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Title: Efeito do processamento térmico nas transformações de fase ferrita-austenita em um aço inoxidável duplex do tipo UNS S32304.
Authors: Magalhães, Charles Henrique Xavier Morais
metadata.dc.contributor.advisor: Faria, Geraldo Lúcio de
Lagoeiro, Leonardo Evangelista
Keywords: Taxa de resfriamento
Física estatística
Issue Date: 2017
metadata.dc.contributor.referee: Faria, Geraldo Lúcio de
Castro, Geovane Martins de
Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo
Cândido, Luiz Cláudio
Citation: MAGALHÃES, Charles Henrique Xavier Morais. Efeito do processamento térmico nas transformações de fase ferrita-austenita em um aço inoxidável duplex do tipo UNS S32304. 2017. 97 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.
Abstract: Os Aços Inoxidáveis Duplex (AID’s) são ligas metálicas bifásicas constituídas por frações aproximadamente iguais de ferrita e austenita. Geralmente, devido ao processo de laminação, essas ligas apresentam uma microestrutura bandeada, lamelas alternadas de austenita e ferrita. As propriedades mecânicas e de corrosão dos AID’s dependem de um balanço ideal das fases austenita e ferrita e da ausência de precipitados como os nitretos de cromo. Essa microestrutura desejável pode ser bastante modificada se a liga for submetida a um processamento térmico. Tendo em vista tais alterações que podem ocorrer durante um processamento térmico e a necessidade de compreensão do papel de cada variável envolvida, a liga UNS S32304 (AID classificado como “lean” uma vez que não contém adições significativas de molibdênio) foi escolhida para este estudo. Portanto, nesse trabalho objetivou-se avaliar o efeito de variáveis de processamento térmico nas transformações de fase ferrita-austenita submetendo-se o AID “2304” a diferentes ciclos térmicos em um dilatômetro de têmpera. Para a caracterização e análise dos resultados, utilizou-se as técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Os resultados mostraram que a 1300°C, por um tempo de 10min, toda a austenita foi dissolvida e os grãos ferríticos cresceram grosseiramente levando a uma extensiva precipitação de nitretos de cromo durante o resfriamento. A temperatura de 1250°C (10min) não levou à completa ferritização da microestrutura; o aumento da taxa de resfriamento, a partir da microestrutura completamente ferritizada, conduziu a um aumento na taxa de nucleação de austenita e também a um aumento na fração final de austenita. Durante resfriamento, em linhas gerais, pode-se afirmar que a austenita nucleia e cresce na seguinte sequência temporal: austenita alotriomórfa delimitando os contornos de grãos ferríticos, austenita de Widmanstätten e austenita intragranular; o aumento da taxa de resfriamento (a partir do estado completamente ferritizado) eleva o grau de superresfriamento, o que favorece a taxa de nucleação de austenita, mas prejudica o seu crescimento em temperaturas elevadas; a fração final de austenita será maior se a austenita não for completamente dissolvida durante a etapa de aquecimento. Nesse caso, a austenita será reformada a partir das lamelas de austenita não dissolvidas; a fração final de austenita, independentemente da taxa de resfriamento e da condição inicial da microestrutura segue, em função da temperatura, a mesma tendência proposta pelo equilíbrio termodinâmico.
metadata.dc.description.abstracten: Duplex Stainless Steels (DSS's) are biphasic metal alloys consisting of approximately equal fractions of ferrite and austenite. Generally, due to the hot rolling process, these alloys have a banded microstructure, alternating austenite and ferrite lamellaes. The mechanical and corrosion properties of the AID’s depend on an ideal balance of austenite and ferrite phases and the absence of precipitates such as chromium nitrides. This desired microstructure can be strongly modified if the alloy is subjected to heat processing. Considering such changes that may occur during heat processing and the need to understand the effects of each variable involved, the UNS S32304 alloy (DSS classified as “lean” since it does not contain significant molybdenum additions) was chosen for this study. Therefore, the objective of this work was to evaluate the effect of heat processing variables on the ferrite-austenite phase transformations by subjecting the AID "2304" to different heating cycles in a quench dilatometer. The techniques of optical microscopy (OM), transmission electron microscopy (TEM) and backscattered electron diffraction (EBSD) were used aiming to characterize the heat processed samples. The results showed that at 1300°C, for a time of 10min, all the austenite was dissolved and the ferritic grains grew coarsely leading to an extensive precipitation of chromium nitrides during the cooling. The temperature of 1250°C (10min) did not lead to a complete ferritization of the microstructure. In general, it was possible to observ that the increase of the cooling rate, from the fully ferritized microstructure, leads to an increase in the austenite nucleation rate and also to an increase in the austenite final fraction. The austenite nucleates and grows in the following temporal sequence: alotriomorphic austenite delimiting the ferritic grain boundaries, Widmanstätten and intragranular austenite; increasing the cooling rate (from the fully ferritized state) raises the undercooling degree, which favors the austenite nucleation rate but impairs growth at elevated temperatures; the final fraction of austenite will be higher if the austenite is not completely dissolved during the heating step. In this case, the austenite will be reformed from the undissolved austenite lamellae; the final fraction of austenite, regardless of the cooling rate and initial condition of the microstructure follows, as a function of temperature, the same tendency proposed by the thermodynamic equilibrium.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/8151
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 03/07/2017, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.
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