Refino do grão austenítico da estrutura bruta de solidificação do aço Hadfield pela adição de Hf.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Venturelli, Bianka Nani
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Aço Háfnio; Grain refinement; Grãos; Hadfield steel; Hafnium; Inoculação; Inoculation; Refino
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-13032025-100220/

O refino microestrutural tem sido amplamente estudado em materiais ferrosos que iniciam a solidificação com a fase ferrítica, assim como em ligas de alumínio, magnésio e ferros fundidos. Porém, existem poucos estudos para aços austeníticos, incluindo o aço Hadfield. Este trabalho consiste no estudo dos mecanismos envolvidos no refino do tamanho de grão austenitico do aço Hadfield através de adições controladas de Hf. Foram realizados cálculos termodinâmicos no software Thermo-calc para caracterizar a sequência de solidificação do aço Hadfield de referência (1,2%C; 13%Mn e 0,65%Si) e do aço Hadfield com adição de Hf (0,15%). Foram realizados experimentos de fundição para caracterizar a macroestrutura do aço Hadfield de referência (morfologia e tamanho dos grãos) e, na sequência, foi adicionado o Hf para a obtenção das amostras refinadas. Nas corridas experimentais, foram avaliados o efeito dos seguintes parâmetros no tamanho de grão austenítico: a desoxidação com Al, a temperatura de vazamento, o método de adição do Hf e o tempo entre a adição do Hf ao banho metálico e o vazamento. O aço Hadfield de referência possui três zonas macroestruturais de solidificação: zona coquilhada, colunar e equiaxial. O comprimento médio dos grãos colunares foi de aproximadamente 4000 m e o tamanho dos grãos equiaxiais médio foi de 2040 m. Na condição refinada (adição de Hf), a macroestrutura do lingote não possui as zonas coquilhada e colunar bem definidas, com tamanho médio dos grãos equiaxiais de 380 m, ou seja, redução de aproximadamente 5 vezes em relação a condição anterior. A combinação da adição de Hf e a desoxidação com 0,1%Al resultou em tamanhos de grão ainda menores (cerca de 340 m) em comparação às condições em que somente o Hf foi adicionado. A técnica de análise térmica (monitoramento da temperatura em função do tempo) foi utilizada para analisar o comportamento de solidificação do aço Hadfield de referência e com adição de Hf. A identificação e caracterização das partículas ricas em Hf foi realizada por: (a) microscopia eletrônica de varredura (EDS/WDS e EBSD); (b) microscopia de transmissão e (c) difração de raios X dos resíduos concentrados obtidos pela técnica de extração de precipitados por dissolução química. Essas técnicas indicaram a presença de partículas de óxido, carboneto, nitreto e carbonitreto, de Hf (HfO2, HfN, HfN2, HfCN, HfC), sugerindo que essas partículas desempenham uma função importante na nucleação heterogênea da austenita.