Interação do hidrogênio no aço duplex 2205 recozido e envelhecido após laminação a frio
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Berenice Mendonça Gonzalez
Resumo
Os aços inoxidáveis duplex (AID) pertencem a um conjunto de aços de alta liga
constituídos por uma microestrutura bifásica de ferrita e de austenita. Essas ligas
oferecem uma combinação atraente de propriedades, incluindo uma alta resistência
mecânica combinada com uma boa resistência à corrosão e ductilidade. Sua aplicação
vem crescendo; sendo empregada, principalmente, em transportes marítimos, indústrias
petroquímica, nuclear e de papel e celulose. Porém, esses materiais podem apresentar
falhas durante sua vida útil, quando expostos a determinados meios. Amostras de AID
2205 foram recebidas na condição de recozimento de homogeneização (1050ºC por 300
s e resfriamento em água), foram laminadas a frio com 60% de redução e recozidas a
1100ºC por 2 h e envelhecidas a 850ºC por 24 h. Em seguida, foram carregadas com
hidrogênio. Análises de extração por fusão foram aplicadas para quantificar o hidrogênio
no aço. Os testes de tração e dobramento in situ com carregamento de hidrogênio
simultâneo, foram usados para avaliar a instabilidade provocada por esse elemento. A
martensita induzida por deformação na austenita, ocorreu no teste de tração em amostras
sem carregamento. A microestrutura foi caracterizada por microscopia óptica, eletrônica
de varredura, eletrônica de transmissão, difração de elétrons retroespalhados e difração
de raios-x. As fases ferrita (α), austenita (), sigma (), chi () e carboneto (M23C6) foram
identificadas. O AID apresentou uma redução de ductilidade considerável, considerando
somente 5% de alongamento no estado envelhecido. A extração por fusão revelou um
teor de hidrogênio na microestrutura de até 50 ppm em peso para a condição recozida,
enquanto para a amostra envelhecida foi de 10 ppm em peso. Em função alta fração
volumétrica de fases intermetálicas e carregamento com hidrogênio, as superfícies de
fratura foram caracterizadas como intergranular.
Abstract
Duplex stainless steels (DSS) belong to a group of high-alloy steels consisting of a twophase microstructure of ferrite and austenite. These alloys offer an attractive combination
of properties, including high mechanical strength combined with good corrosion
resistance and ductility. Its application has been growing; being used mainly in maritime
transport, petrochemical, nuclear and pulp and paper industries. However, these materials
can fail during their useful life when exposed to certain media. Samples of DSS 2205
were received in the homogenization annealing condition (1050ºC for 300 s and cooling
in water), were cold rolled at 60% reduction and annealed at 1100ºC for 2 h and aged at
850ºC for 24 h. Then they were charged with hydrogen. Melt extraction analyzes were
applied to quantify hydrogen in steel. In situ tensile and bending tests with simultaneous
hydrogen charged were used to assess the instability caused by this element.
Deformation-induced martensite in austenite occurred in the tensile test in samples
without loading. The microstructure was characterized by optical microscopy, scanning
electron, transmission electron, electron backscatter diffraction and x-ray diffraction. The
ferrite (α), austenite (), sigma (), chi () and carbide (M23C6) phases were identified.
The DSS showed a considerable reduction in ductility, considering only 5% elongation
in the aged state. Melt extraction revealed a microstructure hydrogen content of up to 50
ppm by weight for the annealed condition, while for the aged sample it was 10 ppm by
weight. Due to the high-volume fraction of intermetallic phases and hydrogen charged,
the fracture surfaces were characterized as intergranular.
Assunto
Engenharia metalúrgica, Metalurgia física, Aço inoxidável, Aço - Teor de hidrogênio, Aço - Tratamento térmico
Palavras-chave
Aço inoxidável duplex, Fragilização por hidrogênio, Absorção de hidrogênio, Difusividade do hidrogênio, Fratura frágil