproximadamente 2 N, e tempo de impressão de

15 s.

25

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Estão indicadas na tabela 5 as composições nominais em porcentagem atômica das

amostras preparadas. Os resultados obtidos serão apresentados na ordem crescente de

molibdênio, considerando suas composições reais. Nesta tabela também estão indicados os

valores das perdas de massa após a fusão a arco, em grama e em porcentagem atômica, além

das massas medidas antes da fusão.

O molibdênio utilizado na preparação das amostras estava inicialmente na forma de uma

chapa fina, por isso, durante a fusão a arco essas chapas finas foram colocadas por cima dos

outros componentes, cromo e silício, evitando que eles se projetassem para fora do cadinho

durante a fusão. Como o cromo e o silício estavam na forma de pedaços pequenos, a Amostra

1, que possui na sua composição apenas estes dois elementos, apresentou a maior dificuldade

para a fusão a arco. A tabela 5 mostra que a perda de massa dessa amostra foi a maior

registrada, 2,5%. Uma outra amostra, com a mesma composição da Amostra 1, foi preparada

e obteve-se uma perda de massa de 5% por isso foi descartada.

Tabela 5 – Composição das amostras ternárias preparadas neste trabalho com suas respectivas massas e os

valores das perdas de massa após a fusão (Cr-Mo-Si)

Amostra nº Composição real (%

at.)

Massa antes da

fusão (g)

Perda de

Massa (g)

Perda de

Massa (%)

1 61Cr39Si 4,865 0,120 2,5

2 48,80Cr12,20Mo39 5,039 0,022 0,4

3 36,60Cr24,40Mo39Si 5,581 0,040 0,7

4 24,40Cr36,60Mo39Si 5,076 0,047 0,9

5 12,20Cr48,80Mo39Si 4,835 0,077 1,6

6 61Mo39Si 5,191 0,032 0,6

26

5.1 Amostra 1 – Composição 61Cr39Si

A amostra de composição de 61Cr39Si foi analisada para verificação das fases e das

microestruturas formadas. A figura 7 mostra as microestruturas obtidas desta amostra, no

estado bruto de fusão (a) e após o tratamento térmico (b). Nesta micrografia pode ser

observada a formação de uma microestrutura bruta de fusão, com grãos grosseiros e a

presença de muitas trincas. A matriz está indicada por uma seta com a numeração (1). Para

esta composição é esperada a formação de uma única fase, o Cr5Si3 (MASSALSKI, 1990).

Entretanto nos contornos de grãos é possível observar a presença de pequenas partículas de

tonalidade mais clara, indicadas por uma seta com o número (2). A tabela 6 mostra as

composições locais da matriz e destas pequenas regiões, da amostra 1. Foi identificada uma

variação de aproximadamente 4 % at. na composição destes locais quando comparados com a

matriz. Outras análises feitas por EDS não mostraram grandes diferenças de composição entre

os grãos. Isso indica que a diferença de tonalidade entre eles ocorreu em função da orientação

cristalográfica.

A utilização da captura de elétrons retroespalhados para a formação das micrografias

nos permite afirmar que as regiões mais claras observadas nas micrografias são as regiões

com maior densidade atômica. Os átomos de maior massa atômica têm maior poder de desviar

o feixe de elétrons do microscópio, que caracteriza essas regiões como sendo as mais claras.

De acordo com isto, a tabela 6 mostra que as pequenas partículas claras apresentam uma

maior densidade de cromo.

Durante a fusão, essa amostra apresentou uma grande perda de massa que pode ter

deslocado a composição da liga. Na solidificação inicialmente se formou a matriz, de fase

Cr5Si3, e a última região de líquido a se solidificar ficou retida nas regiões dos contornos de

grão. Como deve ter ocorrido um deslocamento na composição dessa liga, essa última região

de líquido ficou com menor concentração de silício formando as partículas claras após a

solidificação. A forma que estas partículas se apresentam indica a presença de um eutético.

Como elas são muito pequenas, a análise realizada por EDS não possui muita precisão para

confirmar a composição local. Entretanto é indicada a presença de uma maior fração de cromo

nestas regiões, sendo provável que tenha sido formado o eutético das fases Cr5Si3 e Cr3Si.

Após o tratamento térmico a microestrutura de grãos se mostrou mais uniforme, figura

7b, porém as partículas presentes nos contornos de grão ainda persistiram.

27

Figura 7 - Micrografias da amostra 1 com ampliações de 1500x mostrando as microestruturas das amostras no

estado bruto de fusão (a) e no estado tratado termicamente (b).

a)

b)

2

1

2

1

2

1

2

1

28

Tabela 6 - Porcentagens atômicas medidas por EDS da amostra 1 no estado bruto de fusão. Foi medida a

intensidade dos componentes da matriz e de pequenas regiões claras presentes nos contornos da amostra.

Elemento % Atômica (Matriz) % Atômica (região clara)

Silício 39,1 35,1

Cromo 60,9 64,9

A figura 8 mostra a comparação dos difratogramas das amostras 1 no estado bruto de

fusão (a) e tratada termicamente (b), com a simulação feita pelo programa Powdercell da

estrutura Cr5Si3. Os difratogramas mostram que a única fase formada foi o Cr5Si3, apesar da

presença de uma segunda fase provavelmente esta não foi identificada pela técnica de DRX.

A simulação dos difratogramas foi feita com base nos dados cristalográficos catalogados em

VILLARS, CALVERT, 1997. A amostra tratada termicamente também não apresentou

mudanças representativas no difratograma.

Figura 8 – Difratogramas da amostra 1 no estado bruto de fusão (a) e tratada termicamente (b). A linha peta

indica o difratograma obtido por DRX e a linha vermelha a simulação feita da fase Cr5Si3.

a)

b)

29

5.2 Amostra 2 – Composição 48,80Cr12,20Mo39Si

A amostra 2 apresenta 12,20 % at. de molibdênio. Para esta composição, assim como

para as amostras 3, 4 e 5 é esperado que ocorra a formação de solução sólida substitucional,

com os átomos de Mo ocupando o lugar dos átomos de Cr. De acordo com as regras de

Hume-Rothery, os átomos de Cr e Mo possuem características que possibilitam a formação de

uma solução sólida. Os dois átomos apresentam raios atômicos semelhantes, formam

compostos com a mesma estrutura cristalina e a mesma valência com átomos de Si, Cr5Si3 e

Mo5Si3, não formando compostos entre eles.

Na figura 9 podemos observar as micrografias da amostra 2 no estado bruto de fusão (a)

e após o tratamento térmico (b). Nestas condições é possível identificar a presença de uma

estrutura dendrítica com duas regiões principais na microestrutura, uma região clara e uma

região escura. Não existe, neste caso, a presença de um contorno de grão bem definido.

Também pode ser observado existência de um gradiente de composição entre as regiões claras

e escura. A microestrutura dendrítica é característica da estrutura bruta de fusão solidificada

fora do equilíbrio. A tabela 7 mostra os resultados das análises por EDS da amostra 2. A

região escura é a que mais se aproxima da composição nominal.

Durante a solidificação dessa liga houve a formação primária da região clara, mais rica

em molibdênio. A fase Mo5Si3 apresenta ponto de fusão maior que o Cr5Si3, fazendo com que

os primeiros sólidos apresentem maior porcentagem de Mo. Com a evolução da solidificação,

o líquido resfriado fica cada vez mais concentrado de cromo, formando as regiões com

gradiente de composição. Por fim, o líquido, rico em cromo, se solidifica por completo

formando as zonas escuras.

As análises dos difratogramas foram feitas ajustando os parâmetros de rede, a e c,

baseados na estrutura intermetálica Cr5Si3, figura 10. Com os resultados obtidos por DRX foi

possível verificar que as reflexões da fase dessa amostra são compatíveis com a simulação

feita da fase Cr5Si3. Comparando com o difratograma real da liga Cr5Si3 houve um aumento

da largura dos picos e um deslocamento no ângulo 2θ.

É esperado que com a adição de um elemento em solução sólida de maior raio atômico

os parâmetros a e c cresçam e, consequentemente, os valores de 2θ reduzam cada vez mais.

As micrografias e os resultados obtidos por DRX revelam que o tratamento térmico não levou

a grandes alterações microestruturais. Caso houvesse uma maior homogeneização das ligas,

esse resultado poderiam refletir em picos mais estreitos no difratogramas.

30

Figura 9 - Micrografias da amostra 2 nas condições bruta de fusão (a) e tratada termicamente (b).

a)

b)

31

Tabela 7 – Porcentagens atômicas medidas por EDS dos componentes microestruturais da amostra 2 nos estados

bruto de fusão (a) e tratado termicamente (b).

Elemento % Atômica (Região clara) % Atômica (Região escura)

Silício 37,7 38,1

Cromo 42,0 51,9

Molibdênio 20,3 10,0

a)


Silício 37,4 37,8

Cromo 42,0 50,4


b)

Figura 10 - Difratogramas da amostra 2 no estado bruto de fusão (a) e tratada termicamente (b). A linha peta


a)

b)

32


Para a amostra de composição 36,60Cr24,40Mo39Si também foram avaliadas as

condições microestruturais e cristalográficas formadas. Nesta amostra também foi identificada

a presença de uma microestrutura dendrítica com duas zonas principais na microestrutura,

uma clara e uma região escura, figura 11. Com base nas micrografias apresentadas pode-se

identificar um gradiente de composição entre estas duas regiões microestruturais. Da mesma

maneira que a amostra 2, os contornos de grão não são muito evidentes e a região em que se

iniciou a solidificação foi a região clara.

A tabela 8 mostra os resultados das análises por EDS da amostra 3. As duas regiões

apresentaram composições distantes da nominal. Analisando a composição local das regiões

claras e escuras foi possível verificar uma diferença de até 20% na porcentagem de cromo e

molibdênio das amostras tratadas.

Por DRX a fase obtida nessa amostra é compatível com a simulação feita da fase Cr5Si3,

ajustando os parâmetros de rede, a e c. A figura 12, mostra que a reflexão de suas fases nos

difratogramas apresentam um pequeno deslocamento nos ângulos 2θ dos picos em relação à

amostra 2.

33


a)

b)

Tabela 8 - Porcentagens atômicas medidas por EDS dos componentes microestruturais da amostra 3 nos estados


34


Silício 37,5 37,6

Cromo 27,3 41,7


a)

b)



a)

b)


Silício 36,9 38,3

Cromo 25,5 45,9


35


A amostra 4 possui composição semelhante à amostra 3, sendo que as porcentagens

atômicas do Cr e do Mo são invertidas. Assim, como o esperado, foi possível encontrar duas

zonas principais na microestrutura dessa amostra, uma clara e a outra escura, figura 13. As

micrografias e o EDS, tabela 9, também comprovam a presença de um gradiente de

composição entre as duas zonas.

As duas regiões apresentaram composições distantes da nominal. Analisando a

composição local das regiões claras e escuras foi possível verificar uma diferença de até 20%

na porcentagem de cromo e molibdênio das amostras tratadas.

A fase obtida nessa amostra é compatível com a simulação feita da fase Cr5Si3,



amostra 3.

36


a)

b)

37

Tabela 9 - Porcentagens atômicas medidas por EDS dos componentes microestruturais da amostra 4 nos estados



Silício 36,74 37,61

Cromo 18,05 41,67


a)


Silício 36,76 37,86

Cromo 16,35 33,51


b)



a)

b)

38


A amostra 5 é a liga ternária com a maior porcentagem atômica de molibdênio

estudada. Assim como nas outras amostras ternárias na sua microestrutura, figura 15, foi

possível identificar a presença de duas zonas principias, uma clara, mais rica em molibdênio,

e uma escura. As micrografias em conjunto com os resultados de EDS, tabela 10, confirmam

a presença de uma grande variação de composição ao longo na microestrutura.

Nesta amostra o tratamento térmico levou a uma alteração na configuração dos grãos,

reduzindo as heterogeneidades de composição. Porém a homogeneização não foi completa.

Esta informação é comprovada pelo difratogramas, figura 16, que mostram um estreitamento

dos picos da amostra tratada termicamente (b), em relação a amostra bruta de fusão, a.

A fase obtida nessa amostra também é compatível com a simulação feita da fase Cr5Si3,



amostra 4.

39


a)

b)

40

Tabela 10 - Porcentagens atômicas medidas por EDS dos componentes microestruturais da amostra 5 nos

estados bruto de fusão (a) e tratado termicamente (b).


Silício 35,90 35,89

Cromo 13,56 21,19


a)


Silício 35,87 35,90

Cromo 7,01 13,56


b)



a)

b)

41

5.6 Amostra 6 – Composição 61Mo39Si

O objetivo para esta composição era obter uma amostra monofásica de Mo5Si3. Foi

utilizado 5g de uma amostra de composição 61Mo39Si. A figura 17 mostra as micrografias da

amostra 6 nas condições bruta de fusão (a) e tratada termicamente (b). A análise da

microestrutura pela técnica de MEV/EDS mostrou a presença de uma matriz marcada como

região 1 e pequenas regiões claras marcadas como 2.

Durante a fusão a arco a amostra provavelmente teve um deslocamento na composição,

em direção ao eutético com maior porcentagem de Mo. Assim no resfriamento, a última

região de líquido a se solidificar formou as regiões claras na microestrutura. De acordo com

os resultados de EDS, tabela 11, essas regiões apresentam porcentagens atômicas de silício de

aproximadamente 27%. Dessa maneira as regiões claras são provavelmente formadas de

Mo3Si. O tratamento térmico utilizado não foi suficiente para homogeneizar a microestrutura,

sendo assim, as regiões claras se mantiveram.

A figura 18 mostra a comparação dos difratogramas das amostras 6 no estado bruto de

fusão (a) e tratada termicamente, b, com a simulação feita pelo programa Powdercell da

estrutura Mo5Si3. Os difratogramas mostram que a única fase formada foi o Mo5Si3, apesar da

presença de uma segunda fase microscópica provavelmente esta fase não foi identificada pela

técnica de DRX. A simulação dos difratogramas foi feita com base nos dados cristalográficos

catalogados em VILLARS, CALVERT, 1997. A amostra tratada termicamente também não

apresentou mudança representativa no difratogramas.

42


a)

b)

2

2

1

1

2

2

1

1

43

Tabela 11 - Porcentagens atômicas medidas por EDS dos componentes microestruturais da amostra 6 tratada

termicamente.

Elemento % Atômica (Região 2, clara) % Atômica (Região 1, escura)

Silício 27,04 35,61



indica o difratograma obtido por DRX e a linha vermelha a simulação feita da fase Mo5Si3.

a)

b)

44

5.7 Parâmetros de rede

Os parâmetros de rede das amostras 1 e 6 apresentaram valores de acordo com a

literatura (VILLARS, CALVERT, 1997). A fase esperada, e confirmada, da amostra 1 foi o

Cr5Si3, que apresenta os parâmetros a = 9,17Å e c = 4,636 Å. Para a amostra 6 foram

utilizados os parâmetros de rede da fase intermetálica Mo5Si3, a= 9,642 Å e c = 4,909 Å. As

figuras 19 e 20 representam a mudança nestes parâmetros com o aumento da porcentagem de

molibdênio na fase (Cr,Mo)5Si3. As variações do parâmetro de rede a e do parâmetro c foram

crescentes, porém, não foi identificada mudança antes e depois dos tratamentos térmicos.

Figura 19 - Variação do parâmetro de rede a, em angstrom, com o aumento da porcentagem de Mo na fase

(Cr,Mo)5Si3.

Figura 20 - Variação do parâmetro de rede c, em angstrom, com o aumento da porcentagem de Mo na fase

(Cr,Mo)5Si3.

45

5.8 Microdureza Vickers

Os resultados de microdureza Vickers das amostras no estado bruto de fusão e no

estado tratado termicamente estão mostrados nas figuras 21 e 22. Para este ensaio foram

realizadas 10 medidas em diferentes locais da amostra, e estão representados graficamente os

valores médios obtidos para cada condição e seus respectivos desvios padrões. A amostra 6 é

a que apresenta maior teor de molibdênio, enquanto a amostra 1 o menor. Graficamente é

possível visualizar um pequeno aumento na microdureza com a elevação da porcentagem de

molibdênio nas ligas. Também foi possível constatar que após o tratamento térmico as

amostras mantiveram a elevada dureza, próxima a 1000 Vickers e tiveram uma redução nos

desvios padrões. Como observado em algumas amostras o tratamento térmico pode ter levado

a pequenas alterações microestruturais, isso refletiu em menores desvios padrões nas medidas

de microdureza das amostras.

Figura 21 – Microdureza Vickers das amostras no estado bruto de fusão, com seus respectivos desvios padrões.

Figura 22 - Microdureza Vickers das amostras tratadas termicamente, com seus respectivos desvios padrões.

46

6 CONCLUSÃO

Como principais conclusões deste trabalho podemos citar:

Os resultados apresentados pelos difratogramas e pela microestrutura permitiram

confirmar a formação da solução sólida (Cr,Mo)5Si3 para a faixa de composição estudada,

verificando um aumento gradual nos valores dos parâmetros de rede.

A microestrutura formada em todas as amostras ternárias apresentou duas regiões

distintas separadas por um gradiente de composição.

O tratamento térmico realizado, a 1200 ºC por 24 h, não foi suficiente para

homogeneizar as amostras.

De acordo com os resultados de microdureza, obtivemos a formação de um material

com elevada resistência à abrasão. Porém, em todas as condições estudadas foi possível

identificar a presença de muitas trincas nas amostras, indicando que a tenacidade a fratura

ainda precisa ser melhorada.

47

7 SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS

Estudar os limites de solubilidade da fase (Cr,Mo)5Si3 no diagrama ternário do sistema

Cr-Mo-Si.

Verificar as propriedades mecânicas, elétricas e magnéticas da fase (Mo,Cr)5Si3.

Realizar tratamentos térmicos de homogeneização em altas temperaturas, entre 1600 ºC e

2000 ºC, dependendo da composição da liga.

48

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