Efeito de pequena fração volumétrica de fase sigma na
corrosão por pite do aço inoxidável UNS S31803.
Autor: MAURÍCIO MAGALHÃES
[email protected]
Orientador: Prof. Dr. Rodrigo Magnabosco
www.fei.edu.br
[email protected]
Departamento de Engenharia Mecânica
Objetivos
Resultados e Discussão
1500
1300
1100
900
700
500
300
100
-100
-300
-500
-700
1E-08
Eprot
Ecor
1E-07
Caracterização quantitativa da microestrutura
Para caracterização da microestrutura foi realizado ataque
de Behara modificado nas amostras polidas. A fração
volumétrica de fase sigma foi determinada por
estereologia quantitativa após ataque eletrolítico em
solução de KOH (10%) realizado no equipamento Struers
Lectropol (Figura 3), a 2 Vcc durante um minuto. Na
sequência foram submetidas a análise de imagens através
do software Qmetals. A fração volumétrica de ferrita foi
obtida com o auxílio de um ferritoscópio Fischer (figura
4). Para verificar a dureza após o envelhecimento foi
utilizado o microdurômetro Shimadzu (Figura 5). Os
ensaios de polarização cíclica foram conduzidos em um
potenciostato modelo Voltalab 10 (figura 6), em solução de
3,5% NaCl, após 5 minutos de imersão.
Gráfico 1: Curva de polarização
cíclica em 3,5% NaCl, para a
amostra envelhecida por 1 minuto a
850ºC.
1E-05
1E-04
1E-03
1E-02
densidade de corrente (A/cm 2)
Gráfico 2: Curva de polarização
cíclica em 3,5% NaCl, para a
amostra envelhecida por 5 minutos a
850ºC.
Gráfico 3: Curva de polarização
cíclica em 3,5% NaCl, para a
amostra envelhecida por 8 minutos a
850ºC.
(a)
Micrografia 4: Superfície da amostra
após ensaio de polarização cíclica.
Amostra envelhecida a 850ºC por 1
minuto. Luz polarizada.
Fração Volumétrica de
ferrita e austenita (%)
Quatro séries de amostras foram produzidas através de
envelhecimento isotérmico a 850ºC, por tempos de 1 a 8
minutos, através de imersão em banho de alumínio
fundido, acondicionado em cadinho refratário, no forno
Carbolite BFL 18/8 (Figura 1). Os corpos-de-prova
metalográficos sofreram lixamento de 220, 320 e 500 mesh
e polimento utilizando pasta de diamante de diâmetros 6
m, 3 m, e finalmente 1 m. Para ambas as etapas foi
utilizada a politriz automática Struers Abramin (Figura 2).
1E-06
1400
1200
Epite
1000
800
600
400
200
Eprot
Ecorr
0
-200
-400
-600
1E-09 1E-08 1E-07 1E-06 1E-05 1E-04 1E-03 1E-02
densidade de corrente (A/cm 2)
densidade de corrente (A/cm 2)
Tratamento térmico e preparação das amostras
Micrografia 3: Envelhecimento por
8 minutos a 850ºC. Ferrita (escura),
austenita (cinza) e sigma (branca)
(4,7%). Ataque: Behara modificado.
Epite
Micrografia 5: Superfície da amostra
após ensaio de polarização cíclica.
Amostra envelhecida a 850ºC por 5
minutos. Luz polarizada.
70
8
60
6
50
4
40
30
2
20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Tempo de envelhecimento (min)
Ferrita
Austenita
Micrografia 6: Superfície da amostra
após ensaio de polarização cíclica.
Amostra envelhecida a 850ºC por 8
minutos.
(b)
1400
Sigma
Gráfico 4: Fração volumétrica de ferrita, austenita e fase
sigma em função do tempo de envelhecimento a 850ºC.
Potenciais (mVECS)
2205). Composição química média:
1400
1200
Epite
1000
800
600
400
Eprot
200
0
-200
Ecor
-400
1E-10 1E-09 1E-08 1E-07 1E-06 1E-05 1E-04 1E-03 1E-02
Fração Volumétrica de
sigma (%)
Material em estudo: Aço inoxidável UNS S31803 (SAF
potencial (mV, ECS)
Materiais e métodos
Micrografia 2: Envelhecimento por 5
minutos a 850ºC. Ferrita (escura),
austenita (cinza) e sigma (branca)
(3,3%). Ataque: Behara modificado.
potencial (mV, ECS)
Micrografia 1: Envelhecimento por 1
minuto a 850ºC. Ataque: KOH,
seletivo a fase sigma (0,18%).
potencial (mV, ECS)
Verificar a influência na resistência a corrosão por pite do
aço UNS S31803 de frações volumétricas de fase sigma
inferiores a 10%, obtidas por envelhecimento isotérmico a
850ºC por tempos de até 8 minutos, determinando qual a
máxima fração volumétrica de fase sigma admissível, ou
seja, a que não comprometa a resistência a corrosão por
pite.
900
400
-100
-600
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Tempo de envelhecimento (min)
E*
Epite
Eprot
Gráfico 5: Potenciais de corrosão (E*), pite (Epite) e
proteção (Eprot) em função do tempo de envelhecimento
nas amostras tratadas a 850ºC.
Conclusões
O principal mecanismo de formação de fase sigma nas
amostras envelhecidas é a decomposição eutetóide da
ferrita, gerando também austenita secundária.
A tendência a formar pites aumenta quanto mais alta for a
formação de fase sigma, ou seja, quanto maior for o tempo
de envelhecimento.
Figura 1
Figura 4
Figura 2
Figura 5
Figura 3
Figura 6
Frações volumétricas de fase sigma inferiores a 5% não
comprometem o potencial de pite e o de corrosão.
Contudo, pode-se observar vários picos de densidade de
corrente, o que indica tentativas de quebra da película
passiva, em possíveis locais de nucleação de pites que se
repassivam.
Em relação aos potenciais de proteção (Eprot) observa-se
que o mesmo cai, mostrando que quanto maior é o tempo
de envelhecimento, maior é a dificuldade de repassivação
da amostra após a formação de pites.
Agradecimentos


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Ao Centro Universitário da FEI pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsa de iniciação científica ao aluno Maurício Magalhães.
Ao Prof. Dr. Rodrigo Magnabosco pela orientação e estímulo no decorrer do projeto.
Aos técnicos do Laboratório de Materiais pela colaboração.
Aos meus pais, irmãos e minha namorada pelo incentivo que me vem sendo dado.