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Title in Portuguese: Microestrutura, corrosão e propriedades mecânicas de um aço com alto teor de manganês (27%p) para aplicações criogênicas
Title: Microstructure, corrosion and mechanical properties of a high manganese (27% w) steel for cryogenic applications
Author: Lima, Marcos Natan da Silva
Advisor(s): Abreu, Hamilton Ferreira Gomes de
Keywords: Ciência dos materiais
Gás natural liquefeito - Armazenamento
Austenita
Resistência à corrosão
Martensite
High manganese steel
Ductility
Issue Date: 31-Jan-2018
Citation: LIMA, M. N. S. Microestrutura, corrosão e propriedades mecânicas de um aço com alto teor de manganês (27%p) para aplicações criogênicas. 2018. 146 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: O gás natural é uma fonte de energia alternativa muito promissora, e pode muito bem vir a ser o principal combustível nas próximas décadas, tem vasta base de recursos e as suas vantagens ambientais são amplamente reconhecidas. Devido a isso, o armazenamento e transporte de gás natural liquefeito (GNL) é cada vez mais importante. Para fabricação do tanque de armazenamento e transporte de GNL são utilizadas ligas de alumínio, aços inoxidáveis austeníticos, a liga 9% de Ni, dentre outros. Mas todos esses materiais têm desvantagens, como consumíveis de soldagem caros, dificuldades de soldagem, além do seu elevado custo de fabricação. Ligas com alto teor de Mn pode ser uma alternativa atraente para tal aplicação. O Manganês faz parte do grupo de elementos estabilizadores da austenita em aços. As ligas a base de Mn possuem custos baixos de produção se comparadas às utilizadas atualmente. A liga caracterizada foi a Fe27Mn1Si. As temperaturas de laminação e tratamento térmico de solubilização foram obtidas dos diagramas de fases plotados no software Thermo-Calc®. Foram realizadas laminações a quente em temperaturas de 700oC e 1100oC. Foram aplicadas reduções de 80% e 60% da espessura inicial. Foram realizados resfriamentos em água, ar e forno. A microestrutura da liga Fe27Mn1Si foi caracterizada pelas técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura. Foi observada a presença das fases Austenita e Martensita-. As fases foram analisadas e quantificadas através das técnicas de EBSD e DRX. Foi observado um aumento da fase Martensita- para uma menor velocidade de resfriamento. Foram investigadas as propriedades mecânicas da liga Fe27Mn1Si. Os ensaios de tração e de energia de impacto Charpy foram realizados em temperatura ambiente e criogênica (-196°C). A liga com alto teor de Mn combinou alta resistência com boa ductilidade. Foi analisada a resistência à corrosão em solução 0,001M de NaCl através das técnicas de OCP e curvas de polarização.
Abstract: Natural gas is a very promising alternative energy source, and may well be the main fuel in the coming decades, has a vast resource base and its environmental advantages are widely recognized. Because of this, the storage and transportation of liquefied natural gas (LNG) is increasingly important. For the manufacture of the storage tank and transport of LNG are used aluminum alloys, austenitic stainless steels, alloy 9% Ni, among others. But all these materials have disadvantages, such as expensive welding consumables, welding difficulties, and its high manufacturing cost. Alloys with high Mn content can be an attractive alternative to such an application. Manganese is part of the group of stabilizing elements of austenite in steels. Mn-based alloys have low production costs compared to those currently used. The alloy characterized was Fe27Mn1Si. The rolling and solubilization heat treatment temperatures were obtained from the phase diagrams plotted in the Thermo-Calc® software. Hot laminations were carried out at temperatures of 700oC and 1100oC. Reductions of 80% and 60% of the initial thickness were applied. Coolings were made in water, air and furnace. The microstructure of the Fe27Mn1Si alloy was characterized by scanning electron and optical microscopy techniques. The presence of the Austenite and Martensite- phases was observed. The phases were analyzed and quantified using the EBSD and XRD techniques. An increase of the Martensite- phase was observed for a lower cooling rate. The mechanical properties of the Fe27Mn1Si alloy were investigated. The traction and Charpy impact energy tests were performed at room temperature and cryogenic (-196°C). The alloy with high Mn content combined high strength with good ductility. The corrosion resistance in 0.001M NaCl solution was analyzed by OCP techniques and polarization curves.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/30474
metadata.dc.type: Dissertação
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