Efeito de tratamentos isotérmicos às temperaturas de 475ºC e 850ºC na microestrutura e na resistência à fadiga de um aço inoxidável duplex UNS S32304.

Abstract

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.