Influências da laminação a frio prévia ao envelhecimento na transformação de fase de uma liga de NiTi rica em Ni elaborada em escala laboratorial

Abstract

As ligas que exibem memória de forma possuem várias aplicações na área da engenharia, odontologia e medicina. Dentre os materiais que se verificam esta característica, as ligas de NiTi, devido à transformação martensítica termoelástica, são as mais expressivas destes materiais que apresentam efeito de memória de forma e superelasticidade. Além da excelente resistência à corrosão e biocompatibilidade. A composição química (Ni e Ti), presença de elementos de liga e/ou impurezas (C e O) podem promover alterações estruturais que afetam as características da liga. Assim como processamento térmico e mecânico, que podem favorecer que a transformação ocorra em múltiplas etapas além de possibilitar alterações nas temperaturas de transformação. Nesta perspectiva, o presente trabalho visou avaliar os efeitos da laminação prévia ao tratamento de envelhecimento de uma liga produzida em escala laboratorial via processo de fusão de indução a vácuo (VIM) em cadinho de grafite. O material do estudo foi uma chapa laminada a quente, resultante do reaquecimento a aproximadamente a 850ºC/1 h, por múltiplos passes (sem reaquecimento entre eles) a fim de reduzir a espessura de 18 mm para 1,6 mm. Em seguida, amostras foram submetidas a um tratamento térmico de solubilização a 850ºC/1 h, sendo resfriadas em água a temperatura ambiente. Feito isso, foram estabelecidas duas séries de amostras. Em uma série de tratamentos, as amostras foram envelhecidas a 500ºC por 30, 60 e 90 minutos. Na outra, as amostras solubilizadas primeiro passaram por uma laminação a temperatura ambiente, com redução de 18% da espessura, e depois foram envelhecidas a 500ºC por 30, 60 e 90 minutos. As temperaturas de transformação foram obtidas através de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e em conjunto com a análise de DSC e DRX in-situ com ciclagem térmica foram definidas as sequências de transformação. Enquanto as propriedades mecânicas medidas de ultramicrodureza instrumentada, as fases presentes por difração de raios-X e a morfologia microestrutural por microscopia eletrônica de varredura (MEV), todas conduzidas à temperatura ambiente em amostras que foram submetidas previamente a pré-aquecimento (água fervente) e resfriamento (em nitrogênio líquido). O tratamento térmico de envelhecimento possibilitou que a transformação ocorresse em duas etapas no resfriamento e múltiplas etapas no aquecimento, enquanto a laminação intermediária promoveu uma maior separação entre os picos de transformação no resfriamento, a redução das temperaturas de fim da transformação martensítica e início da reversão e incremento das temperaturas de início da transformação martensítica e fim da reversão. Condições estruturais que com um maior tempo de envelhecimento (com ou sem laminação intermediária) possibilitaram o desenvolvimento de uma microestrutura com uma fração significativa de fase B2 em conjunto com alguma fase-R (tanto nas condições pré-aquecida ou pré-resfriada). Resultando assim em uma maior capacidade de retorno elástico, com indicativo de ser favorável a superelasticidade, com base nos resultados de obtidos com a técnica de a ultramicrodureza instrumentada, principalmente no que diz respeito as propriedades associadas aos trabalhos de deformação (total, elástico e plástico).