Amorfização e cristalização da liga fe68cr8mo4nb4b16: caracterização através de técnicas avançadas de microscopia eletrônica

Stainless steels of the different classes can have their composition modified through the addition of boron, aiming to obtain both amorphous phases and the controlled formation of borides. The formation of amorphous phase and the controlled formation of borides have the objective to optimize surface...

Full description

Access type:openAccess
Publication Date:2019
Main Author: Coimbrão, Diego Davi lattes
Advisor: Botta Filho, Walter José lattes
Co-advisor: Zepon, Guilherme lattes
Document type: Master thesis
Language:por
Published: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Portuguese subjects:
English subjects:
Knowledgement areas:
Online Access:https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12001
Portuguese abstract:Aços inoxidáveis de diferentes classes tem tido sua composição modificada através da adição de boro, visando, tanto a obtenção de fases amorfas, como a formação controlada de boretos. A formação de fase amorfa e a formação de boretos tem por objetivo otimizar as propriedades de superfície, especificamente, a resistência à corrosão e a resistência ao desgaste. Dependendo do sistema, da composição e do processamento empregado, boretos podem ser formados durante a solidificação, ou por precipitação no estado sólido a partir de fases cristalinas, ou durante a cristalização de uma matriz amorfa. Em cada caso, boretos com diferentes estruturas cristalinas e composições podem ser formados. O trabalho teve como objetivo produzir através de diferentes processamentos uma nova liga a base de Fe, com composição, Fe68Cr8Mo4Nb4B16, e de caracterizar as fases formadas utilizando as técnicas de difração de raios X, difração de elétrons, microanálise por EDS (Espectroscopia de Energia Dispersiva), EELS (espectroscopia de perda de energia de elétrons) e ASTAR (sistema de mapeamento automático de orientação cristalográfica). As ligas com microestruturas próximas ao equilíbrio foram produzidas por fundição em forno a arco e, a partir dessas, ligas amorfas foram produzidas por solidificação rápida através da técnica de melt-spinning. Caracterização microestrutural detalhada foi realizada em todas as condições de processamento; nas cristalinas produzidas por fusão em forno a arco, nas amorfas produzidas por melt-spinning e nas parcialmente e totalmente cristalizadas a partir de tratamentos térmicos controlado das fitas amorfas. Os resultados indicaram a formação de fases diferentes das de equilíbrio, e diferentfes sequências de formação nas ligas cristalizadas a partir da fase amorfa. Especificamente, a liga amorfa se cristaliza através da seguinte sequência: [am + fase-Chi + M23B6] → [am + fase-Chi + M23B6 + Fe-alfa] → [Fe-alfa + MB + M2B – tetragonal + M2B – ortorrômbico + M3B2 + MB2 + M23B6]. Finalmente, as ligas Fe68Cr8Mo4Nb4B16 processadas nas diferentes condições foram caracterizadas eletroquimicamente em meios alcalinos e ácidos, indicando excepcional resistência a corroção da liga amorfa, justificada tanto pela estrutura amorfa como pela presença dos elementos cromo e molibdênio.
English abstract:Stainless steels of the different classes can have their composition modified through the addition of boron, aiming to obtain both amorphous phases and the controlled formation of borides. The formation of amorphous phase and the controlled formation of borides have the objective to optimize surface properties, specifically, the corrosion resistance and the wear resistance. Depending on the system, the composition and the processing route, borides can be formed in different stages, such as, during solidification by precipitation from solid crystalline phases or during the crystallization of an amorphous matrix. In each case, borides with different crystalline structures and different compositions can be formed. This present project had the objective to produce, via different processing routes, a new Fe-based alloy with composition, Fe68Cr8Mo4Nb4B16, and to characterize the phases formed through the techniques of x-ray diffraction, electron diffraction, EDS, EELS and ASTAR. The alloy with microstructure near the equilibrium was produced by arc melting, and from this master alloy, amorphous alloys were produced by rapid solidification by the melt-spinning technique. Detailed microstructural characterization was performed in all conditions of processing; in the crystalline alloy produced by arc melting, in the amorphous alloys produced by melt-spinning and in the partially and fully crystallized alloys produces by controlled heat treatments of the amorphous ribbons. For the alloys crystallized from the amorphous phase, the results indicated the formation of phases, different from the equilibrium, and also different sequences of formation. Specifically, the amorphous alloys crystallize in the following sequence: [am + Chi-phase + M23B6] → [am + Chi-phase + M23B6 + Fe-alpha] → [Fe-alpha + MB + M2B tetragonal + M2B orthorobic + M3B2 + MB2 + M23B6]. Finally, the Fe68Cr8Mo4Nb4B16 alloys processed by the different routes were characterized electrochemically in acidic and alkaline media, indicating outstanding high corrosion resistance of the new glassy alloy, justified by the amorphous nature and the presence of corrosion resistant alloying elements such as chromium and molybdenum.