Cinética de reversão e estabilidade térmica da austenita durante o revenimento intercrítico do aço inoxidável supermartensítico 12Cr-6Ni-2Mo-0.02C-0.13Ti

Autor(es)

Julian David Escobar Atehortua

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica
• Data de defesa: 2018-04-05

Membros da banca

Paulo Roberto Mei; Andre Paulo Tschiptschin; Haroldo Cavalcanti Pinto; Rubens Caram Junior; João Batista Fogagnolo

• Orientador: Paulo Roberto Mei; Antonio Jose Ramirez Londono

Resumo

Neste trabalho foram estudados os aspectos cinéticos e composicionais referentes ao mecanismo de reversão e estabilização da austenita durante o revenimento intercrítico para um aço inoxidável supermartensítico. Foi utilizada uma metodologia experimental que consistiu em duas frentes de estudo: 1) Uso simultâneo das técnicas de difração de raios-X com luz síncrotron e dilatometria laser para caracterizar a cinética da transformação martensita - austenita durante os ciclos de revenimento intercrítico simples e múltiplos. 2) Caracterização morfológica e composicional das fases decorrentes dos ciclos de revenimento através de espectroscopia de raios-X por dispersão de energia na microscopia eletrônica de transmissão em modo de varredura e tomografia de sonda atómica. Os mecanismos de reversão e estabilização da austenita foram estudados a partir de duas condições microestruturais iniciais diferentes, porém bem conhecidas: 1) Matriz composicionalmente homogênea, austenitizada em 950 °C durante 20 minutos, com microestrutura de 99.7 % martensita nova e 0.3 % de carbo-nitretos de titânio estáveis. 2) Matriz composicionalmente e microestruturalmente não homogênea, revenida em 625 °C durante 2,5 horas para produzir uma microestrutura composta por austenita revertida rica em níquel, martensita nova rica em níquel e martensita revenida pobre em níquel. Para o caso da matriz homogênea, os mecanismos de reversão difusiva e por cisalhamento foram diferenciados através das taxas de aquecimento lento e ultrarrápido. O aquecimento lento permitiu obter as temperaturas de transformação em quase equilíbrio. O aquecimento ultrarrápido permitiu estudar a cinética de reversão isotérmica, isolando-a dos efeitos decorrentes da transformação de fases e difusão durante a etapa de aquecimento. A nucleação da austenita ocorreu principalmente nas interfaces entre ripas martensíticas e precipitados Ti (C, N), com concentrações altas de elementos estabilizadores da fase (níquel, manganês, cobre, etc.). O crescimento da austenita esteve fortemente influenciado pela migração de elementos estabilizadores da fase desde a martensita até a interface em movimento, de acordo com a partição de níquel segundo o equilíbrio local. O aumento da temperatura de reversão aumentou a cinética da transformação, favorecendo a nucleação rápida de austenita e diminuiu a partição de níquel necessária para o crescimento das ripas. Porém, isto afetou a estabilidade térmica da austenita revertida, sendo que a mesma foi completamente instável durante o resfriamento após revenimento acima de 670 °C; parcialmente estável após revenimento entre 625 e 650 °C; e, completamente estável após revenimento abaixo 610 °C. A microestrutura obtida após reversão em 625 °C durante 2,5 horas apresentou o menor valor de dureza devido à extração do carbono da solução sólida e à maximização da fração volumétrica de austenita revertida estável na temperatura ambiente. Depois, os mecanismos de reversão e estabilização da austenita foram estudados para o caso da matriz não homogênea. O mecanismo referente ao incremento da fração volumétrica de austenita estável após ciclos de revenimento múltiplo foi relacionado à formação de uma microestrutura de transição metaestável, imposta pelo primeiro ciclo de revenimento em 625 °C. A reversão e estabilização progressiva preferencial da martensita nova, rica em níquel, resultante das etapas de resfriamento, levou à estabilização de frações volumétricas de austenita acima do equilíbrio termodinâmico para as temperaturas de revenimento subseqüentes abaixo de 625 °C. Por outro lado, quando a temperatura dos ciclos de revenimento subsequentes esteve acima de 625 °C, foi observada a desestabilização da austenita revertida presente após o primeiro ciclo de revenimento. Após revenimento simples, a máxima redução da dureza foi obtida para a condição de 625 °C durante 2,5 horas, que maximizou a fração volumétrica de austenita na temperatura ambiente. Porém, após ciclos de revenimento múltiplo, não foi observada redução de dureza representativa, mesmo após supressão total da martensita nova e maximização da fração volumétrica de austenita revertida estável. Isto foi explicado pelo seqüestro do carbono da solução sólida após o primeiro ciclo de revenimento. A forte segregação de elementos ferritizantes nas interfaces austenita/martensita após revenimento simples resultou na precipitação da fase 'qui' durante os ciclos de revenimento múltiplo (AU)

• Processo FAPESP: 14/20844-1 - Estudo in situ da cinética de transformação e a estabilidade térmica da austenita em aços avançados de alta resistência com efeito TRIP
• Beneficiário: Julian David Escobar Atehortua
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado