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Aluminum-magnesium alloy (AA5083-H116) is primarily designed for marine applications such as in ship hulls and deckhouses. Its excellent combination of physical and mechanical properties makes it useful for other applications such as aircraft construction, military equipment and vehicles and automobiles.<p>This study investigated the effect of time and temperature of sensitization on the mechanical and chemical properties of AA5083-H116 such as tensile strength, yield strength and susceptibility to intergranular corrosion (IGC). Test specimens were sensitized at various temperatures (80oC, 100oC, 175oC and 200oC) for up to 672 h (4 weeks). Microhardness measurements, tensile testing, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectrometry (EDS), inductively coupled plasma/mass spectrometry (ICP/MS) and nitric acid mass loss tests (NAMLT) were used to evaluate these effects. <p>The results obtained show that the mechanical properties of AA5083-H116 deteriorated with increasing sensitization temperature and time. The adverse effect on these properties was attributed to reduction in dislocation density and recrystallization at higher temperatures. The as-received specimens and those sensitized at 80oC showed no susceptibility to IGC. However, at higher sensitization temperatures and longer resident times, resistance to IGC decreased dramatically. The reduction in IGC resistance was attributed to precipitation of secondary phases along the grain boundaries.

Aluminum-magnesium alloy (AA5083-H116) is primarily designed for marine applications such as in ship hulls and deckhouses. Its excellent combination of physical and mechanical properties makes it useful for other applications such as aircraft construction, military equipment and vehicles and automobiles.<p>This study investigated the effect of time and temperature of sensitization on the mechanical and chemical properties of AA5083-H116 such as tensile strength, yield strength and susceptibility to intergranular corrosion (IGC). Test specimens were sensitized at various temperatures (80oC, 100oC, 175oC and 200oC) for up to 672 h (4 weeks). Microhardness measurements, tensile testing, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectrometry (EDS), inductively coupled plasma/mass spectrometry (ICP/MS) and nitric acid mass loss tests (NAMLT) were used to evaluate these effects. <p>The results obtained show that the mechanical properties of AA5083-H116 deteriorated with increasing sensitization temperature and time. The adverse effect on these properties was attributed to reduction in dislocation density and recrystallization at higher temperatures. The as-received specimens and those sensitized at 80oC showed no susceptibility to IGC. However, at higher sensitization temperatures and longer resident times, resistance to IGC decreased dramatically. The reduction in IGC resistance was attributed to precipitation of secondary phases along the grain boundaries.

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Estágio realizado na DuritCast e orientado pelo Eng. António Esteves / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

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Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elementos pre-textuais.pdf: 67551 bytes, checksum: e2f4918c24aa245b8e48c363968398b9 (MD5) Previous issue date: 2006-10-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / It is well known that the element copper, even with an impurity level less than 0,3% modifies substancially the susceptibility to intergranular corrosion in alloys of commercial denomination 356 (nominal composition Al7Si0,3Mg). This paper aims to evaluate the influence of variations in the content of the element copper and the effect of thermal treatment of solubilization on the tendency to intergranular corrosion in samples of alloys of commercial denomination 356 and the Al-Cu system alloys melted in permanent moulds. The alloys were produced using an induction electric oven and involving contents of the element copper as impurity as well as alloy element. Samples were evaluated in fusion and heat treatment conditions utilizing six hours of heating in temperatures of approximately 540 ± 10ºC, and then a fast cooling in water so that the solid solution obtained be maintained in room temperature. The resistance to corrosion was evaluated by the decrease of mass after the samples were subjected to intergranular corrosion tests carried out according to the ASTM G110-92 norm. The results obtained indicate a strong influence of the element copper on the increase of the tendency to corrosion in the investigated alloys, and alterations in this behavior in the comparisons between the fusion and the solubilized conditions. / Trabalhos anteriores mostraram que o elemento cobre, mesmo num teor de impureza (menos de 0,3%Cu), altera substancialmente a suscetibilidade à corrosão intergranular nas ligas de denominação comercial 356 (composição nominal Al7Si0,3Mg). Este trabalho tem por objetivo avaliar a influência de variações nos teores do elemento cobre e o efeito do tratamento térmico de solubilização sobre a tendência à corrosão intergranular em amostras das ligas de denominação comercial 356 e das ligas do sistema Al-Cu fundidas em moldes permanentes. As ligas foram fabricadas usando forno elétrico à indução e envolvendo teores do elemento cobre tanto como impureza quanto como elemento de liga. Foram avaliadas amostras na condição bruta de fusão e solubilizadas utilizando seis horas de aquecimento, após a passagem deste período numa temperatura aproximada de 540 ± 10ºC, um resfriamento rápido em água foi feito para manter na temperatura ambiente, a solução sólida obtida à alta temperatura. A resistência à corrosão foi avaliada através da perda em massa após as amostras terem sido submetidas a ensaios de corrosão intergranular realizados de acordo com a norma ASTM G110-92. Os resultados obtidos indicam uma forte influência do elemento cobre sobre o aumento da tendência à corrosão nas ligas investigadas, e alterações nesse comportamento nas comparações entre as condições brutas de fusão e solubilizadas.

Os aços inoxidáveis ferríticos são susceptíveis à corrosão intergranular após resfriamento rápido a partir de 950°C. A teoria de empobrecimento no teor de cromo nas vizinhanças do carboneto e/ou nitreto, precipitados nos contornos de grão, é o mecanismo mais aceito para descrever este fenômeno. O presente trabalho avalia o efeito dos tratamentos isotérmicos na resistência à corrosão intergranular do aço inoxidável ferrítico UNS S43000, utilizando o método de reativação eletroquímica potenciodinâmica na versão ciclo duplo (DL-EPR). As amostras foram solubilizadas a 1200°C e posteriormente tratadas isotermicamente a temperaturas entre 500°C e 700°C, por tempos de 5 minutos a 16 horas. O ensaio DL-EPR foi realizado em solução 0,5M H2SO4 com velocidade de varredura de 1,67 mV/s. As amostras foram examinadas em microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura após ensaio DL-EPR, Práticas W e X da norma ASTM A763 e ataque metalográfico com reagente Vilella. Foram obtidos diferentes valores de grau de sensitização em função do tempo de tratamento isotérmico. Análises por difração de raios X, sobre resíduos extraídos quimicamente identificaram precipitação de nitretos e de carbonetos de cromo, Cr2N e Cr23C6, respectivamente. As temperaturas de 550°C e 600°C mostraram dois máximos de grau de sensitização em função do tempo, por isso este processo de sensitização foi denominado de dupla sensitização. A partir dos resultados obtidos: grau de sensitização DL-EPR, exame microestrutura e difração de raios X, o presente trabalho propõe o seguinte mecanismo para explicar a dupla sensitização: (Etapa 1) no resfriamento da temperatura de solubilização são precipitados nos contornos de grão fases ricas em cromo; (Etapa 2) os tratamentos isotérmicos geram uma fina precipitação de Cr2N nos contornos de grão sobre os precipitados formados na Etapa 1; (Etapa 3) esses precipitados são posteriormente dissolvidos o que permite (Etapa 4) uma nova precipitação de Cr2N e Cr23C6 nos contornos de grão e (Etapa 5) finalmente temse o processo de crescimento, coalescimento e recuperação final. A recuperação total da resistência à corrosão intergranular foi obtida após tratamentos isotérmicos realizados a 650°C por tempos maiores que 20 minutos e a 700°C a partir de 5 minutos. O trabalho confirma que tanto os fenômenos de precipitação, sensitização e recuperação são controlados 5 pela difusão do cromo na ferrita. Tal confirmação foi possível a partir de análises da solução da segunda lei de Fick e gráficos de Arrhenius, construídos a partir do ensaio DL-EPR e dos exames microestruturais, os quais indicaram uma energia de ativação de precipitação com valor de 255 kJ/mol (219 kJ/mol é o valor da energia de ativação para difusão do cromo na ferrita encontrado em literatura (ARAI; TAKEDA; ARATA, 1987; WOLFE; PAXTON, 1964)). / Ferritic stainless steels are prone to intergranular corrosion following quick cooling from 950°C. The explanation based on chromium impoverishment near the carbides and/or nitrides precipitated in the grain boundaries is the most accepted to describe the observations. This work study the effects of heat treatments on the resistance to intergranular corrosion of the UNS S43000 ferritic stainless steel, using the Double Loop Electrochemical Potentiodynamic Reactivation test (DL-EPR). Specimens have been solution annealed at 1200oC followed by isothermical holding at temperatures between 500°C and 700°C, for times of 5min up to 16h. The DL-EPR test was made in a 0,5M H2SO4 solution using scan rate of 1,67 mV/s. The specimens were observed by optical microscope and scanning electron microscope after DLEPR test, Practices W and X (ASTM A763) and metallographic etch with Vilella reagent. Different degrees of sensitization were obtained for different isothermal holding time. X rays diffraction of extracted precipitates identified chromium nitrides and chromium carbides, Cr2N and Cr23C6. The temperatures of 550°C and 600°C produced two maxima in the curves of degree of sensitization as function of time; the process was named double sensitization. From the results of degree of sensitization DL-EPR, microstructural examination and X rays diffraction, this work proposes the following mechanism to explain double sensitization: (1st stage) during cooling from the solution annealing temperature there is grain boundary precipitation of chromium rich phases; (2nd stage) the isothermal treatments produce a fine grain boundary precipitation of Cr2N on the precipitates formed in the 1st stage; (3rd stage) increasing the time, these precipitates are dissolved, allowing for a (4th stage) new grain boundary precipitation of Cr2N e Cr23C6; finally (5th stage) there is growth, coalescence and recovery. Total recovery of intergranular corrosion resistance was achieved, isothermically at 650°C for times longer than 20min and at 700°C for times longer then 5min. Precipitation, sensitization and recovery are controlled by diffusion of chromium in ferrite. This conclusion was based on analysis of solution of Fick’s second law and Arrhenius plots constructed with DL-EPR data and microstructural observations. The calculus of the experimental energy of activation for precipitation produced a value of 255kJ/mol (energy of activation for chromium 7 diffusion in the ferrite reported by Arai, Takeda and Arata (1987) and Wolfe and Paxton (1964) is 219kJ/mol).

Os aços inoxidáveis ferríticos são susceptíveis à corrosão intergranular após resfriamento rápido a partir de 950°C. A teoria de empobrecimento no teor de cromo nas vizinhanças do carboneto e/ou nitreto, precipitados nos contornos de grão, é o mecanismo mais aceito para descrever este fenômeno. O presente trabalho avalia o efeito dos tratamentos isotérmicos na resistência à corrosão intergranular do aço inoxidável ferrítico UNS S43000, utilizando o método de reativação eletroquímica potenciodinâmica na versão ciclo duplo (DL-EPR). As amostras foram solubilizadas a 1200°C e posteriormente tratadas isotermicamente a temperaturas entre 500°C e 700°C, por tempos de 5 minutos a 16 horas. O ensaio DL-EPR foi realizado em solução 0,5M H2SO4 com velocidade de varredura de 1,67 mV/s. As amostras foram examinadas em microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura após ensaio DL-EPR, Práticas W e X da norma ASTM A763 e ataque metalográfico com reagente Vilella. Foram obtidos diferentes valores de grau de sensitização em função do tempo de tratamento isotérmico. Análises por difração de raios X, sobre resíduos extraídos quimicamente identificaram precipitação de nitretos e de carbonetos de cromo, Cr2N e Cr23C6, respectivamente. As temperaturas de 550°C e 600°C mostraram dois máximos de grau de sensitização em função do tempo, por isso este processo de sensitização foi denominado de dupla sensitização. A partir dos resultados obtidos: grau de sensitização DL-EPR, exame microestrutura e difração de raios X, o presente trabalho propõe o seguinte mecanismo para explicar a dupla sensitização: (Etapa 1) no resfriamento da temperatura de solubilização são precipitados nos contornos de grão fases ricas em cromo; (Etapa 2) os tratamentos isotérmicos geram uma fina precipitação de Cr2N nos contornos de grão sobre os precipitados formados na Etapa 1; (Etapa 3) esses precipitados são posteriormente dissolvidos o que permite (Etapa 4) uma nova precipitação de Cr2N e Cr23C6 nos contornos de grão e (Etapa 5) finalmente temse o processo de crescimento, coalescimento e recuperação final. A recuperação total da resistência à corrosão intergranular foi obtida após tratamentos isotérmicos realizados a 650°C por tempos maiores que 20 minutos e a 700°C a partir de 5 minutos. O trabalho confirma que tanto os fenômenos de precipitação, sensitização e recuperação são controlados 5 pela difusão do cromo na ferrita. Tal confirmação foi possível a partir de análises da solução da segunda lei de Fick e gráficos de Arrhenius, construídos a partir do ensaio DL-EPR e dos exames microestruturais, os quais indicaram uma energia de ativação de precipitação com valor de 255 kJ/mol (219 kJ/mol é o valor da energia de ativação para difusão do cromo na ferrita encontrado em literatura (ARAI; TAKEDA; ARATA, 1987; WOLFE; PAXTON, 1964)). / Ferritic stainless steels are prone to intergranular corrosion following quick cooling from 950°C. The explanation based on chromium impoverishment near the carbides and/or nitrides precipitated in the grain boundaries is the most accepted to describe the observations. This work study the effects of heat treatments on the resistance to intergranular corrosion of the UNS S43000 ferritic stainless steel, using the Double Loop Electrochemical Potentiodynamic Reactivation test (DL-EPR). Specimens have been solution annealed at 1200oC followed by isothermical holding at temperatures between 500°C and 700°C, for times of 5min up to 16h. The DL-EPR test was made in a 0,5M H2SO4 solution using scan rate of 1,67 mV/s. The specimens were observed by optical microscope and scanning electron microscope after DLEPR test, Practices W and X (ASTM A763) and metallographic etch with Vilella reagent. Different degrees of sensitization were obtained for different isothermal holding time. X rays diffraction of extracted precipitates identified chromium nitrides and chromium carbides, Cr2N and Cr23C6. The temperatures of 550°C and 600°C produced two maxima in the curves of degree of sensitization as function of time; the process was named double sensitization. From the results of degree of sensitization DL-EPR, microstructural examination and X rays diffraction, this work proposes the following mechanism to explain double sensitization: (1st stage) during cooling from the solution annealing temperature there is grain boundary precipitation of chromium rich phases; (2nd stage) the isothermal treatments produce a fine grain boundary precipitation of Cr2N on the precipitates formed in the 1st stage; (3rd stage) increasing the time, these precipitates are dissolved, allowing for a (4th stage) new grain boundary precipitation of Cr2N e Cr23C6; finally (5th stage) there is growth, coalescence and recovery. Total recovery of intergranular corrosion resistance was achieved, isothermically at 650°C for times longer than 20min and at 700°C for times longer then 5min. Precipitation, sensitization and recovery are controlled by diffusion of chromium in ferrite. This conclusion was based on analysis of solution of Fick’s second law and Arrhenius plots constructed with DL-EPR data and microstructural observations. The calculus of the experimental energy of activation for precipitation produced a value of 255kJ/mol (energy of activation for chromium 7 diffusion in the ferrite reported by Arai, Takeda and Arata (1987) and Wolfe and Paxton (1964) is 219kJ/mol).

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