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Correlative atom probe tomography and transmission electron microscopy on the study of M/A, B/A interfaces and precipitates after in situ heat treatments for a TRIP-assisted supermartensitic stainless steel and advanced high strength steel

Grant number: 16/13466-6
Support type:Scholarships abroad - Research Internship - Doctorate
Effective date (Start): September 30, 2016
Effective date (End): September 29, 2017
Field of knowledge:Engineering - Materials and Metallurgical Engineering
Principal Investigator:Paulo Roberto Mei
Grantee:Julian David Escobar Atehortua
Supervisor abroad: Antonio Jose Ramirez Londono
Home Institution: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brazil
Local de pesquisa : Ohio State University, Columbus, United States  
Associated to the scholarship:14/20844-1 - In situ study on kinetics of phase transformations and thermal stability of retained austenite in TRIP-assisted advanced high strength steel, BP.DR

Abstract

A reversão de austenita tem se tornado recentemente um tópico de interesse devido a sua potencial aplicabilidade no processamento de aços. A ductilidade e o encruamento dos aços podem ser melhorados através da plasticidade induzida por transformação da austenita reversa Ar (cfc) para martensita M (ccc/tcc), sendo este efeito conhecido como TRIP. Os aços avançados de alta resistência com efeito TRIP (AAAR-TRIP) tem sido amplamente usados na indústria automotiva; enquanto que os aços inoxidáveis supermartensíticos com efeito TRIP (AISM-TRIP) tem sido usados para fabricação de tubulações para a indústria de petróleo e gás. Em ambos os casos, o efeito TRIP é atingido através de tratamentos térmicos complexos, realizados no campo intercrítico da austenita, para reverter e estabilizar Ar na temperatura ambiente. O processo de estabilização depende do grau de enriquecimento em elementos gamagênicos durante o tratamento térmico. No casos dos AAAR-TRIP, a partição de carbono durante o recozimento intercrítico, esubseqüente posterior austêmpera, desempenha o papel mais importante. No caso dos AISM-TRIP, a partição de níquel através de um processo difussivo, é o fator mais importante. Neste caso, o carbono tem um papel secundário, assistindo a precipitação de carbonetos. Foram realizados tratamentos térmicos in situ, usando difração de raios x com luz sincrotron (DRXS), para estudar a cinética da reversão e a estabilidade térmica da austenita para ambos os aços. Tomografia de Sonda Atômica (TSA) foi usada para investigar a evolução composicional através das interfaces ccc/cfc e dos precipitados após tratamentos in situ. Também, foram feitos cálculos termodinâmicos e cinéticos para comparar e correlacionar os resultados obtidos pelas duas técnicas. Para o AISM-TRIO, a cinética de reversão da austenita e sua estabilidade térmica no resfriamento foram mapeados para diferentes condições de revenimento intercrítico in situ. Foram detectadas diferenças na temperatura de crescimento da austenita (As), e de transformação martensítica (Ms), em função da quantidade de austenita reversa. Isto é uma evidência indireta da dependência composicional no desempenho termomecânico da austenita. A estabilidade térmica da Ar foi associada à partição de níquel por equilíbrio local através da interfase M/Ar, e à precipitação de carbonetos MC, que fornecem níquel aos arredores durante o processo de reversão. Foi observada segregação dos elementos alfagênicos na interface M/Ar, em picos acima do equilíbrio local, e com partição quase desprezível entre as fases. No caso dos AAAR-TRIP, a estabilidade térmica da Ar foi estudada durante a simulação in situ dos ciclos térmicos envolvidos no encruamento térmico e galvanização. As temperaturas e tempos de decomposição parcial e total da Ar foram obtidos. A retenção da austentia após austêmpera foi associada à partição de carbono mediante a condição de para equilibrio, com partição desprezível de manganês e silício. Após encruamento térmico, a austenita mostrou enriquecimento de carbono, e formação incipiente de núcleos de cementita na interface bainita/Ar. Para o ciclo do galvanizado, toda a Ar foi decomposta, formando ferrita e cemenite.

Scientific publications (4)
(References retrieved automatically from Web of Science and SciELO through information on FAPESP grants and their corresponding numbers as mentioned in the publications by the authors)
ESCOBAR, J. D.; FARIA, G. A.; MAIA, E. L.; OLIVEIRA, J. P.; BOLL, T.; SEILS, S.; MEI, P. R.; RAMIREZ, A. J. Fundamentals of isothermal austenite reversion in a Ti-stabilized 12Cr-6 Ni-2 Mo super martensitic stainless steel: Thermodynamics versus experimental assessments. ACTA MATERIALIA, v. 174, p. 246-259, AUG 1 2019. Web of Science Citations: 0.
ESCOBAR, J. D.; OLIVEIRA, J. P.; SALVADOR, C. A. F.; FARIA, G. A.; POPLAWSKY, J. D.; RODRIGUEZ, J.; MEI, P. R.; BABU, S. S.; RAMIREZ, A. J. Meta-equilibrium transition microstructure for maximum austenite stability and minimum hardness in a Ti-stabilized supermartensitic stainless steel. MATERIALS & DESIGN, v. 156, p. 609-621, OCT 15 2018. Web of Science Citations: 3.
ESCOBAR, J. D.; POPLAWSKY, J. D.; FARIA, G. A.; RODRIGUEZ, J.; OLIVEIRA, J. P.; SALVADOR, C. A. F.; MEI, P. R.; BABU, S. S.; RAMIREZ, A. J. Compositional analysis on the reverted austenite and tempered martensite in a Ti-stabilized supermartensitic stainless steel: Segregation, partitioning and carbide precipitation. MATERIALS & DESIGN, v. 140, p. 95-105, FEB 15 2018. Web of Science Citations: 9.
ESCOBAR, J. D.; FARIA, G. A.; WU, L.; OLIVEIRA, J. P.; MEI, P. R.; RAMIREZ, A. J. Austenite reversion kinetics and stability during tempering of a Ti stabilized supermartensitic stainless steel: Correlative in situ synchrotron x-ray diffraction and dilatometry. ACTA MATERIALIA, v. 138, p. 92-99, OCT 1 2017. Web of Science Citations: 22.

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