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Efeito de tratamentos isotérmicos às temperaturas de 475ºC e 850ºC na microestrutura e na resistência à fadiga de um aço inoxidável duplex UNS S32304.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Reis, Thompson Júnior Ávila; Godefroid, Leonardo Barbosa
Os aços inoxidáveis duplex são uma classe de aços inoxidáveis com microestrutura bifásica constituída de α e γ em frações volumétricas aproximadamente iguais. Esta classe tem conquistado grande interesse da indústria e suas principais aplicações incluem equipamentos e estruturas para indústria petroquímica, nuclear, alimentícia, de papel e outras. Suas características desejáveis incluem boa resistência à corrosão em diversos meios e elevada resistência mecânica se comparada às ligas das demais classes de aços inoxidáveis. Mas o uso dos aços inoxidáveis duplex está limitada a estreita faixa de temperaturas entre -50ºC e aproximadamente 300ºC. Isto devido ao fato dos aços inoxidáveis duplex apresentarem comportamento frágil abaixo de -50ºC e serem suscetíveis à precipitação de fases indesejáveis na faixa de temperaturas entre 300ºC e 1000ºC. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de tratamentos isotérmicos a 475ºC e a 850ºC nas propriedades mecânicas, principalmente quanto à resistência à fadiga, de um aço inoxidável duplex UNS S32304. Para tal, ensaios mecânicos de tração, impacto e medições de dureza foram realizados para constatar os efeitos de possíveis alterações microestruturais devido aos tratamentos isotérmicos propostos nas propriedades mecânicas básicas da liga. Além dos ensaios de fadiga, que foram conduzidos com R = -1, para avaliar os efeitos destas alterações microestruturais na resistência à fadiga do aço UNS S32304 estudado. Para caracterização microestrutural foram empregadas técnicas de microscopia ótica e microscopia de varredura por sonda mecânica. Para análise fractográfica foi utilizada a microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicam que o tratamento térmico a 475ºC conduz à precipitação da fase α’ na fase α e seus efeitos nas propriedades mecânicas são o aumento da resistência à fadiga, da resistência à tração e da dureza e a redução da ductilidade e da tenacidade ao impacto. Já o tratamento térmico a 850ºC levou a precipitação de Cr2N nas interfaces entre as fases α/γ. Seus efeitos mais expressivos nas propriedades mecânicas foram o aumento na tenacidade ao impacto e da ductilidade e a redução da tensão limite de escoamento. As demais propriedades mecânicas apresentaram alterações desprezíveis. Também se observou a presença da fase σ nas amostras envelhecidas a 850ºC por 50h, mas em quantidade insuficiente para impactar no comportamento mecânico da liga estudada.
Microstructure evolution and mechanical behavior of a lean duplex stainless steel aged at 475o C.
(2021) Reis, Thompson Júnior Ávila; Santos, Henrique Meckler; Almeida, Eliza Wilk Reis de; Godefroid, Leonardo Barbosa
In this research, the effects of isothermal treatments at 475 ◦C on the microstructure and mechanical properties of a UNS S32304 lean duplex stainless steel were investigated. Samples of the alloy under as received and aged conditions were analyzed by atomic force microscopy and magnetic force microscopy in order to evaluate the ability of these techniques to identify important aspects that characterize microstructural changes caused by aging. The mechanical behavior was evaluated by tensile tests, hardness tests, Charpy impact tests, crack extension resistance tests, force controlled axial fatigue tests and fatigue crack growth rate tests. The fracture surfaces of all tested specimens were analyzed by scanning electron microscopy. The results indicate that the α-phase spinodal decomposition occurred, with a tendency to saturation for a not too long aging time. The analysis by atomic/magnetic force microscopy allowed to identify characteristics regarding the preferential phase dissolution of the α phase that distinguish the alloy in the as received condition from the aged alloy. As a consequence of the formation of the α’ phase, the absorbed impact energy and the fracture toughness of the alloy decreased substantially. On the other hand, the tensile strength and the fatigue resistance increased significantly.
Simulação física de zona termicamente afetada por soldagem em aço microligado com alto nióbio e baixo manganês
(2018) Silva, Filipe Henrique Andrade; Cândido, Luiz Cláudio; Reis, Thompson Júnior Ávila; Cândido, Luiz Cláudio; Barbosa, Ronaldo Antônio Neves Marques; Faria, Geraldo Lúcio de; Reis, Thompson Júnior Ávila
Aços HTP, aliados ao conceito baixo Manganês (0,5% em massa), são considerados de alto desempenho sob condições de ambiente ácido e baixa temperatura pois apresentam dentre várias vantagens um maior controle de segregação central, evitando inclusões alongadas de MnS (locais potenciais de nucleação de trincas por hidrogênio) estrutura homogênea e refinada, além do baixo carbono equivalente. Com o intuito de melhor entender e avaliar a soldabilidade deste material, estudou-se o efeito do aporte térmico na microestrutura, dureza e tenacidade de juntas soldadas de um aço microligado com alto teor de Nb e baixo Mn. Os diferentes aportes térmicos aplicados tiveram como intenção simular condições distintas de severidade empregadas na soldagem de chapas grossas com aplicação “sour service”. Para isso, foram reproduzidos diferentes ciclos térmicos em diferentes corpos de prova objetivando simular a região de crescimento de grãos da zona termicamente afetada (CGZTA) em um simulador termomecânico Gleeble®. Após as simulações foi executada análise em microscópios ótico confocal, ensaio de microdureza Vickers e ensaio de impacto Charpy em diferentes temperaturas abaixo de 0°C e para avaliar alterações microestruturais e influência destas na tenacidade ao impacto e na dureza do material. Os resultados mostraram que a estrutura bainítica obtida foi diferente nos três aportes, com surgimento de ferrita poligonal no maior aporte térmico. O maior valor de dureza medido se deu no menor aporte térmico, no entanto o valor está compreendido na faixa de dureza que indica que o material possui boa resistência por trincamento a frio. A tenacidade ao impacto e dureza tendem a diminuir à medida que se aumenta o aporte térmico em virtude do maior tempo de resfriamento, maior crescimento de grão austenítico consequentemente do surgimento de constituintes de durezas inferiores e menor tenacidade. O menor aporte térmico aplicado foi o que conferiu melhores propriedades de tenacidade ao impacto, mesmo submetido às temperaturas mais baixas estudadas.