Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI
http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
Microdureza de fase sigma em aço
inoxidável dúplex SAF 2205
AUTOR: Luciane Emi Oiye
e-mail: [email protected]
Orientador: Prof.Dr.Rodrigo Magnabosco
e-mail: [email protected]
Objetivos
Materiais e métodos
Este trabalho visa definir os mecanismos que governam a formação
de fase sigma no aço inoxidável a temperaturas de 700ºC, 750ºC,
800ºC e 900°C durante períodos de até 1032 horas, descrevendo as
reações de formação e crescimento da fase sigma e o
desenvolvimento das microestruturas. Especificamente, esta etapa
do trabalho visa caracterizar a fase sigma formada através da
determinação desta nas diferentes condições de formação.
O material em estudo, de procedência sueca (Sandvik), foi
adquirido como chapa laminada a quente de 3 mm de
espessura, recebendo posteriormente tratamento térmico de
solubilização a 1120ºC por 30 minutos, atingindo dureza de 256
HB.
A composição química do material
estudado:
Cr
% em peso 22,2
Elemento
Ni
5,7
Mo
2,98
Mn
1,6
Si
0,44
V
0,07
N
C
0,161 0,016
P
S
0,02 0,001
A partir do material solubilizado, foram produzidas quatro séries de amostras através de envelhecimento isotérmico a 700ºC, 750ºC, 800ºC e 900ºC,
por tempos de 10 minutos a 1008 horas. Os corpos-de-prova metalográficos foram submetidos a lixamento até 500 mesh, para em seguida serem
polidos utilizando pasta de diamante de diâmetros 6 m, 3 m e finalmente 1m. Para a revelação da microestrutura utiliza-se o reativo de Behara
modificado, e todas as amostras preparadas metalograficamente são observadas num microscópio LEICA DMLM, identificando as fases presentes.
A fim de comprovar a formação de sigma, além de outras possíveis ocorrências microestruturais que possam acarretar a aumento de dureza (como
a formação de nitretos de cromo e fase chi) mede-se a dureza das amostras, utilizando microdurômetro modelo HMV-2, fabricado por SHIMADZU.
Em cada amostra são efetuadas quarenta medidas, usando escala Vickers com 0,5 kg de carga. Para caracterizar as possíveis diferenças entre a
formação de fase sigma em diferentes temperaturas de envelhecimento, o projeto previa a medição da microdureza desta fase, utilizando o
mesmo microdurômetro. No entanto a fase sigma apresenta tamanho diminuto, o que dificulta a medição, e portanto tal etapa não será executada. A
dureza da fase sigma então será extrapolada a partir da construção de gráficos da dureza em função da fração volumétrica de sigma (medida no
trabalho do bolsista Gustavo Henrique Bolognesi Donato).
Resultados e discussão
dureza (HV 0,5)
500
400
Figura 1. Evolução da dureza
em função da porcentagem de
fase sigma no aço SAF2205 a
850°C. Curva tipo exponencial,
regida pela equação
300
HV = 237.5e0.0103s
200
Micrografia 1. Amostra solubilizada.
Ferrita (escura) e austenita (cinza)
Ataque:Behara modificado
0
Micrografia 2. Amostra envelhecida a
900ºC por 0,67 horas. Ferrita (escura),
austenita (cinza) e sigma (sem ataque)
Ataque: Behara modificado
10
20
30
40
50
60
% sigma
dureza (HV 0,5)
500
Figura 2. Evolução da dureza
em função da porcentagem de
fase sigma no aço SAF2205 a
900°C. Curva tipo exponencial,
regida pela equação
400
300
HV = 265.82e0.009s.
200
Micrografia 3. Amostra envelhecida a 900ºC
por 8 horas. Ferrita (escura), austenita (cinza)
e sigma (sem ataque). Nota-se aumento da
fração volumétrica de fase sigma e diminuição
da fração volumétrica de ferrita Ataque:
Behara modificado
Micrografia 4. Amostra envelhecida a
900ºC por 1032 horas. Austenita
(escura) e sigma (sem ataque). Ataque:
Behara modificado
Conclusão
Até o momento, nota-se uma grande
diferença entre os valores obtidos para a
dureza extrapolada da fase sigma pela lei
exponencial e a dureza encontrada na
literatura (940 HV). As diferenças
encontradas, contudo, deverão ser
analisadas com maior critério.
0
10
20
30
40
50
%sigma
Dureza extrapolada da fase sigma considerando um aço apresentando
100% s, a partir das equações indicadas acima:
Próximas Etapas
Temperatura
Dureza de s (HV)
850ºC
665
900ºC
654
 Efetuar medidas para as amostras submetidas a tratamentos de 800ºC, 750ºC e 700ºC, a fim de se
obter respectivos gráficos da evolução da dureza em função da porcentagem de fase sigma,
extrapolando a dureza da fase sigma, comparando os valores encontrados aos descritos na
literatura, e averiguando a validade da extrapolação aqui conduzida.
 Visto que os valores obtidos para a dureza extrapolada da fase sigma até o momento não equivalem
ao valor apresentado na literatura, inclui-se a este item o estudo do motivo desta diferença e que
parâmetros de medição de dureza deve-se alterar, para se obter um resultado próximo ao apresentado
pela literatura.
Agradecimentos:
 Ao Centro Universitário da FEI pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsa de iniciação científica.
 Ao nosso orientador Prof. Rodrigo Magnabosco pelo apoio e incentivo
 Aos técnicos do LabMat-FEI