Efeito da fração da fase sigma sobre o desempenho mecânico em tração e em desgaste de tubos formadores de espiras de aço inoxidável duplex UNS S32750 utilizados em laminação de fio máquina.

Abstract

Tubos formadores de espiras são componentes essenciais no processo de laminação de fio máquina. Eles são responsáveis por modificar a geometria do fio de seção longitudinal reta para helicoidal em velocidades de até 125m/s possibilitando a formação de bobinas que otimizam o armazenamento e o transporte do produto. Estes tubos trabalham em temperaturas na faixa de 850°C a 950°C, sendo fabricados em aços com características muito específicas no que diz respeito à evolução microestrutural e desempenho em desgaste, sendo o aço inoxidável duplex UNS S32750 um destaque atual. Entretanto, na indústria há constantes relatos de falhas por desgaste prematuro dos tubos, nos quais identificam-se canais irregulares formados pelo contato do fio máquina com a superfície interna do tubo. Na região de contato, o tubo é continuamente termicamente tratado e há potencial para aumento da fração de fases intermetálicas, em especial a fase sigma. Consequentemente, ocorre aumento da dureza local, da resistência ao desgaste e dificulta-se a nucleação de trincas. Por outro lado, a formação da fase sigma provoca queda da resistência à corrosão, da tenacidade à fratura e da resistência ao crescimento de trincas. Neste contexto, este trabalho se propôs a realizar uma análise de falha de um tubo formador de espiras que falhou prematuramente em serviço, incluindo uma avaliação das características microestruturais, dureza e perfis de desgaste do tubo estudado, comparando com tubos de bom desempenho. Verificou-se que o canal inicialmente formado no tubo tem uma relação direta com o desempenho do mesmo, assim como as propriedades mecânicas tais como limite de resistência, dureza e taxa de desgaste, que são muito influenciadas pela temperatura e pelo intervalo de tempo pelo qual a superfície de contato do tubo é termicamente tratada. A partir de uma microestrutura inicialmente solubilizada, verificou-se uma significativa aderência entre a simulação computacional e os resultados experimentais no que tange à cinética de precipitação de fase sigma a 850°C e 950°C. Desta forma, pode-se perceber que estas alterações microestruturais que ocorrem nos primeiros min de operação são fundamentais para garantir o bom desempenho do mesmo.