Aspectos da transformação austenítica de um aço maraging 18Ni fabricado por manufatura aditiva: mecanismo de reversão e seu impacto nas propriedades mecânicas

• Autor(a) principal: Conde, Fábio Faria
• Data de Publicação: 2023
• 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/18/18158/tde-28082023-150945/
• topic: additive manufacture of maraging steel; austenitic reversion; cinética de reversão martensita-austenita; cyclic and isothermal treatments for reversal; fracture toughness; manufatura aditiva do aço maraging; martensite-austenite reversion kinetics; metallurgy and phase transformation; metalurgia e transformação de fase; reversão austenítica; tenacidade à fratura; tratamentos cíclicos e isotérmicos para reversão

A transformação α↔γ é muito conhecida e importante na metalurgia dos aços, presente em muitos tratamentos térmicos com a finalidade de melhoria do aço. Tratamentos para aumento de resistência (têmpera), refino de grão, solubilização para homogeneização, eliminação de textura, aumento de tenacidade envolvem a austenitização, formação de ferrita ou martensita. As transformações de fase sofrem influência da composição química, que alteram a energia livre do sistema, as fases e a cinética de transformação. Com o surgimento e aprimoramento das tecnologias de manufatura aditiva, maiores complexidades têm sido atreladas à sua metalurgia de processamento. A tecnologia de fusão seletiva a laser (FSL) se baseia na fusão micrométrica de camadas de pó, tendo um alto aporte térmico, gerando altas velocidades de resfriamento e gradientes térmicos, causando uma fina micro-segregação que modificam o comportamento usual da transformação α↔γ, bem como suas propriedades mecânicas finais. A tecnologia de FSL permitiu a revitalização do aço maraging por sua adequabilidade ao processo, e muito tem sido estudado sobre a reação α\'↔γrev em ligas maraging afim de aumentar a capacidade de deformação plástica do aço. Pelo que se sabe, há pouca ou nenhuma literatura que tenha estudado a transformação específica α\'↔γrev em ligas produzidas por FSL de modo a diferenciar os aspectos metalúrgicos da transformação, em comparação com uma liga produzida por rotas convencionais ou solubilizada. Pelo que sabemos, não há, ou ao menos são escassos, dados de tenacidade à fratura de ligas maraging que foram submetidas a tratamento de reversão α\'↔γrev, o qual também é um dado de grande importância. Ensaios de tenacidade a fratura por CTOD são importantes por excluir o efeito de acabamento do entalhe uma vez que é nucleada uma trinca inicial, sendo um ensaio mais criterioso e preciso, e pouco estudado, havendo poucos dados de CTOD da liga 18 Ni fabricada por FSL na literatura. Os resultados mostram que o processamento via FSL causa micro-segregações finamente dispersas oriundas do tipo e morfologia de solidificação intrínseca a tecnologia 12 FSL que majoritariamente é celular. Há micro-segregações e flutuações de composição que causam um aumentam o campo intercrítico do aço, antecipando o início da austenitização (menor Ae1) e retardando o final da mesma (maior Ae3), e a transformação se dá de forma heterogênea. Por consequência, isto altera a cinética de nucleação e crescimento da liga como fabricada por FSL em comparação a uma liga solubilizada, acelerando crescimento, mas retardando o final do crescimento para completa austenitização. Ademais, comparando a condição otimizada de reversão de 670 °C/30 min, a qual resultou na formação de 60 % de austenita reversa, com a condição típica de envelhecimento de um maraging 18Ni, 480 °C/h, houve uma perda de 33 % de resistência mecânica, mas um aumento de 43 % de deformação, bem como um aumento de 1600 % na tenacidade à fratura. Ademais, houve um aumento de aproximadamente 400 % na tenacidade a fratura comparando a condição otimizada 670 °C/30 min com a condição como-fabricada. O trabalho mostra que há forte influência na propriedades mecânicas relacionado a reversão da austenita.