Formação de fase sigma em aço inoxidável dúplex SAF 2205 - efeito de rápido aquecimento entre 700 e 900ºC.

Autor: MAURÍCIO MAGALHÃES e-mail: maumagalhaes@yahoo.com.br

Orientador: Prof. Dr. Rodrigo Magnabosco e-mail: rodrmagn@fei.edu.br

Materiais e métodosMaterial em estudo: Aço inoxidável SAF 2205 (UNS S31803).Composição química média:

Tratamento térmico e preparação das amostras:Cinco séries de amostras foram produzidas através de envelhecimento isotérmico a 700ºC, 750ºC, 800ºC, 850ºC e 900ºC, por tempos de 1 a 10 minutos, através de imersão em banho de alumínio fundido, acondicionado em cadinho refratário, no forno Carbolite BFL 18/8 (Figura 1). Os corpos-de-prova metalográficos sofreram lixamento de 220, 320 e 500 mesh e polimento utilizando pasta de diamante de diâmetros 6 m, 3 m, e finalmente 1 m. Para ambas as etapas foi utilizada a politriz automática Struers Abramin (Figura 2).

Caracterização quantitativa da microestrutura:Para caracterização da microestrutura foi realizado ataque de Behara modificado nas amostras polidas. A fração volumétrica de fase sigma foi determinada por estereologia quantitativa após ataque eletrolítico em solução de KOH (10%) realizado no equipamento Struers Lectropol (Figura 3), a 2 Vcc durante um minuto. Na sequência foram submetidas a análise de imagens através do software Qmetals, parte integrante do sistema de análise de imagens LEICA Q500/W, conectado ao microscópio LEICA DMLM (Figura 4). Foram analisados 144 campos por amostra, colhidos seqüencialmente ao longo da seção transversal. A fração volumétrica de ferrita foi obtida com o auxílio de um ferritoscópio Fischer (figura 5). Para verificar a dureza após o envelhecimento foi utilizado o microdurômetro Shimadzu (Figura 6).

Resultados e DiscussãoCaracterização microestrutural:

Conclusões preliminaresNo envelhecimento a 850ºC pode-se constatar que a cinética

de precipitação da fase sigma é muito rápida e que em apenas um minuto há presença de fase sigma, atingindo máximo de 9% de fase sigma em 10 minutos de envelhecimento.

Nas amostras de 800ºC a precipitação de sigma não é tão rápida quanto nas de 850ºC e a mesma forma-se a partir de 3 minutos em pequena fração (0,016%), atingindo no máximo 2% em 10 minutos de envelhecimento.

O aumento da dureza segue o aumento da fração de sigma. Constatou-se que o principal mecanismo de formação de fase

sigma no intervalo de temperaturas e tempos estudado é a precipitação a partir da ferrita.

Agradecimentos: Ao Centro Universitário da FEI pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsa de iniciação científica ao aluno Maurício Magalhães. Ao Prof. Dr. Rodrigo Magnabosco pela orientação e estímulo no decorrer do projeto. Aos técnicos do Laboratório de Materiais pela colaboração. Aos meus pais, irmãos e minha namorada pelo incentivo que me vem sendo dado.

ObjetivosDefinir os mecanismos que governam a formação de fase sigma no aço inoxidável dúplex SAF 2205 em temperaturas variando de 700ºC a 900ºC, por tempos de 1 a 10 minutos, descrevendo as reações de formação, o crescimento de fase sigma e o desenvolvimento das microestruturas associadas a esta fase. O trabalho de caracterização microestrutural se mostra de grande importância uma vez que a formação de fase sigma neste aço é prejudicial tanto às propriedades mecânicas como à resistência a corrosão.

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Departamento de Engenharia Mecânica

Próximas etapasFinalizar a caracterização microestrutural do envelhecimento a

800ºC.Realizar a caracterização microestrutural e quantitativa das

amostras tratadas a 700°C, 750°C e 900°C.Elaboração do relatório final de atividades.

Micrografia 1: Amostra solubilizadaa 1120ºC. Ferrita (escura), austenita (cinza). Ataque: Behara modificado.

Micrografia 2: Envelhecimento por1 minuto a 850ºC. Ataque: KOH, seletivo a fase sigma (0,18%).

Micrografia 3: Envelhecimento por10 minutos a 850ºC. Ataque: KOH,

seletivo a fase sigma (9%).

Micrografia 4: Envelhecimento por 5 minutos a 850ºC. Ferrita (escura), austenita (cinza) e sigma (branca)

(3,3%). Ataque: Behara modificado.

Micrografia 5: Envelhecimento por8 minutos a 850ºC. Ferrita (escura), austenita (cinza) e sigma (branca)

(4,7%). Ataque: Behara modificado.

Micrografia 6: Envelhecimento por10 minutos a 850ºC. Ferrita (escura),

austenita (cinza) e sigma (branca) (9%). Ataque: Behara modificado.

Caracterização quantitativa da microestrutura:

Gráfico 1: Fração volumétrica de sigma em função do tempo de

envelhecimento a 850ºC.

Figura 1 Figura 2 Figura 3

Figura 4 Figura 5 Figura 6

0

24

68

1012

14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Tempo (min)

sig

ma

(%

)

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Tempo (min)

ferr

ita

(%

)

%amostra solub.

240

260

280

300

320

340

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Tempo (min)

Mic

rod

ure

za (

HV

0,5

)

amostra solub.

Gráfico 2: Fração volumétrica deferrita em função do tempo de

envelhecimento a 850ºC.

Gráfico 3: Microdureza em funçãodo tempo de envelhecimento a 850ºC.

Micrografia 7: Comparação das seções transversais da amostra solubilizada (a) e envelhecida a 850°C por 10 minutos (b), mostrando maior formação de sigma em regiões onde a microestrutura de ferrita é mais grosseira. Ataque

eletrolítico: em (a), ácido oxálico 10%; em (b), solução 10% KOH.

(a)

(b)