Microdureza de fase sigma em aço inoxidável dúplex SAF 2205

AUTOR: Luciane Emi Oiye Orientador: Prof.Dr.Rodrigo Magnabosco e-mail: luciane_oiye@hotmail.com e-mail: rodrmagn@fei.edu.br

Materiais e métodos

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.

Resultados e discussão

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

Objetivos

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.

Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI

http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm

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 1m. 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).

Micrografia 1. Amostra solubilizada. Ferrita (escura) e austenita (cinza)

Ataque:Behara modificado

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 2. Amostra envelhecida a 900ºC por 0,67 horas. Ferrita (escura),

austenita (cinza) e sigma (sem ataque) Ataque: Behara modificado

Micrografia 4. Amostra envelhecida a 900ºC por 1032 horas. Austenita

(escura) e sigma (sem ataque). Ataque: Behara modificado

Elemento Cr Ni Mo Mn Si V N C P SA composição química do material estudado:

% em peso 22,2 5,7 2,98 1,6 0,44 0,07 0,161 0,016 0,02 0,001

200

300

400

500

0 10 20 30 40 50 60

%sigma

du

reza

(H

V 0

,5)

Figura 1. Evolução da dureza em função da porcentagem de fase sigma no aço SAF2205 a

850°C. Curva tipo exponencial, regida pela equação

HV = 237.5e0.0103

200

300

400

500

0 10 20 30 40 50

%sigma

du

reza

(HV

0,5

)

Figura 2. Evolução da dureza em função da porcentagem de fase sigma no aço SAF2205 a

900°C. Curva tipo exponencial, regida pela equação HV = 265.82e0.009.

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.

Próximas EtapasConclusãoAté 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.

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.

Temperatura 850ºC 900ºCDureza de (HV) 665 654

Dureza extrapolada da fase sigma considerando um aço apresentando 100% , a partir das equações indicadas acima: