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]
Objetivos
Este 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.
Materiais e métodos
Resultados preliminares
Ensaios de tração:
900
90
800
600
500
400
300
Barras de 20mm de diâmetro foram fornecidas na condição solubilizada a
1060ºC por 1 hora, com resfriamento em água.
Ni
Mo
N
C
Mn
Si
P
Limite de escoamento (MPa)
60
50
100
Redução de área (%)
E (GPa)
0
1050
30
1100
1150
Temperatura (ºC)
1200
1050
1250
Fe
Limite de
resistência
(MPa)
Alongamento
total em 25
mm (%)
E
(GPa)
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
180,3 ± 8,8
774,3 ± 8,3
49,7 ± 0,9
Os corpos-de-prova fornecidos para ensaio de tração (usinados segundo a
1200
523,5 ± 22,5
182,6 ± 8,7
ASTM E8M-04) foram solubilizados a 1100ºC, 1150ºC, 1200ºC por 2 horas e
794,2 ± 14,8
46,1 ± 2,4
resfriados em água, buscando-se diferentes frações volumétricas de ferrita Caracterização Microestrutural:
na estrutura do aço.
82,3 ± 0,7
3,15
0,178 0,015
0,76
0,45
0,020 0,005
Balanço
1150
1200
1250
Gráfico 2: Ductilidade em função da temperatura de solubilização do aço em estudo.
Limite de
escoamento
(MPa)
5,40
1100
Temperatura (ºC)
Temperatura
de
solubilização
(ºC)
22,21
A.Total em 25 mm (%)
40
Limite de resistência (MPa)
Gráfico 1: Resistência Mecânica (limite de escoamento, resistência) e rigidez em função
da temperatura de solubilização do aço em estudo.
S
70
200
Composição química média (%massa) do material em estudo:
Cr
80
700
Propriedades mecânicas
Departamento de Engenharia Química
Propriedades mecânicas
www.fei.edu.br
Redução
de área (%)
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.
74,9 ± 0,9
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).
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.
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
1150
52,9 ± 2,9
47,1 ± 2,9
1200
57,8 ± 3,4
42,2 ± 3,4
Temperatura
de
solubilização
(ºC)
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.
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
43,2 ± 3,0
1100
52,55 ± 3,92
47,45 ± 3,92
57,1 ± 3,60
42,90 ± 3,60
57,9 ± 1,5
42,1 ± 1,5
1150
53,20± 2,82
46,80 ± 2,82
58,40 ± 1,08
41,60 ± 1,08
60,9 ± 0,62
39,1 ± 0,62
1200
58,75 ± 3,37
41,25 ± 3,37
61,2 ± 0,52
38,80 ± 0,52
65
Fração volumétrica de ferrita (%)
64
Figura 1: Máquina universal de
ensaios MTS.
Figura 2: Politriz automática
Struers Abramin.
Fração volumétrica de ferrita (%)
62
60
58
56
54
52
60
55
50
45
40
50
48
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
1200
1250
LEICA
Ferritoscópio
Gráfico 3:Fração volumétrica de ferrita no trecho transversal obtida por estereologia
quantitativa e pelo ferristoscópio em função da temperatura de solubilização.
35
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
1200
1250
LEICA
Ferritoscópio
Gráfico 4:Fração volumétrica de ferrita no trecho longitudinal obtida por estereologia
quantitativa e pelo ferristoscópio em função da temperatura de solubilização.
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.
Figura 3: Microscópio LEICA
DMLM e analisador de imagens
LEICA Q500/W.
Figura 4: Ferritoscópio Fischer
MP30.
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.
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.