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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 Opportunities:Scholarships abroad - Research Internship - Doctorate
Start date: September 30, 2016
End date: September 29, 2017
Field of knowledge:Engineering - Materials and Metallurgical Engineering - Physical Metallurgy
Principal Investigator:Paulo Roberto Mei
Grantee:Julian David Escobar Atehortua
Supervisor: Antonio José Ramírez Londoño
Host Institution: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brazil
Institution abroad: 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 caso dos AAAR-TRIP, a partição de carbono durante o recozimento intercrítico, e subsequente posterior austêmpera, desempenha o papel mais importante. No caso dos AISM-TRIP, a partição de níquel, através de um processo difusivo, é o fator mais importante. Neste caso, o carbono tem um papel secundário, assistindo à 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 equilíbrio, 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 cemenita. (AU)

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Scientific publications (7)
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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, . (16/13466-6, 14/20844-1)
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. 11-pg., . (16/13466-6, 14/20844-1)
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. 13-pg., . (16/13466-6, 14/20844-1)
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, . (16/13466-6, 14/20844-1)
ESCOBAR, J. D.; OLIVEIRA, J. P.; SALVADOR, C. A. F.; TSCHIPTSCHIN, A. P.; MEI, P. R.; RAMIREZ, A. J.. Double-step inter-critical tempering of a supermartensitic stainless steel: Evolution of hardness, microstructure and elemental partitioning. MATERIALS CHARACTERIZATION, v. 158, . (18/21251-5, 16/13466-6)
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, . (16/13466-6, 14/20844-1)
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, . (16/13466-6, 14/20844-1)