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Title in Portuguese: Avaliação da fragilização por hidrogênio no aço maraging 300
Title: Evaluation of hydrogen embrittlement of 300 maraging steel
Author: Santos, Luis Paulo Mourão dos
Advisor(s): Silva, Marcelo José Gomes da
Co-advisor(s): Abreu, Hamilton Ferreira Gomes de
Keywords: Ciência dos materiais
Aço maranging
Aço - Corrosão
Issue Date: 23-May-2014
Citation: SANTOS, L. P. M. Avaliação da fragilização por hidrogênio no aço maraging 300. 2014. 107 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciências de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.
Abstract in Portuguese: Os aços maraging são ligas de ultra-alta resistência com vasta aplicação na engenharia, desde vasos de alta pressão de operação em processos críticos, componentes aeronáuticos, aplicações militares até equipamentos esportivos. O presente trabalho buscou avaliar os efeitos da fragilização por hidrogênio no aço maraging 18% Ni da classe 300, nas condições solubilizada e envelhecida. As amostras foram solubilizadas a 1093 ±10K por 3,6 ks, seguido de um resfriamento ao ar e envelhecidas a 753 e 843 ±10K por 10,8 ks, respectivamente e resfriadas ao ar. Foi realizada uma caracterização microestrutural por difração de raios-X, correntes parasitas, medidas de dureza Rockwell e microscopia eletrônica e óptica. Para avaliar os efeitos do ingresso de hidrogênio nas propriedades mecânicas do aço maraging 18% Ni da classe 300 foram realizados ensaios de tração com baixa taxa de deformação (BTD). A taxa de deformação aplicada foi 1,0 x 10-6 s-1. Os ensaios foram realizados ao ar (meio inerte) e em solução de 3,5% NaCl sob o potencial catódico de -1,2 VECS. Foi observada uma redução de 11,06 para 3,89% no alongamento e de 61,28 para 10% na redução de área para as amostras solubilizadas. As amostras envelhecidas a 753 ±10K por 10.8 ks apresentaram maior redução nessas propriedades. Nesta condição a redução observada foi de 1929,26 MPa para amostras ensaiadas ao ar para 447,64 MPa para amostras ensaiadas em solução de 3,5% NaCl sob potencial catódico no limite de resistência e de 7,30 para 1,62 % no alongamento. As amostras envelhecidas a 843 ±10K, as quais apresentaram de cerca de 10% de austenita sofreram fragilização similar as amostras envelhecidas a 753 ±10K. Trincas secundárias perpendiculares a carga aplicada foram observadas nas amostras solubilizadas e ensaiadas em solução de 3,5% NaCl sob potencial catódico. Os resultados indicam que a presença de precipitados e de austenita revertida impedem a propagação de trincas secundárias na seção longitudinal nas condições envelhecidas. A análise da superfície de fratura revelou característica de uma fratura dúctil nas amostras ensaiadas ao ar com dimples de diferentes tamanhos e profundidades, enquanto que nas amostras ensaiadas em solução de 3,5% NaCl sob potencial catódico foram observadas trincas induzidas pelo hidrogênio e microcavidades e regiões de quase-clivagem para todas as condições estudadas.
Abstract: Maraging steels are ultra high strength alloys widely used in engineering applications from high pressure vessels operating in critical processes, aircraft components, military applications to sports equipment. This work assessed the effects of hydrogen embrittlement in 18% Ni maraging grade 300 steel in the solution annealed and aged conditions. Samples were solution annealed at 1093 ±10K for 3.6 ks, followed by air cooling and aging at 753 and 843 ±10K for 10.8 ks, respectively, and cooled by air. The microstructure was characterized by X-ray diffraction, eddy current, hardness measurement and optical and electron microscopy. To assess the effects of hydrogen ingress on the mechanical properties of 18% Ni maraging grade 300 steel, slow strain rate tests (SSRT) were performed. A strain rate of 1.0x10-6 s-1 was applied. The tests were carried out in air (middle inert) and the samples immersed in the electrolyte at a simultaneous potential of -1.2 VSEC. The results showed the reduction elongation from 11.06 to 3.89% and from 61,28 to 10% in reduction of area for samples in the solution annealed condition. The greatest reductions were observed in the samples aged at 753 ±10K for 10.8 ks. In this condition the reduction from 1929.26 MPa in air tests to 447.64 MPa in ultimate tensile strength and from 7.30 to 1.62% in elongation under cathodic polarization in the 3,5% NaCl solution was observed. The samples aged at 843 ±10K for 10.8 ks, where about 10% of reverted austenite was identified, showed evidence of hydrogen embrittlement as seen in the samples treated at different conditions. Secondary cracks, perpendicular to the loading direction at the longitudinal surface of the solution annealed fractured samples immersed in 3,5% NaCl solution under cathodic potential were seen. The results evidence that the precipitates and reverted austenite difficult secondary crack propagation in longitudinal section on aged samples. Scanning electron examination showed a change in fractografic features from ductile dimples to quasi-cleavage and microvoid modes when comparing samples without (air tested) and with hydrogen ingress.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/10744
metadata.dc.type: Dissertação
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