Este trabalho foi desenvolvido com o intuito principal de adquirir \"know how\" na fabricação de componentes fundidos e usinados de bombas centrífugas, para aplicações em plataformas \"offshore\". Os materiais utilizados para esse destino - aços inoxidáveis super duplex - constituem sistemas termodinamicamente meta estáveis, que buscam o estado de estabilidade termodinâmica quando excitados termicamente. Por outro lado, esses materiais apresentam uma grande instabilidade dimensional, devido às tensões residuais desenvolvidas no resfriamento do tratamento térmico e durante o processo de usinagem, principalmente quando se trabalha com tolerâncias extremamente pequenas (10 m a 15 μm). Nesse contexto, foram realizados tratamentos térmicos a partir de 520°C, variando-se de 20°C em 20°C até a temperatura limite de 1180°C, com o objetivo de verificar-se a influência dessas temperaturas na microestrutura, dureza e tenacidade ao impacto do material. O enfoque principal foi dado na dinâmica de precipitação da fase sigma, que é o intermetálico mais conhecido e estudado nessa categoria de aços. Sua precipitação é inevitável, durante o processo de solidificação, porém, pode ser minimizada controlando-se a composição química e a taxa de resfriamento. Partindo-se de uma estrutura solubilizada, foi possível determinar as temperaturas a partir das quais a fase sigma começa a precipitar e dissolve-se por completo, bem como a influência de sua presença na dureza e na energia absorvida no ensaio de impacto Charpy. Técnicas de microscopias óptica, eletrônica de varredura, eletrônica de transmissão e difração de raios-x foram utilizadas para caracterização microestrutural do material nas várias condições de tratamento térmico. Ensaios eletroquímicos utilizando-se água do mar sintética, aerada e saturada com C02, contendo 20000ppm, 40000ppm e 80000ppm de íons cloreto, a temperaturas de 5OC, 25OC e 60°C foram realizados somente para o material solubilizado a 1130°C, 1160°C e solubilizado a 1130°C, seguido por alívio de tensões a 520°C. Os resultados mostraram que o tratamento térmico de alivio de tensões a 520°C, não promoveu precipitação de fases intermetálicas na microestrutura e tampouco prejudicou a resistência a corrosão do material, indicando a possibilidade prática de seu uso. / The present work was developed to acquire know how in manufacturing of castings and machined components for centrifugal pumps for offshore platform applications. Normally, the materials used to do them are the super duplex stainless steels that are thermodynamically metastable systems which tend to equilibrium when thermally activated. On the other hand, these materials show a great dimensional instability due to the residual stresses developed during the cooling from heat treatment process and also after machining process. This is crucial when working with very small dimensional tolerances, typical for these components. It were made stress relief heat treatments from 520°C, increasing the temperatures in 20°C steps until 1180°C to check the influence of these temperatures on microstructures, hardness and absorbed energy in Charpy test of this materials. The main focus was given on sigma phase precipitation dynamic, because it is the most common and studied intermetalic in this kind of stainless steels. It is impossible to avoid its precipitation during the cooling from solidification process, but it can be minimized by controlling the chemical composition and the cooling rate from solidification. Starting with a solution annealed structure, it was possible to determine the temperature where the sigma phase begins to precipitate and also its dissolution temperature. The influence of sigma phase content on hardness and absorbed energy in impact test was evaluated. Microstructure characterization was made using optical, scanning and transmission electron microscopy, as well as X-ray diffraction analysis for each different temperature. The electrochemical corrosion tests using synthetic sea water with 20000ppm, 40000ppm and 80000ppm of chlorine ions, at 5oC, 25°C and 60°C were made. Samples solution annealed such at 1130°C and at 1160°C and solution annealed at 1130°C followed by aging at 520°C were tested electrochemically. The results showed that the stress relief heat treatment at 520°C did not promote the intermetalic phase precipitation on material\'s microstructure and also, did not diminish the material\'s corrosion resistance.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-25102007-152307 |
| Date | 22 May 2006 |
| Creators | Martins, Marcelo |
| Contributors | Casteletti, Luiz Carlos |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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