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Previous issue date: 2018-08-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste trabalho é avaliar os efeitos na cinética de transformação e nas propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis ferrítico AISI 430 (16-18% Cr) e superdúplex SAF 2507 (24-26% Cr), quando submetidos a tratamentos térmicos de envelhecimento em 475°C, assim fragilizados pela formação da fase alfa linha. Este fenômeno é conhecido por “fragilização de 475°C” e ocorre na ferrita de aços inoxidáveis ferríticos e dúplex, e nos aços martensíticos envelhecidos entre 300°C e 550°C. O acompanhamento e análise da cinética de formação de α’ nos dois aços inoxidáveis, o ferrítico AISI 430 e superdúplex SAF 2507, foram feitas com base em ajustes matemáticos por regressão não-linear via sete modelos sigmoidais de aplicação geral, os quais serão comparados ao modelo JMAK de transformação de fases difusivas elaborada por Johnson, Mehl, Avrami e Kolmogorov. Amostras do aço ferrítico foram submetidas a tratamentos térmicos de solubilização em forno tubular em 1050 °C e 30 minutos, e em 1150°C durante 30 minutos para o aço dúplex. Tratamentos de envelhecimento posteriores em 475°C por diversos períodos foram realizados. Verificou-se a evolução da “fragilização de 475°C” e, indiretamente, a formação de α’, por ensaios de dureza Vickers, de tração e de impacto instrumentado Charpy. Análises microestruturais e fractográficas foram feitas em microscopias óptica e eletrônica de varredura (MEV-FEG); análises cristalográficas por difração de elétrons retroespalhados (EBSD); e as análises químicas por espectroscopia por dispersão de energia (EDS). O aço superdúplex, com aproximadamente 25,2% Cr, apresentou cinética de fragilização mais rápida do que o ferrítico, com cerca de 16,6% Cr. O modelo sigmoidal que mais se adequou aos dados de dureza de ambos os aços foi o de Boltzmann; o qual também apresentou maior versatilidade de informações e melhor ajuste e capacidade preditiva do que o modelo JMAK. As tendências para tempos de envelhecimento crescentes do aço AISI 430 foram o aumento dos limites de escoamento e de resistência à tração, com dados de tensão na ruptura oscilando em função do tempo de envelhecimento, porém a literatura aponta aumento também da tensão de ruptura. A mudança de comportamento de dúctil para frágil (clivagem) do aço AISI 430, em função do prosseguimento da “fragilização de 475°C”, foi mais acentuada nos corpos de prova de impacto, em relação aos de tração. / The goal of this work is to evaluate the effects in the transformation kinetics and in the mechanical properties of the AISI 430 (16-18% Cr) ferritic and the SAF 2507 (24-26% Cr) superduplex stainless steels, when they undergo aging heat treatments at 475°C, thus embrittled by the formation of the alpha prime phase. This phenomenon is known as “475°C embrittlement” and it occurs in the ferrite of ferritic and duplex stainless steels, and in martensitic stainless steels aged between 300°C and 550°C. The monitoring and analysis of the kinetics of α’ formation in the AISI 430 and SAF 2507 steels was done based on mathematical fitting by means of nonlinear regression of seven sigmoidal models of general application, whose were compared to the JMAK model of diffusive phase transformations elaborated by Johnson, Mehl, Avrami and Kolmogorov. Ferritic steel samples were submitted to solubilization heat tratments in a tubular furnace at 1050°C for 30 minutes, and at 1150°C during 30 minutes for the duplex steel. Posterior aging treatments will hold at 475°C by various periods. The evolution of the “475°C embrittlement” and, indirectly, the formation of α’, were verified by the way of Vickers hardness, tensile and Charpy instrumented impact tests. Microstructural and fractographic analyses were done by optical and scanning electron microscopies (FEG-SEM); crystallographic analyses by electron backscattered diffraction (EBSD); and chemical analyses by energy dispersive spectroscopy (EDS). The superduplex steel, containing approximately 25,2% Cr, showed a faster embrittlement kinetics than the ferritic steel, with about 16,6% Cr. The sigmoidal model that better fitted to the hardness data of both steels was the Boltzmann one; which also showed greater versatility of information and a better fit and predictive ability than the JMAK model. The trends for rising aging times of the AISI 430 steel were the increase in the yield and ultimate tensile stresses, having oscillation in the breaking stress in function of the aging time, yet the literature claims that there is also a increase in the breaking stress. The change in the mechanical behavior from ductile to brittle (cleavage) of the AISI 430 steel, in function of the following of the “475°C embrittlement”, was more severe in the impact test specimens, compared to the tensile specimens.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.uepg.br:prefix/2715 |
| Date | 27 August 2018 |
| Creators | Steudel, Giovanne |
| Contributors | Hupalo, Marcio Ferreira, Alves, Lucas Máximo, Zilnyk, Kahl Dick, Cintho, Osvaldo Mitsuyuki |
| Publisher | Universidade Estadual de Ponta Grossa, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais, UEPG, Brasil, Departamento de Engenharia de Materiais |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG, instname:Universidade Estadual de Ponta Grossa, instacron:UEPG |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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