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Efeito da deformação a frio e da temperatura de recozimento final sobre a evolução estrutural de um aço inoxidável ferrítico ASTM 410.
(2017) Vilela, Larissa de Barros Machado; Cota, André Barros; Faria, Geraldo Lúcio de; Cota, André Barros; Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo; Oliveira, Tarcísio Reis de; Faria, Geraldo Lúcio de
Neste trabalho, foi avaliado o efeito da deformação a frio e da temperatura de recozimento final sobre a evolução da microestrutura e textura cristalográfica do aço inoxidável ferrítico ASTM 410. Amostras foram laminadas a frio com reduções de 30 e 60% e submetidas ao tratamento térmico de recozimento no intervalo de temperaturas de 600 a 850ºC. As temperaturas de transformação de fases foram determinadas usando o ensaio de dilatometria com temperatura de austenitização de 1000°C e taxas de resfriamento variadas. A descrição estrutural das amostras foi feita medindo-se a fração recristalizada via técnica de microscopia ótica, mapas de IQ (image quality – qualidade de imagem) e microdureza Vickers. A evolução da textura foi analisada usando a técnica de difração de elétrons retroespalhados, EBSD, e difração de raios-X. Dos resultados da dilatometria, observa-se que a microestrutura é predominantemente martensítica com uma pequena fração volumétrica de ferrita, com valores de microdureza variando de 319 a 338 HV quando as taxas de resfriamento aumentam de 0,5 para 100°C/s. Os resultados mostram que as temperaturas de início e fim da formação da martensita diminuem com o aumento da taxa de resfriamento. A taxa máxima da transformação martensítica cresce com o aumento da taxa de resfriamento, 1s-1 a 0,5°C/s e 2,54 s-1 para 100°C/s. Para as amostras deformadas em 60% ocorreu a recristalização à temperatura de 820°C e para deformação de 30% tem-se um início de recristalização apenas na superfície da amostra. A textura cristalográfica das amostras deformadas em 30% mostrou uma maior fração volumétrica da fibra alfa no centro das amostras e uma maior fração da fibra gama em sua superfície. As frações das fibras alfa e gama das amostras deformadas em 60% se mantiveram praticamente similares na superfície e centro das amostras. Os resultados mostraram que, para as amostras deformadas em 30 e 60% e recozidas por 30s a várias temperaturas, a fração da fibra alfa é maior no centro das amostras do que nas bordas, e que as frações de gama e teta tem valores similares no centro e na borda das amostras. Além disto, a fração da fibra alfa no centro das amostras recozidas é maior para as amostras deformadas em 30% e na borda das amostras os valores da fração de alfa são similares para as deformações de 30 e 60%. As amostras recozidas e deformadas em 60% apresentam uma maior fração da fibra gama para temperaturas de recozimento maiores que 800°C, em relação as amostras deformadas em 30%, sendo que a fração de gama é maior nas bordas das amostras.
Efeito da soldagem a laser seguida de revenimento na microestrutura, microdureza e comportamento ao desgaste dos aços DIN1.4003 e AISI42.
(2020) Gonçalves, Karina Aparecida Martins Barcelos; Lima, Milton Sérgio Fernandes de; Faria, Geraldo Lúcio de; Lima, Milton Sérgio Fernandes de; Carvalho, Sheila Medeiros de; Pérez Escobar, Diana María; Siqueira, Rafael Humberto Mota de; Oliveira, Tarcísio Reis de; Faria, Geraldo Lúcio de
Os aços DIN1.4003 e AISI420 são, respectivamente, aços inoxidáveis ferrítico e martensítico fabricados pela empresa Aperam South América com teores de cromo relativamente baixos em relação aos outros aços da mesma classe dos tipos ferríticos e martensíticos. O aço AISI420 apresenta boa resistência à corrosão e ao desgaste, e também uma boa qualidade de corte. Por isso, tais aços são empregados em indústrias de cutelaria e lâminas de turbinas a vapor, entre outros. O aço DIN1.4003 é um aço inoxidável ferrítico, não estabilizado e com baixo teor de carbono, no entanto, ele apresenta resistência mecânica por tração e corrosão superior aos aços de baixo carbono comuns. Esse aço apresenta baixo custo devido à composição química ser simples, por isso ele tem sido observado para realização de futuras aplicações, que tem como pré-requisitos: resistência tanto mecânica, como também resistência ao desgaste e à corrosão. O processo de soldagem favorece a produção de peças que podem ser empregadas em diversos setores industriais. No entanto, alterações estruturais e mecânicas decorrentes do ciclo térmico do processo podem causar baixa resistência mecânica devido ao endurecimento do cordão. Nos trabalhos presentes na literatura é observado uma lacuna em determinar a evolução microestrutural do cordão de solda após o processo de soldagem a laser seguido de diferentes temperaturas de tratamento térmico de revenimento. Neste contexto, as amostras dos aços DIN1.4003 e AISI420, nos estados de entrega como temperado ou recozido, foram selecionados para dar início a pesquisa junto aos ensaios de dilatometria para descrever as temperaturas de transformações críticas e da martensita. Todas as análises foram realizadas em conjunto com softwares de simulação termodinâmica usando Thermo-Calc e pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) por meio do software Sysweld, permitindo melhor a compreensão das transformações ocorridas nas zona fundida e afetada termicamente. Medidas de dureza foram obtidas por ensaios Vickers nas amostras soldadas a laser com e sem tratamento térmico de revenimento. Os resultados apresentados mostraram que o tratamento térmico de revenimento poderá ser adotado para reduzir a dureza das juntas soldadas. Para o ensaio de desgaste foram selecionadas amostras a partir dos resultados do ensaio de microdureza. Após os testes de resistência ao desgaste foi constatado que, o aço inoxidável AISI420, soldado a laser e seguido de revenimento nas temperaturas de 300 e 400°C, mostrou melhor comportamento quanto a dureza e resistência ao desgaste. Esses aços apresentam uma microestrutura martensítica no material de base. Na zona termicamente afetada são observados grãos mais finos e precipitados no seu interior e contorno. Na zona fundida, a microestrutura martensítica, apresentou morfologias de solidificação de grãos xi dendríticas e equiaxiais. Os resultados do ensaio de microdureza e resistência ao desgaste mostram que os aços inoxidáveis DIN1.4003 e AISI420 apresentam potenciais para sua utilização com relação ao processo de soldagem a laser e tratamento térmico de revenimento.
Efeito da taxa de resfriamento sobre a formação de martensita em um aço inoxidável ferrítico com 11 %Cr e baixos teores de intersticiais.
(2019) Vilela, Larissa de Barros Machado; Faria, Geraldo Lúcio de; Alcântara, Cláudio Moreira de; Oliveira, Tarcísio Reis de; Cota, André Barros
Estudou-se o efeito da taxa de resfriamento sobre a cinética de formação da martensita e sua evolução microestrutural em um aço inoxidável ferrítico com 0,011 %C - 11,1 %Cr - 0,013 N, usando a técnica de dilatometria e a microscopia ótica. Amostras foram austenitizadas a 1000°C por um minuto, seguida de resfriamento sob várias taxas até a temperatura ambiente. A microestrutura obtida é composta, predominantemente, por martensita temperada com uma pequena fração volumétrica de ferrita, com valores de microdureza Vickers variando de 319±4 HV0.2 a 338±4 HV0.2, quando as taxas de resfriamento aumentam de 0,5 para 100 °C/s. Os resultados mostram que as temperaturas de início e fim de formação da martensita diminuem com o aumento da taxa de resfriamento. A taxa de transformação martensítica cresce abruptamente alcançando o valor máximo quando a fração de martensita atinge aproximadamente 42 %, e então, essa taxa diminui até zero quando a transformação da martensita chega ao fim. A taxa máxima da transformação martensítica cresce com o aumento da taxa de resfriamento, sendo 0,01 s-1 a 0,5 °C/s e 2,54 s-1 para 100 °C/s.
Efeito da temperatura sobre o comportamento mecânico e oxidação do aço inoxidável ferrítico UNS S41003 (410D).
(2021) Arruda, Amanda Aparecida Fatima; Faria, Geraldo Lúcio de; Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo; Faria, Geraldo Lúcio de; Oliveira, Tarcísio Reis de; Godefroid, Leonardo Barbosa; Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo
O aço inoxidável do tipo UNS S41003 é comumente denominado no Brasil de 410D e no mundo de 3Cr12. O aço 410D tem sido manufaturado no país a um tempo relativamente curto, e o grande interesse atual no mesmo é devido à possibilidade de utilizá-lo como substituto de aços comuns em aplicações que exijam melhor desempenho em ambientes corrosivos. A sua composição química relativamente simples torna o o aço 410D uma alternativa economicamente viável para utilizar aços inoxidáveis em setores da indústria brasileira que antes utilizavam apenas produtos fabricados a partir de aço carbono. Nesse contexto, e considerando que existem poucos trabalhos disponíveis na literatura que tenham investigado o desempenho mecânico e a oxidação desse aço em condições que simulem diferentes cenários de aplicação, o presente trabalho avaliou o efeito da temperatura sobre o comportamento em tração, impacto e fluência (Sag Test), além da oxidação e do desempenho em desgaste do aço inoxidável ferrítico 410D. Os principais resultados obtidos mostraram que há uma significativa diminuição nos indicadores de resistência mecânica com o aumento da temperatura. Entretanto, mesmo a 300°C as especificações de limites de escoamento e de resistência ainda são atendidas. Nessa temperatura, o fenômeno de envelhecimento dinâmico foi responsável por limitar a capacidade de deformação do aço. Mostrou-se que a faixa de temperatura de transição dúctilfrágil do material estudado é de -65°C a -80°C. Destaca-se ainda que na temperatura de 600°C o aço foisusceptível à fragilização ao azul. Por meio dos ensaios de fluência Sag Test, mostrouse que o aço é sensível ao aumento da temperatura e do tempo de exposição a tratamentos isotérmios, sendo a flecha máxima de fluência, obtida a 1000°C por um intervalo de tempo de 100h, de 7,2mm. Este trabalho mostrou que existe um potencial para se desenvolver uma tecnologia de tratamento térmico aplicável ao aço 410D onde a combinação de microestrutura martensítica e formação de filme superficial de óxidos possa ser utilizada com o objetivo de melhorar o seu desempenho em desgaste.
Heat treatment effects on the hardness and wear behavior of laser-welded AISI40 martensitic steel plates.
(2021) Gonçalves, Karina Aparecida Martins Barcelos; Faria, Geraldo Lúcio de; Siqueira, Rafael Humberto Mota de; Oliveira, Tarcísio Reis de; Lima, Milton Sérgio Fernandes de
The use of laser beams for joining materials has grown along with the need to weld more challenging materials such as martensitic steels. In this work, an AISI 420 martensitic steel plate was autogeneously welded using a fiber laser. The process parameters were 2000 W power and weld speed of 16 mm/s with the focus on the plate surface. Before welding, the plates were prepared in two conditions, tempered, or annealed, and tempering was performed at temperatures of 300°C, 400°C, 500°C, and 700°C after welding. The finite element analysis and dilatometric tests allowed to determine the phase transformations of this steel under development by the company Aperam. The observed microstructure varies according to the initial state of the plate and subsequent heat treatments. The hardness of the fusion and heat-affected zones varied according to the samples. The welded sample in the tempered state softened moderately due to the reheating of the laser beam. In the case of the annealed sample, the hardness of the molten zone was the highest obtained. This high hardness was reflected by a high resistance to wear by reciprocal sliding in the annealed case, compared to the other conditions. The fusion zone generally proved to be much more resistant to wear than the base material.
Influência de diferentes tratamentos térmicos de recozimento nas frações de fases e nas propriedades mecânicas do aço inoxidável duplex UNS S31803.
(2018) Martins, Maria Amélia; Faria, Geraldo Lúcio de; Oliveira, Tarcísio Reis de
Neste trabalho a influência de diferentes tratamentos térmicos nas frações de fases (ferrita, austenita e sigma) e seus efeitos nas propriedades mecânicas de um aço inoxidável duplex UNS S31803 foram investigados. A quantificação dessas fases foi feita por técnicas de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura e as propriedades mecânicas avaliadas através de ensaios de tração uniaxial e impacto Charpy-V. As análises das fases primárias indicaram que a fração de austenita foi superior à de ferrita em todas as condições estudadas. A análise de fase sigma indicou que para uma mesma temperatura de recozimento, quanto maior o tempo de encharque, maiores as frações de sigma encontradas e maiores os valores de limite de resistência. Além disso, as amostras recozidas em menor tempo de encharque foram as que alcançaram os maiores valores de energia de absorvida.
Influência de tratamentos térmicos de recozimento na precipitação de fase sigma e nas propriedades mecânicas de um aço inoxidável duplex UNS S31803.
(2017) Martins, Maria Amélia; Faria, Geraldo Lúcio de; Faria, Geraldo Lúcio de; Castro, Geovane Martins de; Cândido, Luiz Cláudio; Oliveira, Tarcísio Reis de
Os aços inoxidáveis duplex (AID) possuem uma estrutura austeno-ferrítica de aproximadamente 50% de cada uma dessas fases, tal característica confere aos AID propriedades mecânicas superiores aos aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos e elevada resistência à corrosão. Esses aços possuem adições significativas de elementos de liga, que são os responsáveis pelo correto balanceamento das fases e asseguram as propriedades desejadas. Por outro lado, estes mesmos elementos, podem acelerar a cinética de precipitação de compostos intermetálicos indesejáveis, principalmente as fases sigma () e chi (). A precipitação destas fases pode fragilizar o material e comprometer a resistência à corrosão. Neste trabalho foi realizado um estudo sobre a influência de diferentes frações de fase sigma, na microestrutura e nas propriedades mecânicas de um AID UNS S31803. Foram realizados nove tratamentos térmicos de recozimento variando tempo e temperatura para a precipitação de fase sigma. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Ensaios de tração e de impacto (Charpy-V) foram realizados para avaliar o efeito da fase sigma nas propriedades mecânicas. Os ensaios de impacto foram feitos em cinco temperaturas diferentes (-80, -40, 25, 50 e 100°C) nas nove amostras tratadas termicamente para a formação de fase sigma. A fração máxima de fase sigma detectada foi de aproximadamente 4% nas condições estudadas. Por outro lado, observou-se que o limite de resistência a tração, apresentou um comportamento linear crescente com o aumento das frações de fase sigma encontradas. Os demais, parâmetros como limite de escoamento e alongamento não apresentaram correlação com a quantidade de fase sigma nas condições investigadas. Os resultados dos ensaios de impacto mostraram que as frações de fase sigma precipitadas neste estudo não influenciaram diretamente a tenacidade ao impacto do material.