Efeito de pequena fração volumétrica de fase sigma nacorrosão por pite do aço inoxidável UNS S31803.

Autor: MAURÍCIO MAGALHÃES maumagalhaes@yahoo.com.br

Orientador: Prof. Dr. Rodrigo Magnabosco rodrmagn@fei.edu.br

Materiais e métodosMaterial em estudo: Aço inoxidável UNS S31803 (SAF 2205). Composição química média:

Tratamento térmico e preparação das amostrasQuatro 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).

Caracterização quantitativa da microestruturaPara 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.

Resultados e Discussão

ConclusõesO 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.

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 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.

ObjetivosVerificar 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.

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Departamento de Engenharia Mecânica

Micrografia 1: Envelhecimento por 1 minuto a 850ºC. Ataque: KOH, seletivo a fase sigma (0,18%).

Micrografia 2: Envelhecimento por 5 minutos a 850ºC. Ferrita (escura), austenita (cinza) e sigma (branca)

(3,3%). Ataque: Behara modificado.

Micrografia 3: Envelhecimento por8 minutos a 850ºC. Ferrita (escura), austenita (cinza) e sigma (branca)

(4,7%). Ataque: Behara modificado.

Figura 1 Figura 2 Figura 3

Figura 6Figura 4 Figura 5

(a)

(b)

Micrografia 4: Superfície da amostra após ensaio de polarização cíclica. Amostra envelhecida a 850ºC por 1

minuto. Luz polarizada.

Micrografia 5: Superfície da amostra após ensaio de polarização cíclica. Amostra envelhecida a 850ºC por 5

minutos. Luz polarizada.

Micrografia 6: Superfície da amostra após ensaio de polarização cíclica. Amostra envelhecida a 850ºC por 8

minutos.

-600

-100

400

900

1400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9Tempo de envelhecimento (min)

Po

ten

ciai

s (m

VE

CS

)

E* Epite Eprot

-400-200

0200400600800

100012001400

1E-10 1E-09 1E-08 1E-07 1E-06 1E-05 1E-04 1E-03 1E-02

densidade de corrente (A/cm2)

pote

ncia

l (m

V, E

CS)

Eprot

Ecor

Epite

-700-500-300-100100300500700900

110013001500

1E-08 1E-07 1E-06 1E-05 1E-04 1E-03 1E-02

densidade de corrente (A/cm2)

pote

ncia

l (m

V, E

CS)

Ecor

Eprot

Epite

-600-400-200

0200400600800

100012001400

1E-09 1E-08 1E-07 1E-06 1E-05 1E-04 1E-03 1E-02

densidade de corrente (A/cm2)

pote

ncia

l (m

V, E

CS)

EcorrEprot

Epite

Gráfico 1: Curva de polarização cíclica em 3,5% NaCl, para a

amostra envelhecida por 1 minuto a 850ºC.

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.

Gráfico 4: Fração volumétrica de ferrita, austenita e fase sigma em função do tempo de envelhecimento a 850ºC.

Gráfico 5: Potenciais de corrosão (E*), pite (Epite) e proteção (Eprot) em função do tempo de envelhecimento

nas amostras tratadas a 850ºC.

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tempo de envelhecimento (min)

Fra

ção

Vo

lum

étri

ca d

e fe

rrit

a e

aust

enit

a (%

)

0

2

4

6

8

Fra

ção

Vo

lum

étri

ca d

e si

gm

a (%

)

Ferrita Austenita Sigma