Efeito da reversão da martensita induzida por deformação sobre o comportamento e eletroquímico do aço inoxidável lean duplex 2304

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

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Isolda Costa
Witor Wolf
Rosa Maria Rabelo Junqueira
Vanessa de Freitas Cunha Lins

Resumo

Aços inoxidáveis lean duplex (AILD) representam uma alternativa econômica aos aços duplex tradicionais, como o 2205, e aos aços austeníticos 304L e 316L, sendo compostos por uma microestrutura bifásica de ferrita e austenita com relativamente baixo teor de níquel e molibdênio. Durante deformações plásticas severas, a austenita metaestável pode se transformar parcialmente em martensita induzida por deformação (α′), cuja reversão ocorre por recozimento térmico. Este trabalho investigou os efeitos da formação e reversão parcial da martensita no comportamento microestrutural, mecânico, fractográfico e eletroquímico do AILD 2304, submetido à laminação a frio com 74% de redução de espessura e posterior recozimento isocrônico entre 400 °C e 1100 °C por 30 minutos. As análises microestruturais foram realizadas por DRX, MEV, MET e EBSD; as propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração e microdureza, enquanto o comportamento eletroquímico foi investigado por polarização potenciodinâmica, DL-EPR em célula tipo seringa e modelagem estatística dos potenciais de quebra. Os sítios de nucleação de pites foram estudados por meio de pulsos potenciostáticos. Os resultados mostraram que a reversão parcial da martensita se inicia entre 500 °C e 550 °C, com formação de uma nanostrutura rica em falhas de empilhamento, maclas e discordâncias. O envelhecimento térmico a 400 °C e 500 °C resultou em aumento da dureza e da resistência mecânica, mas também em perda de ductilidade e fraturas frágeis. A laminação a frio aumentou significativamente a resistência à corrosão por pite, enquanto o recozimento entre 400 °C e 600 °C reduziu o potencial de quebra do filme passivo e favoreceu a nucleação de pites nas regiões de α′-martensita/austenita, com aumento da densidade de pites. A partir de 500 °C, foi observada sensitização, mesmo na ausência de precipitados visíveis, associada à redistribuição elementar local. Um comportamento bimodal entre pite e transpassivação foi observado. Verificou-se que o aumento da área exposta elevou a probabilidade de ocorrência de pites, sendo que a modelagem estatística, com uso de distribuição mista, permitiu prever a variação do Eb com a área, destacando a importância da abordagem probabilística e do número de repetições em estudos sobre corrosão por pite, além de permitir a extrapolação do Eb para áreas maiores.

Abstract

Lean duplex stainless steels (AILD) are cost-effective alternatives to traditional duplex grades such as 2205 and to austenitic steels like 304L and 316L, comprising a biphasic ferrite–austenite microstructure with relatively low nickel and molybdenum contents. Under severe plastic deformation, metastable austenite can partially be transformed into strain-induced martensite (α′), which can be reversed by thermal annealing. This work investigated the effects of the formation and partial reversion of martensite on the microstructural, mechanical, fractographic, and electrochemical behavior of AILD 2304, cold rolled to 74% thickness reduction and subsequently subjected to isochronal annealing between 400 °C and 1100 °C for 30 minutes. Microstructural analysis was conducted via XRD, SEM, TEM, and EBSD. Mechanical properties were evaluated by tensile and microhardness testing, while electrochemical behavior was studied by potentiodynamic polarization, DL-EPR using a syringe cell, and statistical modeling of breakdown potentials. Pit nucleation sites were investigated by potentiostatic pulse experiments. Results showed that partial martensite reversion begins between 500 °C and 550 °C, accompanied by the formation of a nanostructure rich in stacking faults, twins, and dislocations. Aging at 400 °C and 500 °C led to increased hardness and strength but also to loss of ductility and the occurrence of brittle fracture. Cold rolling significantly enhanced pitting corrosion resistance, whereas annealing between 400 °C and 600 °C lowered the passive film breakdown potential and promoted pit nucleation at α′ martensite/austenite interfaces, with increased pit density. Sensitization was detected from 500 °C onward, even in the absence of visible carbide precipitation, associated with local elemental redistribution. A bimodal behavior involving both pitting and transpassivity was observed in as-received and 400 °C-annealed specimens. Increasing the exposed area raised the probability of pit initiation. Statistical modeling using a mixed distribution (Gumbel + normal) enabled prediction of Eb variation with surface area, emphasizing the importance of probabilistic approaches and sufficient repeatability in pitting corrosion studies, as well as enabling extrapolation of Eb to larger areas.

Assunto

Metalurgia física, Aço inoxidável, Martensita, Aço - Propriedades mecânicas

Palavras-chave

aço inoxidável duplex, martensita induzida por deformação, reversão da martensita induzida por deformação, resistência à corrosão, resistência mecânica

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