Influência da fração volumétrica de ferrita nas propriedades mecânicas e de resistência a corrosão por pite do aço UNS

S31803 (SAF 2205).Autora: Talita Filier Fontes – talitafilier@terra.com.br

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

Materiais e métodos

Resultados preliminaresEnsaios de tração:

Conclusões: Frações volumétricas crescentes de ferrita tornam o material menos dúctil

e mais resistente mecanicamente. Espera-se ainda a caracterização da resistência à corrosão por pite em

função da fração volumétrica de ferrita.

Agradecimentos: Ao Centro Universitário da FEI pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsa de iniciação científica a aluna Talita Filier Fontes. Aos meus familiares pelo apoio e incentivo que estão sempre me dando. Ao Prof. Dr. Rodrigo Magnabosco pela orientação, apoio e incentivo durante todo o projeto.

ObjetivosEste projeto tem como objetivo estudar a influência da fração volumétrica de ferrita nas propriedades mecânicas e na resistência à corrosão por pite do aço dúplex UNS S31803 solubilizado entre 1060ºC e 1200ºC, realizando-se para tal ensaios de tração e de polarização potenciodinâmica cíclica em solução de 0,6M de NaCl.

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Departamento de Engenharia Química

Próximas etapas: Avaliar tamanho dos grãos de ferrita e austenita das diferentes condições de solubilização. Ensaios de polarização cíclica em solução 0,6M de NaCl, verificando se as diferentes microestruturas afetam o comportamento à corrosão por pite.

Barras de 20mm de diâmetro foram fornecidas na condição solubilizada a 1060ºC por 1 hora, com resfriamento em água.

Composição química média (%massa) do material em estudo:

Cr Ni Mo N C Mn Si P S Fe

22,21 5,40 3,15 0,178 0,015 0,76 0,45 0,020 0,005 Balanço

Os corpos-de-prova fornecidos para ensaio de tração (usinados segundo a ASTM E8M-04) foram solubilizados a 1100ºC, 1150ºC, 1200ºC por 2 horas e resfriados em água, buscando-se diferentes frações volumétricas de ferrita na estrutura do aço.

Ensaios de tração: Ensaios de tração foram conduzidos em uma máquina MTS universal ( Figura 1), utilizando-se um extensômetro de comprimento útil de 25 mm até 3% de deformação.

Caracterização Microestrutural: Os corpos-de-prova metalográficos (seções transversal e longitudinal) sofreram etapas de lixamento com granulações #220, #320 e #500, e etapas de polimento com pasta de diamante de 6 m, 3 m, e 1 m, conduzidos em uma politriz automática Struers Abramin (Figura 2). Para a caracterização microestrutural foi realizado o ataque Behara modificado (cuja composição é 20mL de HCl, 80 mL de água destilada e deionizada, 1 g de metabissulfito de potássio e 2 g de bifluoreto de amônio) durante 15 segundos de imersão.

Todas as amostras foram observadas num microscópio LEICA DMLM (Figura 3) para identificação das fases presentes e quantificação das mesmas via estereologia quantitativa, a quantificação da fração volumétrica de ferrita também foi feita através de um ferritoscópio FISCHER modelo MP30 (Figura 4).

Figura 1: Máquina universal de ensaios MTS.

Figura 2: Politriz automática Struers Abramin.

Figura 3: Microscópio LEICA DMLM e analisador de imagens

LEICA Q500/W.

Figura 4: Ferritoscópio Fischer MP30.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1050 1100 1150 1200 1250Temperatura (ºC)

Pro

pri

edad

es m

ecân

icas

Limite de escoamento (MPa)

Limite de resistência (MPa)

E (GPa)

Gráfico 1: Resistência Mecânica (limite de escoamento, resistência) e rigidez em função da temperatura de solubilização do aço em estudo.

30

40

50

60

70

80

90

1050 1100 1150 1200 1250

Temperatura (ºC)

Pro

pri

edad

es m

ecân

icas

A.Total em 25 mm (%)

Redução de área (%)

Gráfico 2: Ductilidade em função da temperatura de solubilização do aço em estudo.

Temperatura de

solubilização (ºC)

Limite de escoamento

(MPa)

Limite de resistência

(MPa)

Alongamento total em 25

mm (%)

E (GPa)

Redução de área (%)

1060 532,4 ± 7,4 765,2 ± 8,4 54,6 ± 3,1 189,2 ± 11,0 83,2 ±1,4

1100 463,2 ± 19,7 769,6 ± 4,8 55,4 ± 4,2 85,5 ± 10,5 83,5 ± 0,4

1150 503,5 ± 17,3 774,3 ± 8,3 49,7 ± 0,9 180,3 ± 8,8 82,3 ± 0,7

1200 523,5 ± 22,5 794,2 ± 14,8 46,1 ± 2,4 182,6 ± 8,7 74,9 ± 0,9

Caracterização Microestrutural:

Temperatura de

solubilização (ºC)

Trecho Longitudinal (Ferristocópio)

Trecho Transversal (Ferritoscópio)

% α % γ % α % γ

1060 41,8 ± 3,3 58,2 ± 3,3 51,40 ± 1,1 48,6 ± 1,1

1100 51,9 ± 3,7 48,1 ± 3,7 56,8 ± 3,0 43,2 ± 3,0

1150 52,9 ± 2,9 47,1 ± 2,9 57,9 ± 1,5 42,1 ± 1,5

1200 57,8 ± 3,4 42,2 ± 3,4 60,9 ± 0,62 39,1 ± 0,62

Temperatura de

solubilização (ºC)

Trecho Longitudinal (Estereologia quantitativa)

Trecho Transversal (Estereologia quantitativa)

% α % γ % α % γ

1060 42,41 ± 3,8 57,59 ± 3,8 52,25 ± 1,4 47,75 ± 1,4

1100 52,55 ± 3,92 47,45 ± 3,92 57,1 ± 3,60 42,90 ± 3,60

1150 53,20± 2,82 46,80 ± 2,82 58,40 ± 1,08 41,60 ± 1,08

1200 58,75 ± 3,37 41,25 ± 3,37 61,2 ± 0,52 38,80 ± 0,52

48

50

52

54

56

58

60

62

64

1050 1100 1150 1200 1250

Temperatura (ºC)

Fra

çã

o v

olu

mé

tric

a d

e f

err

ita

(%

)

LEICA Ferritoscópio

35

40

45

50

55

60

65

1050 1100 1150 1200 1250

Temperatura (ºC)

Fraç

ão v

olum

étri

ca d

e fe

rrita

(%)

LEICA Ferritoscópio

Nota-se que a ductilidade diminui e que a resistência mecânica aumenta com temperaturas crescentes de solubilização, devido à maior fração volumétrica de ferrita observada.

Nota-se o aumento das bandas de ferrita e austenita com o aumento da temperatura de solubilização, no entanto o alinhamento na longitudinal e a homogeneidade da estrutura ficam inalterados com o aumento da temperatura de solubilização.

Micrografia 1: Amostra longitudinal solubilizada à 1060 ºC. Ferrita escura, austenita clara.

Micrografia 2: Amostra transversal solubilizada à 1060 ºC. Ferrita escura, austenita clara.

Micrografia 3: Amostra longitudinal solubilizada à 1200 ºC. Ferrita escura, austenita clara.

Micrografia 4: Amostra transversal solubilizada à 1200 ºC. Ferrita escura, austenita clara.

Gráfico 3:Fração volumétrica de ferrita no trecho transversal obtida por estereologia quantitativa e pelo ferristoscópio em função da temperatura de solubilização.

Gráfico 4:Fração volumétrica de ferrita no trecho longitudinal obtida por estereologia quantitativa e pelo ferristoscópio em função da temperatura de solubilização.