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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32852| Título: | Efeito de tratamentos isotérmicos na microestrutura e resistência à corrosão do aço inoxidável duplex UNS S32205 (SAF 2205) |
| Título(s) alternativo(s): | Effect of isothermal treatments on the microstructure and corrosion resistance of stainless-steel duplex UNS S32205 (SAF 2205) |
| Autor(es): | Turin, Alba Regina |
| Orientador(es): | Borges, Paulo César |
| Palavras-chave: | Aço inoxidável duplex Aço - Tratamento térmico Aço - Corrosão Aço - Propriedades mecânicas - Teste Microscopia eletrônica Microestrutura - Análise Duplex stainless steel Steel - Heat treatment Steel - Corrosion Steel - Mechanical properties - Testing Electron microscopy Microstructure - Analysis |
| Data do documento: | 19-Abr-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | TURIN, Alba Regina. Efeito de tratamentos isotérmicos na microestrutura e resistência à corrosão do aço inoxidável duplex UNS S32205 (SAF 2205). 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | Os aços inoxidáveis duplex (AID’s) possuem elevadas propriedades mecânicas combinadas a alta resistência à corrosão. Entretanto, ciclos térmicos inadequados podem induzir precipitações de fases intermetálicas como sigma e chi, bem como alterar a proporção das fases. Com o objetivo de acrescentar dados para um adequado ciclo térmico do aço duplex padrão UNS S32205, avaliou-se neste trabalho o efeito das temperaturas de tratamento isotérmico de 850°C, 950°C, 1000°C, 1150°C com tempo de encharque de 30 minutos seguido de resfriamento em água e no estado de fornecimento (EF). Por meio de imagens obtidas por microscopia ótica na seção transversal das amostras e utilizando ataque com reagente Behara (solubilizadas – 1000 e 1150°C) e Behara modificado (envelhecidas – 850 e 950°C), foi possível obter por estereologia quantitativa as frações volumétricas em cada condição. A precipitação da fase sigma (σ) ocorreu nas temperaturas de 850 e 950°C, com proporções de 7,9 ± 1,6 % e 3,3 ± 1,3 %, respectivamente. Enquanto, para as condições de EF, 1000 e 1150°C, tem-se microestrutura bifásica, com ferrita (δ) e austenita (γ), com a obtenção de maiores porcentagens da δ para a maior temperatura de tratamento térmico (1150°C). Maiores % σ induziram maiores valores de dureza. Nos ensaios de polarização cíclica, as amostras com microestrutura mais equilibrada de δ/γ (50/50), EF e 1000°C, obtiveram menores valores de taxa de corrosão generalizada, como também camadas passivas mais protetoras e melhor capacidade de repassivação. Na temperatura de 1150°C, resultou em piores desempenhos, associado a redução da %Cr na ferrita, observado pelas medidas de EDS. Dentre as condições com δ, γ e σ, em 950°C, a pequena porcentagem de sigma não impactou nos parâmetros de corrosão generalizada e localizada, bem como a estabilidade da película passiva, quando comparadas às condições solubilizadas. Enquanto em 850°C, houve uma redução do desempenho em corrosão localizada, associado ao efeito galvânico promovido pela diferença de potenciais e elementos de liga entre as fases. Por fim, foi avaliada a susceptibilidade à corrosão por frestas utilizando uma adaptação da norma ASTM G192-08. As condições EF e 1000°C exibiram menor corrosão por fresta, apresentando menores densidades de corrente no ensaio potenciostático na região transpassiva (1,1 e 1,2 V), seguidas das condições de 1150°C e 950°C. Na condição de 850°C, como enfatizado na polarização cíclica, exibiu alta taxa de corrosão por fresta, devido à presença da fase sigma e à possível formação de pilhas galvânicas. Diante do exposto, os resultados mostram que a precipitação da fase sigma em teores superiores a 8% reduz a resistência à corrosão localizada do aço duplex UNS S32205, portanto a precipitação da fase sigma deve ser controlada e evitada na indústria. |
| Abstract: | Duplex stainless steels (AID’s) have excellent mechanical properties combined with high corrosion resistance. However, inadequate thermal cycling can induce precipitation of intermetallic phases such as sigma and chi, as well as alter the phase ratio. With the objective of adding data for an adequate thermal cycle of the UNS S32205 standard duplex steel, this work evaluated the effect of the isothermal treatment temperatures of 850°C, 950°C, 1000°C, 1150°C with soaking time of 30 minutes followed by cooling in water and in the state of supply (EF). By means of images obtained by optical microscopy in the transverse section of the samples and using etching with Behara reagent (solubilized – 1000 and 1150°C) and modified Behara (aged – 850 and 950°C), it was possible to obtain by quantitative stereology the volumetric fractions in each condition. The precipitation of the sigma phase (σ) occurred at temperatures of 850 and 950°C, with proportions of 7.9 ± 1.6% and 3.3 ± 1.3%, respectively. While, for the EF conditions, 1000 and 1150°C, there is a biphasic microstructure, with ferrite (δ) and austenite (γ), obtaining higher percentages of δ for the highest heat treatment temperature (1150°C). Higher % σ induced higher hardness values. In the cyclic polarization tests, the samples with a more balanced microstructure of δ/γ (50/50), EF and 1000°C, obtained lower generalized corrosion rate values, as well as more protective passive layers and better repassivation capacity. At the temperature of 1150°C, worse performance was observed, associated with the reduction of %Cr in the ferrite, observed by the EDS measurements. Among the conditions with δ, γ and σ, at 950°C, the small percentage of sigma did not impact the generalized and localized corrosion parameters, as well as the stability of the passive film, when compared to the solubilized conditions. While at 850°C, there was a reduction in localized corrosion performance, associated with the galvanic effect promoted by the difference in potentials and alloying elements between phases. Finally, the susceptibility to crevice corrosion was evaluated using an adaptation of the ASTM G192-08 standard. The EF and 1000°C conditions exhibited less crevice corrosion, with lower current densities in the potentiostatic test in the transpassive region (1.1 and 1.2 V), followed by the 1150°C and 950°C conditions. In the 850°C condition, as emphasized in the cyclic polarization, it exhibited a high crevice corrosion rate, due to the presence of the sigma phase and the possible formation of galvanic piles. Given the above, the results show that sigma phase precipitation at levels greater than 8% reduces localized corrosion of the UNS S32205 duplex steel, therefor precipitation of the sigma phase must be controlled and avoided in the industry. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32852 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
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