Autora: Talita Filier Fontes – [email protected]
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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 – [email protected]
Orientador: Prof. Dr. Rodrigo Magnabosco - [email protected]
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.
www.fei.edu.br
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.