Formação de revestimentos para altas temperaturas no aço inoxidável martensítico X22 utilizando a técnica HAPC

• Autor(a) principal: CRUZ, Anderson Weslei da
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
• Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3918
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA; Aço inoxidável martensítico X22 (1.4923); Processo de aluminização; Halide activated pack cementation (HAPC); Teste de oxidação

O aço X22 é uma liga metálica pertencente à classe dos aços inoxidáveis martensíticos, sendo amplamente utilizado na construção de máquinas e equipamentos que operam em altas temperaturas. No entanto, para temperaturas próximas de seu limite operacional, sua resistência à oxidação é bastante limitada, o que compromete seu uso prático. Neste trabalho, propôs-se a melhorar a resistência à oxidação do aço X22, utilizando a técnica de revestimento por aluminização via HAPC. Os parâmetros de processo utilizados no HAPC basearam-se nas ligas mães doadoras de alumínio puro (Al) e alumínio-cromo (Al-Cr), com variações de temperatura e tempo entre 650-800 °C e 4-36 h, respectivamente. Para ativação dos processos, foram utilizados os sais NH4Cl, NaCl e KCl. Além disso, as condições termodinâmicas para deposição do alumínio nos processos HAPC foram avaliadas utilizando o software HSC Chemistry. Os resultados alcançados mostraram a viabilidade para a formação de revestimentos de interesse prático no aço X22, empregando ambas as ligas mães. Assim, ao utilizar o alumínio puro (Al) como liga mãe, foram obtidos revestimentos na temperatura de 800 °C, com os tempos de processo de 16 h e 36 h, e sendo ativados com os sais NaCl e KCl. As espessuras aluminizadas variaram entre 50-85 μm, formando para maioria dos casos um gradiente composicional de alumínio nas fases Fe2Al5, FeAl e Fe3Al. Em relação à liga mãe de Al-Cr, obteve-se revestimento em apenas uma condição, sendo utilizada a temperatura de 750 °C, por 36 h e ativado pelo sal NH4Cl. A espessura aluminizada foi de 50 μm, com a formação das fases dúcteis FeAl e Fe3Al. Para essa condição, foi possível diminuir a temperatura de processo, permitindo preservar as propriedades do Aço X22. Nos testes de oxidação realizados a 800 °C por 288 h e sob atmosfera ambiente (em ar), os revestimentos formados no aço X22 proporcionaram uma proteção satisfatória em altas temperaturas. Assim, os ganhos de massa variaram entre 0,71-2,20 mg/cm² para os revestimentos formados com o uso do alumínio puro (Al) como liga mãe e de 5,10 mg/cm² para o revestimento formado com o uso da liga mãe de alumínio-cromo (Al-Cr). O aço X22 sem revestimento apresentou um ganho de massa de 47,27 mg/cm². Em relação ao efeito da temperatura utilizada nos processos HAPC sobre a microestrutura e dureza do aço X22, foram observadas pequenas alterações na máxima temperatura de processo de 800 °C. No entanto, um modo proposto de resfriamento externo ao forno (REF) após os processos HAPC permitiu preservar adequadamente a dureza do aço X22.