Estudo da cinética de decomposição da fase martensítica na liga Cu-10%Al com adições de Ag

Abstract

Neste trabalho a cinética de decomposição da fase martensítica na liga Cu-10%Al com adições de 4, 6, 8 e 10%Ag foi estudada usando calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise térmica diferencial (DTA), termodilatometria (TD), microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difratometria de raios X (DRX), análise por dispersão de energias de raios X (EDX), medidas de variação da microdureza com a temperatura de têmpera e o tempo de envelhecimento e medidas de tensão-deformação. Os resultados obtidos indicaram a presença de uma etapa intermediária de reação nas ligas com 4 a 8%Ag, no intervalo de temperaturas de 200 a 300 oC, e essa etapa foi atribuída ao consumo da fase α desordenada. A presença da prata retardou a reação de decomposição eutetóide e intensificou o efeito de estabilização da fase martensítica no intervalo de temperatura e tempo considerados nesse estudo. Esse efeito de estabilização foi atribuído à redistribuição dos átomos de Ag como defeitos de estrutura, aumento do número de pares Cu-Al devido à interação Ag-Al e à redistribuição de átomos de Al ao redor de um átomo de Cu na sub-rede do cristal martensítico. Todos esses efeitos combinados diminuem a energia livre da fase martensítica e contribuem para o aumento da temperatura da transformação reversa. Para as ligas Cu-10%Al com e sem adições de prata a seqüência de reações durante o envelhecimento das amostras é composta das seguintes etapas: consumo da fase α seguida do ordenamento da martensita. A velocidade da reação de consumo da fase α depende da concentração de prata e uma mudança considerável na velocidade da reação de ordenamento da martensita é observada apenas para a liga com 10%Ag. Os valores das energias de ativação para os processos indicaram que a reação (α + β’)→β’ é a etapa dominante...

In this work, the kinetics of martensitic phase decomposition in the Cu-10wt.%Al alloy with additions of 4, 6, 8 and 10 wt.%Ag was studied using differential scanning calorimetry (DSC), differential thermal analysis (DTA), thermodilatometry (TD), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometry (XRD), energy dispersive X-ray analysis (EDX), microhardness changes measurements with temperature and time and stress-strain measurements. The results indicated the presence of an intermediate reaction step for alloys with Ag additions up to 8wt.% in the temperature range between 200 and 300 oC, attributed to the consumption of the disordered α phase. The presence of Ag retarded the eutectoid decomposition reaction and enhanced the stabilization of the martensitic phase, in the time and temperature ranges considered. This stabilization effect was attributed to Ag atoms redistribution as structure defects, increase in the numbers of Cu-Al pairs due to Ag-Al interaction and to the Al atoms redistribution around one Cu atom at the sub-lattice of the martensitic crystal. The combination of these effects decreases the martensitic phase free energy and increases the reverse transformation temperature. The proposed reactions sequence for the aging of Cu-10wt.%Al alloy with and without Ag additions is the consumption of the α phase followed by the martensitic phase ordering. The rate of the α phase consumption reaction depends on the Ag concentration and a remarkable change in the martensitic phase ordering reaction rate is only observed for the addition of 10wt.%Ag. The obtained activation energy values indicated that the (α + β’)→β’ reaction, assisted by quenched-in vacancies migration, is the dominant step.