Nesta Dissertação são apresentados os resultados do estudo da evolução microestrutural de um aço inoxidável dúplex UNS S32205 durante o processo de laminação a frio e posterior recozimento em 1080ºC. Amostras do aço na condição como-recebida, laminadas a frio e recozidas isotermicamente foram caracterizadas utilizando as técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura, dilatometria, espectroscopia de energia dispersiva (EDS), microdureza Vickers, difração de raios X, magnetização de amostra vibrante, macrotextura e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). No material na condição como-recebido foi possível observar uma microestrutura com a austenita parcialmente recristalizada (53%) apresentando maclas de recozimento e a ferrita recuperada. Uma fração volumétrica de cerca de 50% de cada fase foi encontrada. Cálculos termodinâmicos e análises químicas via EDS mostram boa concordância quanto à partição de soluto existente entre a ferrita e a austenita. Análises de magnetização mostraram que não houve variação considerável na fração de fase magnética nas amostras laminadas a frio até 79% de redução em espessura, ou seja, não foi possível observar a formação de martensita induzida por deformação nas condições de laminação utilizadas. Medidas do campo coercivo (Hc) e magnetização remanente (MR) mostram, porém, um comportamento quase linear em relação ao grau de deformação. Por meio de medidas de difração de raios X, utilizando uma análise qualitativa do alargamento de picos difratados, observou-se maior encruamento da austenita durante a laminação a frio. O mesmo comportamento foi encontrado em medidas de dureza individual de fases, assim como em análises de desorientação média de kernel (KAM) obtidos via EBSD. Análises de macrotextura e microtextura mostraram que o material na condição como-recebido possui uma textura forte, principalmente a ferrita, apesar de ser proveniente de um processo de laminação a quente. Durante a laminação a frio não foram observadas grandes mudanças nas componentes de textura em ambas as fases, porém, observou-se a intensificação da componente Goss-Latão na austenita, devido à deformação plástica e à formação de bandas de cisalhamento. Na ferrita observou-se uma típica intensificação da fibra ??com o aumento da deformação plástica. As amostras deformadas 43% e 64% recozidas em 1080 ºC apresentaram uma microestrutura totalmente recristalizada após 3 min de tratamento, caracterizada pela formação de uma estrutura tipo \"bambu\". Com 1 min de tratamento, através de análises de espalhamento da orientação de grão (GOS), observou-se a ocorrência de recristalização primária na ferrita (42% de grãos recristalizados) na amostra laminada 43%. Por outro lado, a austenita manteve uma microestrutura levemente recuperada. Com uma deformação de 64%, a fração recristalizada da ferrita não foi alterada significativamente enquanto que a austenita apresentou uma fração recristalizada de 43%. Análises de KAM mostraram uma maior diferença de energia armazenada na austenita do que na ferrita entre as amostras laminadas até 43% e 64%. Após o recozimento não foram observadas mudanças significativas na microtextura de ambas as fases. Porém, na ferrita observou-se um aumento considerável da fração dos contornos especiais (CSL) ?3, ?13b e ?29a (entre 11% e 12% no total) enquanto que na austenita somente um aumento na fração dos contornos tipo ?3 (cerca de 15%) associados aos contornos de macla foi identificado. / In this Dissertation, results of the study of the microstructural evolution of a duplex stainless steel UNS S32205 during the cold rolling process and further isothermal annealing at 1080ºC are reported. Samples of the steel in the as-received, cold-rolled and annealed conditions were characterized using light and scanning electron microscopy, dilatometry, energy dispersive spectroscopy (EDS), Vickers hardness, X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetization, macrotexture (XRD) and electron backscatter diffraction (EBSD). In the as-received material it was possible to observe a microstructure with partially recrystallized austenite (53%) with the presence of annealing twins and recovered ferrite. A volume fraction of approximately 50% of each phase was found. Thermodynamic calculations and chemical analysis via EDS showed good agreement on solute partitioning between ferrite and austenite. Magnetization analysis showed that there was no considerable changes in the magnetic phase fraction in the samples cold rolled up to 79% in thickness reduction. Hence, it was not possible to observe the formation of deformation induced martensite with the rolling conditions used in this work. Measurements of the coercive field (Hc) and remnant magnetization (MR) show, however, an almost linear behavior in relation to the degree of deformation. Through X-ray diffraction measurements, using a qualitative analysis of the diffracted peaks broadening, a higher work hardening of austenite was observed during cold rolling. The same behavior was found in hardness measurements of individual phases, and in the average kernel misorientation analysis (KAM) obtained by EBSD. Analysis of macrotexture and microtexture showed a strong texture in the as-received material, especially in ferrite, although this material was obtained by a hot-rolling process. During cold-rolling, no significant changes were observed in the texture components of both phases. However, an increase of the Goss-to-Brass component in austenite was noticed, and it may be related to the work hardening and to the formation of shear bands. In ferrite, the strengthening of the ?-fiber was noticed with increasing strain. The samples deformed 43% and 64% and annealed at 1080ºC showed a fully recrystallized microstructure after 3 min of annealing, forming a \"bamboo\" like structure. After 1-min annealing, by using grain orientation spread (GOS) analyzes, it was possible to observe the occurrence of primary recrystallization in ferrite (42% of recrystallized grains) in the 43% cold-rolled sample. On the other hand, austenite kept a slightly recovered microstructure. With a strain of 64%, the recrystallized fraction of ferrite did not change significantly, whereas austenite presented a recrystallized fraction of 45%. KAM analyzes showed a higher stored energy difference in austenite than in ferrite between the 43% and 64% rolled samples. Nevertheless, after annealing, a considerable increase in the fraction of special boundaries (CSL) ?3, ?13b and ?29a (between 11% and 12% in total) was observed in ferrite, while in austenite only an increase in the ?3 boundaries (about 15%), associated with the twin coherent boundaries, was identified.

Nos últimos anos, a indústria de O&G tem enfrentado um considerável desafio no que tange a obtenção de materiais que associem elevada resistência à corrosão às propriedades mecânicas para exploração dos poços das bacias do Pré-Sal. Estes poços apresentam elevadas concentrações de CO2, H2S e cloretos de forma que a resistência à corrosão é uma necessidade. De outro lado, as elevadas profundidades de exploração acopladas com a necessária produtividade têm indicado que a pressão de trabalho destes materiais tende a aumentar. O desafio atualmente reside na obtenção de materiais para fabricação de peças de grandes dimensões como conectores e cabeças de poços. Uma das soluções mais promissoras para a solução deste desafio é a liga UNS N06625, visto que esta liga já é utilizada na indústria de O&G em aplicações nas quais a elevada resistência à corrosão é associada com resistência mecânica. A liga UNS N06625 é tipicamente vista pelo mercado como uma liga monofásica austenítica devido ao uso mais frequente ser associado com peças de pequenas dimensões, barras e arames para soldas e revestimentos, tipicamente tratadas em acordo com as normas ASTM B446 e ASTM B564. A obtenção desta liga na condição monofásica está associada com facilidades associadas com o tratamento termomecânico de peças de pequenas dimensões que aquecem e resfriam com elevadas taxas possibilitando atingir elevado refino de grão em uma estrutura monofásica. O presente trabalho estudou de forma controlada o efeito do teor de ferro na microestrutura e propriedades da liga UNS N06625. Foram avaliados os estados bruto de forjamento, solubilizado e envelhecido de forma a determinar o efeito do teor de ferro no diagrama TTT da liga UNS N06626. Através deste trabalho foi possível se observar que a cinética de precipitação da fase delta e do carboneto do tipo M6C sofrem alterações com o aumento do teor de ferro de forma a reduzir o tempo para precipitação. Adicionalmente foi realizado um estudo do efeito de rampas de aquecimento no tratamento de solubilização, partindo-se do estado conformado a quente, indicando que há um efeito sinérgico entre o encruamento e a precipitação de fase delta durante o aquecimento para o patamar de solubilização resultando sem severa alteração das resistências à corrosão e mecânica da liga. / Lately, the O&G industry has faced a big challenge to find materials that couple the high corrosion resistance with the desired mechanical resistance, for application in the oil and gas wells of the Pre-salt basins. This wells present high CO2, H2S and chlorine contents and the high corrosion resistance is essential. On the other hand, the high exploration depth associated with the necessary productivity has signalized that the working pressure of the materials will increase. Todays challenge is to obtain materials to manufacture large section parts as well heads and connectors. One of the more promising solutions to this challenge is the UNS N06625 alloy, as this alloy is already applied on the O&G industry in applications were the corrosion resistance must be coupled with the mechanical resistance. UNS N06625 alloy is typically understood by the market as an austenitic monophasic alloy, due to the more frequent use to be related with small section parts as bars, rods and wires for coating and welding, usually heat treated in accord with ASTM B446 and ASTM B564. The manufacture of this alloy in the monophasic condition is related to the conveniences of the thermomechanical treatment of small section parts that heat and cool at high rates, which allows high grain refinement and the monophasic structure. The present work has studied in a controlled way the iron content effect on the microstructure and properties of UNS N06625 alloy. UNS N06625 alloy was evaluated in the as forged, solution annealed and aged conditions in order to determine the effect of the iron content on the TTT diagram of UNS N06625 alloy. Through this work it was possible to verify that the kinetic of precipitation of delta phase and M6C carbide present some changes with the increase of the iron content by the reduction of the time needed to precipitation. Additionally the effect of the heating rate in the solution annealing heat treatment was studied, beginning in the as hot forged/rolled conditions which indicate that there is a synergic effect of the hardening and the delta phase precipitation during the heating of the material from the room temperature to the solution annealing temperature resulting in severe changes in the corrosion and mechanical resistances of the alloy.

Os aços inoxidáveis duplex são largamente utilizados na fabricação de equipamentos para a indústria de óleo e gás, utilizados tanto no ambiente onshore quanto offshore. Sua grande limitação é que, com o aumento de temperatura, ocorre precipitação de fases indesejáveis, que reduzem drasticamente a resistência à corrosão e as propriedades mecânicas desses materiais. Considerando o efeito deletério da soldagem a fusão nos aços inoxidáveis duplex, a soldagem por atrito com pino não-consumível (FSW) é amplamente considerada como alternativa aos processos convencionais. Como no FSW a união dos materiais ocorre no estado sólido, muitos dos problemas de soldabilidade associados às técnicas tradicionais de soldagem por fusão são evitados. Neste trabalho, amostras retiradas da zona misturada (ZM), das zonas afetadas pelo calor (ZTA e ZTMA) e do metal de base (MB) de chapas de aço inoxidável lean duplex LDX 2404&reg (UNS S82441) soldadas por atrito com pino não-consumível foram caracterizadas microestruturalmente e tiveram sua resistência à corrosão avaliada por meio de ensaios eletroquímicos. Os resultados obtidos nos ensaios eletroquímicos indicaram que as zonas afetadas pelo calor e a ZM se mantiveram tão resistentes à corrosão localizada quanto o MB. Permitiram concluir também que a excelente resistência à corrosão da liga está associada ao teor elevado de N. / Duplex stainless steels have been widely used in the manufacture of equipments and piping for oil & gas industry, in onshore and offshore service. However, whenever they are exposed to high temperatures the precipitation of deleterious phases might occur. The precipitates drastically reduce the corrosion resistance and mechanical properties of these materials. The friction stir welding (FSW) process has been considered as an alternative to replace the conventional fusion welding processes in duplex stainless steels. FSW is a solid-state welding process avoiding many of the problems associated to conventional fusion techniques. In this study, specimens of the various zones affected and nearby the FSW, specifically the nugget or stir zone (SZ), the heat affected zones (HAZ/TMAZ) and the base metal (BM) of welded lean duplex UNS S82441 were characterized microstructurally and had their corrosion resistance evaluated by electrochemical tests. The results indicated that the HAZ/TMAZ and SZ regions presented similar localized corrosion resistance to that of the BM showing that it is a potential technique for replacing the conventional processes with advantageous corrosion resistance properties. They also concluded that the excellent corrosion resistance of the alloy is associated with the high N content.

O Aço Inoxidável Super Duplex UNS S32760 é um aço de alta liga com estrutura composta por uma matriz ferrítica com ilhas austeníticas, em proporções aproximadamente iguais. Esta estrutura lhe confere boas propriedades como: resistência à corrosão, em particular à corrosão por pite e por fresta, excelentes propriedades mecânicas, boa soldabilidade, alta condutividade térmica, baixo coeficiente de expansão térmica e excelente tenacidade. Suas principais aplicações geralmente ocorrem em ambientes com alta concentração de cloreto, como por exemplo, em tubos para transporte de óleo e gás, equipamentos para transporte ou em contato com materiais rico sem cloretos, em tanques e vasos para a indústria química e petroquímica. Estas aplicações tornam importante a determinação da temperatura crítica de pite (TCP). A ASTM normatiza essa determinação com as normas G-150 e G-48, que abrangem aços inoxidáveis austeníticos comuns e ligas à base de níquel, não existindo uma condição especifica para o teste em aços super duplex. O objetivo deste trabalho é a caracterização eletroquímica e o desenvolvimento de uma metodologia para a determinação da temperatura crítica de pite de aços super duplex UNS S32760. Devido à falta de normatização para estes materiais uma combinação das normas ASTM G-48 e G-150 foi empregada neste trabalho. Utilizou-se como meio uma solução contendo FeCl3 6% e HCl 1%, em massa. Foram empregadas como técnicas medidas de potencial de circuito aberto em função do tempo de imersão, curvas de polarização potenciostática anódica, cronoamperometria, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia por dispersão de energia (EDS). Foram realizados tratamentos dos dados experimentais, abordando-os de maneiras diferentes para que a melhor resposta fosse obtida na determinação da TCP das ligas. Duas amostras diferentes deste material foram estudadas, uma amostra comercial e uma amostra desenvolvida pelo laboratório de pesquisa e desenvolvimento da Villares Metals, com diferentes teores de cromo e molibdênio. Apesar da variação na composição química das amostras, nas análises por MEV e EDS, as mesmas se mostraram semelhantes, quando apenas polidas, apresentando os mesmos tipos de precipitado. A microscopia ótica possibilitou visualizar a diferença na proporção de fases entre as duas ligas e as características morfológicas das mesmas. Analisando mais detalhada e minuciosamente os dados eletroquímicos, foi determinado que o melhor valor de densidade de corrente a ser utilizada como parâmetro na determinação da TCP , é 25±5 µAcm-2. Utilizando este parâmetro foi mostrado que a TCP determinada é menor, quando comparada com a obtida pelas normas convencionais. A combinação das diferentes técnicas permite afirmar que a metodologia empregada determina de maneira bem mais precisa a TCP. / UNS S32760 super duplex stainless steel is a high alloy steel, containing a ferrítica matrix and austenitic islands as structure at equal proportions approximately. This structure results in good properties as high resistance to corrosion, particularly to pitting and crevice corrosion, excellent mechanical properties, good weldability, high thermic conductivity, low thermic expansion coefficient, and excellent tenacity. Their principal applications are in high chloride concentration media, for example in tubes for oil and gas, in transport equipment when in contact with high chloride concentration materials, tanks and vases for chemical and petrochemical industries. Due to these applications the evaluation of the pitting critical temperature is mandatory for these materials. G-150 and G-48 ASTM Standards are recommended for conventional stainless steels and nickel alloys, but there is not any specific standard for super duplex stainless steels. The main of this work is the characterization and the development of a methodology to evaluate the critical pitting temperature for USS S32760 super duplex stainless steels. Due to the absence of standard analyses for this materials, a combination of G-48 and G-150 standards were employed. The medium was 6% FeCl3 by mass and 1% HCl by mass solution. Open circuit potential measurements, anodic potentiostatic polarization curves, chronoamperometry, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersion spectroscopy (EDS) were used as techniques. Different treatments for the experimental results were used in order to obtain the best value for TCP of these alloys. Two different samples of this material were studied: a commercial sample and a new composition developed at P&D Villares Metals industry, with different contents in chromium and molybdenum. The materials studied presented the same kinds of inclusions, according to SEM and EDS analyses. OM analysis showed the proportionality between the ferritic and austenitic phases and their morphological characteristics. The electrochemical studies suggest the 25 ± 5 µAcm-2 value for current density to be used in the CPT e valuation. The CPT obtained is lower when compared to those one using conventional standards. The combination of different techniques permits to conclude that the proposed methodology evaluates the CPT w ith higher precision.

Nesta Dissertação são apresentados os resultados do estudo da evolução microestrutural de um aço inoxidável dúplex UNS S32205 durante o processo de laminação a frio e posterior recozimento em 1080ºC. Amostras do aço na condição como-recebida, laminadas a frio e recozidas isotermicamente foram caracterizadas utilizando as técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura, dilatometria, espectroscopia de energia dispersiva (EDS), microdureza Vickers, difração de raios X, magnetização de amostra vibrante, macrotextura e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). No material na condição como-recebido foi possível observar uma microestrutura com a austenita parcialmente recristalizada (53%) apresentando maclas de recozimento e a ferrita recuperada. Uma fração volumétrica de cerca de 50% de cada fase foi encontrada. Cálculos termodinâmicos e análises químicas via EDS mostram boa concordância quanto à partição de soluto existente entre a ferrita e a austenita. Análises de magnetização mostraram que não houve variação considerável na fração de fase magnética nas amostras laminadas a frio até 79% de redução em espessura, ou seja, não foi possível observar a formação de martensita induzida por deformação nas condições de laminação utilizadas. Medidas do campo coercivo (Hc) e magnetização remanente (MR) mostram, porém, um comportamento quase linear em relação ao grau de deformação. Por meio de medidas de difração de raios X, utilizando uma análise qualitativa do alargamento de picos difratados, observou-se maior encruamento da austenita durante a laminação a frio. O mesmo comportamento foi encontrado em medidas de dureza individual de fases, assim como em análises de desorientação média de kernel (KAM) obtidos via EBSD. Análises de macrotextura e microtextura mostraram que o material na condição como-recebido possui uma textura forte, principalmente a ferrita, apesar de ser proveniente de um processo de laminação a quente. Durante a laminação a frio não foram observadas grandes mudanças nas componentes de textura em ambas as fases, porém, observou-se a intensificação da componente Goss-Latão na austenita, devido à deformação plástica e à formação de bandas de cisalhamento. Na ferrita observou-se uma típica intensificação da fibra ??com o aumento da deformação plástica. As amostras deformadas 43% e 64% recozidas em 1080 ºC apresentaram uma microestrutura totalmente recristalizada após 3 min de tratamento, caracterizada pela formação de uma estrutura tipo \"bambu\". Com 1 min de tratamento, através de análises de espalhamento da orientação de grão (GOS), observou-se a ocorrência de recristalização primária na ferrita (42% de grãos recristalizados) na amostra laminada 43%. Por outro lado, a austenita manteve uma microestrutura levemente recuperada. Com uma deformação de 64%, a fração recristalizada da ferrita não foi alterada significativamente enquanto que a austenita apresentou uma fração recristalizada de 43%. Análises de KAM mostraram uma maior diferença de energia armazenada na austenita do que na ferrita entre as amostras laminadas até 43% e 64%. Após o recozimento não foram observadas mudanças significativas na microtextura de ambas as fases. Porém, na ferrita observou-se um aumento considerável da fração dos contornos especiais (CSL) ?3, ?13b e ?29a (entre 11% e 12% no total) enquanto que na austenita somente um aumento na fração dos contornos tipo ?3 (cerca de 15%) associados aos contornos de macla foi identificado. / In this Dissertation, results of the study of the microstructural evolution of a duplex stainless steel UNS S32205 during the cold rolling process and further isothermal annealing at 1080ºC are reported. Samples of the steel in the as-received, cold-rolled and annealed conditions were characterized using light and scanning electron microscopy, dilatometry, energy dispersive spectroscopy (EDS), Vickers hardness, X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetization, macrotexture (XRD) and electron backscatter diffraction (EBSD). In the as-received material it was possible to observe a microstructure with partially recrystallized austenite (53%) with the presence of annealing twins and recovered ferrite. A volume fraction of approximately 50% of each phase was found. Thermodynamic calculations and chemical analysis via EDS showed good agreement on solute partitioning between ferrite and austenite. Magnetization analysis showed that there was no considerable changes in the magnetic phase fraction in the samples cold rolled up to 79% in thickness reduction. Hence, it was not possible to observe the formation of deformation induced martensite with the rolling conditions used in this work. Measurements of the coercive field (Hc) and remnant magnetization (MR) show, however, an almost linear behavior in relation to the degree of deformation. Through X-ray diffraction measurements, using a qualitative analysis of the diffracted peaks broadening, a higher work hardening of austenite was observed during cold rolling. The same behavior was found in hardness measurements of individual phases, and in the average kernel misorientation analysis (KAM) obtained by EBSD. Analysis of macrotexture and microtexture showed a strong texture in the as-received material, especially in ferrite, although this material was obtained by a hot-rolling process. During cold-rolling, no significant changes were observed in the texture components of both phases. However, an increase of the Goss-to-Brass component in austenite was noticed, and it may be related to the work hardening and to the formation of shear bands. In ferrite, the strengthening of the ?-fiber was noticed with increasing strain. The samples deformed 43% and 64% and annealed at 1080ºC showed a fully recrystallized microstructure after 3 min of annealing, forming a \"bamboo\" like structure. After 1-min annealing, by using grain orientation spread (GOS) analyzes, it was possible to observe the occurrence of primary recrystallization in ferrite (42% of recrystallized grains) in the 43% cold-rolled sample. On the other hand, austenite kept a slightly recovered microstructure. With a strain of 64%, the recrystallized fraction of ferrite did not change significantly, whereas austenite presented a recrystallized fraction of 45%. KAM analyzes showed a higher stored energy difference in austenite than in ferrite between the 43% and 64% rolled samples. Nevertheless, after annealing, a considerable increase in the fraction of special boundaries (CSL) ?3, ?13b and ?29a (between 11% and 12% in total) was observed in ferrite, while in austenite only an increase in the ?3 boundaries (about 15%), associated with the twin coherent boundaries, was identified.

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 dúplex possuem uma estrutura bifásica (ferrita e austenita) geralmente em frações aproximadamente iguais. Devido aos altos teores de Cr e Ni, esses aços apresentam alta resistência à corrosão e, por isso, são usados principalmente nas indústrias química, petroquímica e nuclear. Dependendo da sua composição química, os aços dúplex podem sofrer transformação martensítica induzida por deformação, com a transformação de austenita (γ) em martensita (α\'). Essa transformação pode ser revertida mediante tratamento térmico. A austenita é paramagnética, enquanto que a ferrita e a martensita são ambas ferromagnéticas. O objetivo desse trabalho foi estudar a relação entre a estabilidade microestrutural e as propriedades magnéticas de um aço dúplex UNS S32304, o qual apresenta transformação martensítica induzida por deformação. Amostras desse aço com redução em espessura de 80% foram recozidas isotermicamente em várias temperaturas até 800ºC por 1 h e resfriadas em água. A partir de laços de histerese obtidos em temperatura ambiente foram obtidos os valores de magnetização de saturação (Ms) e campo coercivo (Hc) para essas amostras. Além das medidas magnéticas essas amostras foram caracterizadas via difração de raios X, testes de dureza, microscopias óptica (MO) e eletrônica de varredura (εEV). Em relação ao εEV foram utilizadas as técnicas de EBSD (do inglês \"eléctron backscatter diffraction\") e ECCI (do inglês \"electron channeling contrast imaging\"). Medidas de magnetização (in situ) em função da temperatura (até 1000ºC) também foram obtidas para o material deformado, a partir das quais foi determinada a temperatura de Curie (Tc) do mesmo. Uma simulação das fases presentes no material em função da temperatura foi obtida utilizando-se o software Thermo-Calc©. Para as amostras recozidas isotermicamente, a inspeção metalográfica mostrou que para 600-700ºC o material apresenta um aspecto fragmentado na microestrutura. Esse aspecto fragmentado é uma evidência da reversão da martensita em austenita. Para a amostra recozida em 700ºC precipitados foram encontrados principalmente na austenita, a qual parece estar recristalizada. Indícios de recristalização da ferrita também foram observados para essa amostra. De acordo com o Thermo-Calc© os precipitados observados são provavelmente do tipo M23C6 (M = Fe, Cr) e Cr2N. A dureza do material apresenta uma queda evidente a partir de 500ºC, relacionada aos fenômenos de recristalização do material e reversão da martensita. Tal como a dureza, Ms e Hc também decaem a partir de ~ 500ºC. A reversão da martensita em austenita e a decomposição da ferrita (α) contribuem para a diminuição de Ms. As medidas magnéticas in situ também forneceram evidências da transformação α → γ + precipitados a partir do comportamento de Tc. Apesar do aspecto fragmentado da microestrutura e da precipitação, não foi observado um comportamento de \"pico\" em Hc em consequência da reversão da martensita em austenita. Isso indica que, no presente estudo, o fator que mais influenciou Hc foi a maior mobilidade das paredes de domínios magnéticos na fase ferrítica, em consequência dos efeitos de recuperação e recristalização. / Duplex stainless steels have a two-phase structure (ferrite and austenite) in approximately equal fractions. Due to their high Cr and Ni contents, these steels present a high corrosion resistance and, in consequence, they are mainly used in chemical, petrochemical and nuclear industries. Depending on their chemical composition, duplex steels may undergo strain induced martensite, with the austenite (γ) transformation in martensite (α\'). This transformation can be reversed by annealing. The austenite is paramagnetic, whereas ferrite and martensite are both ferromagnetic. The goal of this work was to study the relationship between microstructural stability and magnetic properties of a UNS S32304 duplex steel, which presents strain induced martensite. Samples of this steel with 80% thickness reduction were isotermally annealed at several temperatures up to 800ºC for 1 h and water-cooled. From hysteresis loops taken at room temperature, both saturation magnetization (Ms) and coercive field (Hc) were obtained for these samples. In addition to magnetic measurements these samples were characterized using X-ray diffraction, hardness testing, optical (OM) and scanning electron (SEM) microscopies. Regarding SEM were used both EBSD (eléctron backscatter diffraction) and ECCI (electron channeling contrast imaging) techniques. In situ magnetization measurements in function of temperature (up to 1000ºC) were also performed for the deformed material, from which was determined its Curie temperature (Tc). A simulation of the phases present in the material as a function of temperature was performed using the Thermo-Calc© software. For the isothermally annealed samples, metallographic analysis showed that for 600-700ºC the material presents a fragmented microstructure. Such fragmentation is an evidence of the martensite-to-austenite reversion. For the sample annealed at 700ºC precipitates were found mainly in the austenitic phase, which appears to be recrystallized. Evidences of recrystallization were also found for the ferritic phase in the same sample. According to Thermo-Calc© the observed precipitates are probably M23C6 (M = Fe,Cr) and Cr2N. Material\'s hardness present an evident drop for temperatures higher than 500ºC, due to both recrystallization and martensite-to-austenite reversion phenomena. Like hardness, both Ms and Hc also drop in temperatures higher than 500ºC. The martensite-toaustenite reversion and the ferrite decomposition contribute to Ms decreasing. From the Tc behavior, the in situ magnetic measurements also provided evidences of the transformation α → γ + precipitates. In spite of microstructure fragmentation and precipitation, it was not observed a \"pick\" effect in Hc behavior as a consequence of the martensite-to-austenite reversion. This indicates that, in the present study, the factor that most influenced Hc was the higher mobility of magnetic domain walls in the ferritic phase, due to both recovery and recrystallization effects.

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).

Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Resumo: O presente trabalho consistiu em uma análise da influência da adição de elementos gamagênicos, estabilizadores da austenita, no processo de união autógena do aço superduplex UNS S32750, soldados com Laser Pulsado Nd:YAG. Os corpos de prova foram soldados utilizando duas técnicas: introdução de nitrogênio gasoso na atmosfera protetora, e adição de uma liga de níquel (Inconel 625 e Hastelloy C-276) na junta a ser soldada, tendo-se como objetivo a avaliação das propriedades mecânicas e microestruturais da junta soldada, como microdureza e tração. Todos os dados foram obtidos nos laboratórios da área de Materiais e Processos de Fabricação e no Laboratório de Soldagem da UNESP – Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Campus de Ilha Solteira, SP. O processo de soldagem foi realizado com a máquina de solda a laser UW 150A. Para a revelação dos detalhes dos cordões de solda foi utilizado o reagente Behara modificado. As medidas geométricas dos cordões de solda, como largura e profundidade, foram realizadas no microscópio Estéreo Zeiss Discovery V8. O MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura) foi utilizado para a obtenção dos detalhes microscópicos dos cordões de solda. Os ensaios de tração foram realizados na Máquina Universal de Ensaios, e os valores de microdureza Vickers foram obtidos com o apoio do ultramicrodurômetro digital Shimadzu, modelo DUH 211S. Os resultados da microdureza Vickers, e dos ensaios de tração, nos corpos de prova obtidos com o uso dos gases d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present work consisted in an analysis of the influence of the addition of gamma - genic elements, stabilizers of austenite, in the process of autogenous union of the superduplex steel UNS S32750, welded with Nd: YAG Pulsed Laser. The specimens were welded using two techniques: introduction of gaseous nitrogen into the protective atmosphere and addition of a nickel alloy (Inconel 625 and Hastelloy C-276) in the joint to be welded, with the objective of evaluating the mechanical properties and microstructural weld joints, such as microhardness and tensile strength. All data were obtained from laboratories in the area of Materials and Processes of Manufacture and at the Welding Laboratory of UNESP - Paulista State University Júlio de Mesquita Filho, Campus de Ilha Solteira, SP. The welding process was performed with the UW 150A laser welding machine. For the development of details of the weld beads, the modified Behara reagent was used. The geometric measurements of the weld beads, such as width and depth, were performed on the Zeiss Discovery V8 Stereo Microscope. SEM (Scanning Electron Microscope) was used to obtain the microscopic details of the weld beads. The tensile tests were performed in the Universal Testing Machine, and the Vickers microhardness values were obtained with the support of the Shimadzu digital ultramicrodurometer, model DUH 211S. The results of the Vickers microhardness and the tensile tests on the specimens obtained with the protection gases Argon and... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Os aços inoxidáveis dúplex compõem uma família de materiais conhecidos por apresentar uma excelente combinação propriedades mecânicas e de corrosão, e por isso têm sido amplamente estudados nos últimos anos. Contudo, essa combinação de propriedades está intrinsecamente relacionada com a microestrutura desses aços, composta por iguais quantidades de ferrita e austenita, e esse equilíbrio entre as fases é extremamente dependente dos ciclos térmicos aos quais são submetidos, sob risco, inclusive, da precipitação de fases secundárias deletérias. Sendo assim, a soldagem desses materiais exige uma série de cuidados para que ela não implique em prejuízo para suas propriedades. Nesse contexto, a soldagem por fricção surge como alternativa para a união e reparo dessas ligas, justamente por apresentar um menor aporte térmico que técnicas convencionais de soldagem. Isto posto, foi realizado um reparo pelo processo de soldagem por fricção com pino consumível em uma chapa de 12mm de espessura feita em um aço inoxidável dúplex UNS S31803. Para tanto, foram registrados os dados térmicos do processamento, analisou-se a microestrutura apresentada pela junta soldada, além de avaliar-se sua tenacidade ao impacto. Os resultados comprovaram que, embora não ocorra significativa precipitação de fases secundárias, o processo de soldagem por fricção provoca diminuição da tenacidade ao impacto do material por causar o deslocamento do equilíbrio entre as fases no sentido de formação da fase ferrítica. / Duplex stainless steels compose a family of materials known to exhibit an excellent combination of mechanical and corrosion properties, and therefore have been widely studied in recent years. However, this combination of properties intrinsically relates to the microstructure of these steels that consists of equal amounts of ferrite and austenite, and this balance between phases is extremely dependent on the thermal cycles, at risk including the precipitation of deleterious secondary phases. Thus, welding of these materials requires a lot of care so that it does not result in damage to their property. In this context, the friction welding is an alternative to the union and repair of these alloys, just by having a lower heat input than conventional welding techniques. That said, a repair by the friction taper plug welding process was made on a 12 mm plate thick in a duplex stainless steel UNS S31803. Thermal processing data were recorded, microstructure presented by the welded joint was analyzed, and evaluate is its impact toughness. The results proved that although not occur significant precipitation of secondary phases, the friction welding process causes decrease in the impact toughness of the material for causing the displacement of the equilibrium between the phases towards the formation of the ferritic phase.