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Title in Portuguese: Efeito do tratamento de solubilização na microestrutura, propriedades mecânicas e de resistência à corrosão em liga modelo de aço inoxidável superferrítico com adição de boro
Title: Effect of solubilization treatment on microstructure, mechanical properties and corrosion resistance in alloy model of superferritic stainless steel with addition of boron
Author: Santos, Julianne Ribeiro dos
Advisor(s): Silva, Marcelo José Gomes da
Co-advisor(s): Lima Neto, Pedro de
Keywords: Ciência dos materiais
Boro
Materiais - Propriedades mecânicas
Resistência à corrosão
Aço inoxidável
Superferritic stainless steels
Corrosion resistance
Aço inoxidável ferrítico
Issue Date: 15-Dec-2017
Citation: SANTOS, J. R. Efeito do tratamento de solubilização na microestrutura, propriedades mecânicas e de resistência à corrosão em liga modelo de aço inoxidável superferrítico com adição de boro. 2017. 123 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência de Materiais)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará,Fortaleza, 2017.
Abstract in Portuguese: Para a presente pesquisa foi produzida uma liga modelo de aço inxodável superferrítico com adição de 4,4%p de níquel (Ni) para melhorar a sua tenacidade, com teor de cromo (Cr) de 25,7%p para manter estabilidade da fase ferrítica, mantendo constante o teor de Mo em 4,6%p, para preservara resistência à corrosão. Um fator importante para o estudo desta liga foi a adição de 0,07%p (700ppm) de boro, a resistência a fluência e estabilizar os contornos de grão desta liga. A atual pesquisa faz parte de um estudo para o desenvolvimento de novas ligas a partir da composição dos aços superferríticos comerciais, com o objetivo de aprimorá-los para que sejam utilizados em equipamentos como trocadores de calor e torres de destilação que operam em condições extremas de temperatura, pressão e em ambientes contendo alta concentração de cloretos, H 2 S e CO 2 . O efeito do tratamento térmico de solubilização na microestrutura, nas propriedades mecânicas e de resistência a corrosão da liga modelo contendo 700 ppm de boro foi estudada para temperaturas de solubilização de 1150°C e 1200°C em diferentes tempos de tratamento. Para a seleção das temperaturas de tratamento térmico, foi realizado o estudo termodinâmico através do programa computacional Thermo-Calc®. Foi determinada a temperatura de estabilidade da fase ferrítica e identificadas as possíveis fases precipitadas e a fração em massa de cada uma delas do com a variação da temperatura. Neste intervalo de temperatura encontra-se a matriz ferrítica e é o início da dissolução dos precipitados de boro, a fim de observar o efeito deste precipitado nas propriedades mecânicas e de resistência a corrosão da liga, informações escassas na literatura. A microestura da liga foi caracterizada mostrando que o lingote apresenta fase sigma e austenita nucleadas tanto inter quanto intragranular na matriz ferrítica, já o tubo centrifugado apresenta somente a fase sigma na matriz ferrítica. Após os tratamentos térmicos, foi verificada a dissolução dos precipitados encontrados na microestrutura. A liga em estudo apresentou maior resistência mecânica e maior dureza do que as ligas comerciais com composição semelhantes. Após os tratamentos de solubilização houve um aumento da resistência à corrosão e da temperatura crítica de pite da liga em estudo, mostrando que os tratamentos de solubilização realizados foram eficientes para que a liga apresente boas propriedades para a sua aplicação industrial.
Abstract: For the present research, a superferricible stainless steel alloy model with 4.4% wt of nickel (Ni) was added to improve its toughness, with a chromium (Cr) content of 25.7% w to maintain phase stability ferritic, keeping the Mo content constant at 4.6% w, to preserve resistance to corrosion. An important factor for the study of this alloy was the addition of 0.07% p (700ppm) of boron, the creep resistance and stabilize the grain boundaries of this alloy. The present research is part of a study for the development of new alloys from the composition of commercial superferrites, with the objective of improving them so that they can be used in equipment such as heat exchangers and distillation towers operating in extreme conditions of temperature, pressure and in environments containing high concentrations of chlorides, H2S and CO2. The effect of thermal treatment of solubilization on the microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of the model alloy containing 700 ppm of boron was studied for solubilization temperatures of 1150 ° C and 1200 ° C at different treatment times. For the selection of the heat treatment temperatures, a thermodynamic study was carried out using the Thermo-Calc® software. The stability temperature of the ferritic phase was determined and the possible precipitated phases and the mass fraction of each were determined with the temperature variation. In this temperature range is the ferritic matrix and is the beginning of the dissolution of the boron precipitates, in order to observe the effect of this precipitate on the mechanical properties and corrosion resistance of the alloy, information scarce in the literature. The microstructure of the alloy was characterized by showing that the ingot has a sigma and austenite nucleated both internally and intragranular in the ferritic matrix, whereas the centrifuged tube shows only the sigma phase in the ferritic matrix. After the thermal treatments, it was verified the dissolution of the precipitates found in the microstructure. The alloy under study presented higher mechanical strength and hardness than commercial alloys with similar composition. The alloy under study presented higher mechanical strength and hardness than commercial alloys with similar composition. After the solubilization treatments, there was an increase in the corrosion resistance and the critical pite temperature of the alloy under study, showing that the solubilization treatments performed were efficient for the alloy to present good properties for its industrial application.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/29263
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