Modelagem da precipitação de AIN em aços elétricos de grão orientado
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Autor(es)
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Dagoberto Brandao Santos
Vanessa de Freitas Cunha Lins
Herman Sander Mansur
Vanessa de Freitas Cunha Lins
Herman Sander Mansur
Resumo
Aços elétricos têm sido amplamente utilizados na construção de motores e transformadores por apresentarem menores perdas energéticas quando comparados aos aços comuns. Desde a segunda metade do século XX, os aços elétricos de grão orientado vêm apresentando eficiências cada vez maiores e, portanto, com etapas de produção cada vez mais elaboradas e necessitando de controles mais rigorosos. No processo de fabricação de tais aços, diferentes compostos são precipitados na matriz do aço e empregados como inibidores de crescimento de grão. Dentre esses inibidores, se destacam o sulfeto de manganês e o nitreto de alumínio, que, ao impedirem o crescimento dos grãos ferríticos na recristalização primária, promovem o acúmulo de energia necessário para que a recristalização secundária ocorra, etapa em que o crescimento dos grãos com a chamada textura Goss é favorecida. Nesse trabalho, foi estudada a precipitação de AlN em aços elétricos de grão orientado. O trabalho engloba uma discussão dos processos termodinâmicos e cinéticos envolvidos na precipitação através da modelagem de vários parâmetros, como energia livre de Gibbs envolvida no processo de precipitação, influência da energia interfacial e efeitos de precipitação em contornos de grãos e em deslocações. Foram construídos diagramas PTT para o processo de precipitação, na faixa de temperatura entre 500ºC e 1300ºC. Foram comparados dois modelos para a avaliação da influência da energia elástica da matriz na precipitação e um modelo que trata simultaneamente a nucleação e crescimento de precipitados em matrizes ferríticas. Por fim, os dados encontrados foram comparados com os dados obtidos da literatura a fim de se avaliar a validade da dissertação, e a conclusão foi que esta é capaz de prever, com razoável precisão, os dados experimentais reportados na literatura.
Abstract
Electrical steels have been widely used in the construction of motors and transformers because of the lower energy losses when compared to common steel. Since the second half of the twentieth century, grain-oriented electrical steels have been achieving increasing efficiencies, and therefore its production phases have become more elaborate, thus, needing tighter control. In the manufacture of such steels, different compounds are precipitated in the matrix of the steel and used as grain-growth inhibitors. Among these inhibitors, special attention has been given to manganese sulfide and aluminum nitride, which, by preventing the growth of ferritic grains in the primary recrystallization, promote the accumulation of energy required for the secondary recrystallization process to occur, when the growth of grains having Goss texture is favored. In this work, the precipitation of AlN in grain-oriented electrical steels has been studied. The work includes a discussion of the thermodynamic and kinetic processes involved in precipitation through the modeling of various parameters, such as Gibbs free energy in the precipitation process, influence of interfacial energy and effects of precipitation in grain boundaries and in dislocations. PTT diagrams were constructed for the precipitation process in the temperature range between 500ºC and 1300ºC. Two models for assessing the influence of elastic energy matrix in precipitation and a model that treats both the nucleation and growth of precipitates in ferritic matrices were compared. Finally, the obtained data were compared with those obtained from the literature in order to assess the validity of the thesis and the conclusion was that it is able to reach, with reasonable accuracy, the experimental data reported in the literature.
Assunto
Engenharia metalúrgica
Palavras-chave
Engenharia Metalúrgica e de Minas