Transformações de fase no estado sólido em alguns aços inoxidáveis austeníticos e ferríticos-austeníticos (dúplex) contendo altos fatores de nitrogênio.

• Autor(a) principal: Machado, Izabel Fernanda
• Data de Publicação: 1999
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-23052022-145343/
• topic: Aço inoxidável austenítico; Aço inoxidável ferrítico; Austenitic stainless steel; Diagrama de transformação de fase; Ferritic stainless steel; Phase transformation diagrams

O nitrogênio tem sido adicionado aos aços inoxidáveis austeníticos e dúplex como forma de melhorar as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão dos mesmos. O nitrogênio também tem um forte efeito austenitizante, ampliando de formabastante significativa o campo de estabilidade da austenita. Em aços inoxidáveis dúplex com microestrutura ferrítico-austenítica, a adição de elevados teores de nitrogênio pode tornar, a microestrutura desses aços, completamente austenítica. Noentanto, a adição de elevados teores de nitrogênio também pode propiciar a ocorrência de precipitação de nitretos de cromo (\'(Cr,Fe)IND.2\'N) em temperaturas abaixo de 1100\'GRAUS\'C. A precipitação de nitretos de cromo é prejudicial para o aço,pois causa diminuição da resistência à corrosão e perda de tenacidade. Além disso, o nitrogênio em solução sólida inibe a formação de intermetálicos como a fase sigma. Neste trabalho, foram estudadas as transformações de fase de quatro açosinoxidáveis: i) um aço 25%Cr-5%Ni (DIN 1.4460) contendo 0,87% de nitrogênio e microestrutura austenítica; ii) um aço 25%Cr-5%Ni (DIN 1.4460) contendo teores habituais de nitrogênio e microestrutura dúplex ferrítico-austenítica; iii) um aço25%Cr-17%Mn contendo 0,54% de nitrogênio e microestrutura dúplex ferrítico-austenítica e iv) um aço 22%Cr-5%Ni (DIN 1.4462) com teores de nitrogênio na austenita variando de 0,35 a 0,7%. A microestrutura, deste último aço, variou com os teoresdenitrogênio. Na região junto à superfície externa da amostra, mais rica em nitrogênio, a microestrutura era austenítica. Na região central da amostra, mais pobre em nitrogênio, a microestrutura era dúplex ferrítico-austenítica. Entre as zonasaustenítica e dúplex existia uma zona de transição, que era austenítica contendo ilhas de ferrita. Esses aços foram submetidos a tratamentos térmicos de envelhecimento na faixa de temperaturas entre 600 e 1100\'GRAUS\'C por períodos de tempo que variaram de 1,5 a 6000 minutos. Para a caracterização das fases, resultantes dostratamentos térmicos, foram utilizadas várias técnicas de análise microestrutural tais como: microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura com análise química por dispersão de energia, microscopia eletrônica de transmissão, difração deraios X, medidas magnéticas, medidas de microdureza Vickers. Em todos os aços, foram estudadas a precipitação de nitretos de cromo com estrutura cristalina hexagonal do tipo \'Cr IND.2\'N e a formação de fase sigma. No aço 25%Cr-5%Ni contendo0,87% de nitrogênio, também foi estudada a formação de ferrita. No aço 22%Cr-5%Ni, estudou-se, além da precipitação de nitretos de cromo e de fase sigma, a formação de fase \'qui\' e de austenita adicional na zona dúplex. Os nitretos de cromo comestrutura cristalina hexagonal do tipo \'Cr IND.2\'N apresentam modo de precipitação peculiar na austenita, podendo precipitar tanto de maneira contínuacomo de maneira descontínua. A precipitação descontínua de nitretos de cromo apresentamorfologia semelhante à da perlita dos aços carbono, sendo comumente chamada na literatura de \"falsa perlita\". Esse tipo de precipitação é favorecido onde existe elevada supersaturação em nitrogênio e é inibido pela ocorrência de precipitaçãocontínua no interior dos grãos. A precipitação de nitretos de cromo de maneira descontínua não foi observada na austenita do aço 25%Cr-5%Ni contendo teores habituais de nitrogênio (dúplex). Já no aço 25%Cr-17Mn-0,54%N (dúplex) a ocorrência deprecipitação de nitretos de cromo de maneira descontínua na austenita foi observada. Essa precipitação apresentou-se como uma peculiaridade, já que este tipo de precipitação não tinha sido observada em aços inoxidáveis dúplex. No aço dúplex 25%Cr-17%Mn-0,54%N, a cinética de precipitação descontínua de nitretos naaustenita também ocorreu de maneira mais lenta do que nos outros aços estudados, onde esta precipitação descontínua ocorreu. A formação de ferrita no aço 25%Cr-5%Ni-0,87%N ocorreu junto aos nitretos de cromo que precipitaram de maneiradescontínua. Já a formação de fase sigma, ocorreu em contornos de grão, no interior dos grãos e junto aos nitretos de cromo que precipitaram de maneira descontínua. A formação de ferrita e/ou fase sigma nas regiões próximas aos nitretos queprecipitaram de maneira descontínua mostra que essas regiões apresentam um empobrecimento em nitrogênio. Aexistência de um gradiente de nitrogênio na austenita, junto aos nitretos que precipitaram de maneira descontínua, contrapõe-se às teoriasque explicam a ocorrência de precipitação descontínua. Na verdade, a reação de precipitação descontínua de nitretos de cromo em austenitas supersaturadas em nitrogênio seria uma reação pseudo-descontínua. A formação de fase sigma nos açosestudados foi produto de um eutetóide divorciado formado pela decomposição da ferrita em fase sigma e austenita ou foi produto da decomposição da austenita empobrecida em nitrogênio em fase sigma. A formação de ferrita, bem como seudesaparecimento durante alguns tratamentos térmicos de envelhecimento, no aço 25%Cr-5%Ni contendo 0,87% de nitrogênio é uma evidência de que a formação de fase sigma neste aço, junto aos nitretos que precipitaram de maneira descontínua naaustenita, é produto de uma reação eutetóide. A morfologia da fase sigma não apresentou diferenças significativas nos aços estudados, apresentando morfologia massiva tanto na ferrita como na austenita, onde esta fase ocorreu. A formação da austenita, na zona dúplex do aço 22%Cr-5%Ni, após a precipitação de nitretos de cromo nas interfaces ferrita-austenita, é explicada pelo aumento das frações volumétricas de austenita em aços dúplex do sistema Fe-Cr-Niem temperaturas abaixo de 1200\'GRAUS\'C. A formação de fase \'qui\', muito rica em molibdênio, foi observadaapenas na zona dúplex do aço 22%Cr-5%Ni. Embora sua ocorrência em temperaturas mais elevadas fosse esperada, esta não foi identificada. Osresultados obtidos neste trabalho possibilitaram a construção de diagramas tempo-temperatura-transformação (TTT), que resumem a cinética das transformações de fase para os aços estudados, na faixa de temperaturas entre 600 e 1100°C.