Estudo da precipitação de fases secundárias em um aço inoxidável duplex UNS S32750 (ASTM 2507)

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Lemos, Guilherme
• Orientador(a): Hupalo, Marcio Ferreira
• Banca de defesa: Aguiar, Denilson José Marcolino de , Cintho, Osvaldo Mitsuyuki
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual de Ponta Grossa
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais
• Departamento: Departamento de Engenharia de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: aço inoxidável duplex; transformação de fases; morfologia; particionamento; quantificação de fases; duplex stainless steel; phase transformation; morphology; partitioning; phase quantification
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Link de acesso: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3158

objetivo deste trabalho é o estudo da precipitação de fases secundárias no aço inoxidável duplex UNS S32750 (ASTM 2507), submetido a diferentes tratamentos térmicos de envelhecimento. Os aços inoxidáveis duplex são denominados deste modo por possuírem sua microestrutura composta pelas fases ferrita (CCC) e austenita (CFC) em proporções equivalentes. Estas ligas são utilizadas em aplicações que requerem resistência mecânica (limite de escoamento na ordem de 450-550 MPa) e resistência a corrosão (PRE de 25 a 43), isto é ambientes salinos, indústria petroquímica, química, fabricação de papel, etc. Fases secundárias, tais como intermetálicos, nitretos e carbetos, estão sujeitas a serem precipitadas em uma ampla faixa de temperaturas (500-1.000°C). Primeiramente foi realizada a caracterização do material no estado recebido do fabricante. A composição química foi obtida por WDS e EDS. O coeficiente de partição indicou a preferência do molibdênio pela ferrita e do níquel pela austenita. Foi realizada simulação de cálculos termodinâmicos para obter diagrama de fases e fração de fases, onde constatou-se a faixa de temperaturas para precipitação de fases secundárias. A difração de raios X indicou a presença das fases ferrita e austenita, em quantidades equivalentes. Nas análises por microscopias óptica e eletrônica de varredura, foi constatado morfologia lamelar, onde são observadas regiões intercaladas de ferrita e austenita, característica típica de aços inoxidáveis duplex laminados a quente. Posteriormente, foram realizados os tratamentos térmicos de envelhecimento, na faixa de temperatura de 750-950°C, com tempos variando de 15 minutos a 10 horas. Nas imagens de microscopia óptica, observa-se que a sigma precipita preferencialmente em contornos ferrita-austenita e no interior da fase ferrita, com morfologia resultante da reação eutetóide de ferrita em sigma + austenita secundária e/ou sigma com aspecto massivo. Na microscopia eletrônica de varredura, observa-se que a fase sigma precipita e cresce em diversas morfologias, tais como alotriomorfos, placas laterais, placas laterais secundárias, provenientes de transformação de fase nos contornos de grão; enquanto que o interior da fase ferrita se decompõe pela reação eutetóide em sigma e austenita secundária. Na microdureza Vickers, constatou-se que com o aumento do tempo de tratamento térmico, a microdureza aumenta até atingir 770HV, que indica uma grande quantidade de sigma precipitada. Na microanálise química por EDS, observou-se que os elementos de liga molibdênio (6-10% em massa) e cromo (25-30% em massa) tendem a difundir pra formar a fase sigma, contudo a difusão do molibdênio é mais lenta, devido ao tamanho do seu raio atômico, causando gradientes de composição química na fase sigma. Na quantificação de fases por contagem sistemática manual de pontos, foi verificado que as maiores cinéticas de precipitação de fases secundárias estão nas temperaturas entre 850°C e 900°C, enquanto que a 750°C foi obtida a menor cinética de precipitação. Foi constatado que para envelhecimentos com tempos superiores a 5 horas, na faixa de temperaturas de 750-900°C, que aproximadamente 50% de fração volumétrica do material foi transformada em fases secundárias (sigma e austenita secundária).