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Title in Portuguese: Avaliação das propriedades mecânicas e magnéticas de aços maraging graus 300 e 350 de ultra-alta resistência: relação entre propriedades e tamanho de grão da austenita prévia
Title: Evaluation of the mechanical and magnetic properties of ultra-high strength maraging grades 300 and 350: relationship between properties and grain size of previous austenite
Author: Carvalho, Dayane de Sousa
Advisor(s): Silva, Marcelo José Gomes da
Keywords: Ciência dos materiais
Fragilização por hidrogênio
Propriedades magnéticas
Aço Maraging
Austenita
Maraging steel
Grain size
Hydrogen embrittlement
magnetic properties
Issue Date: 2019
Citation: CARVALHO, D. de S. Avaliação das propriedades mecânicas e magnéticas de aços maraging graus 300 e 350 de ultra-alta resistência: relação entre propriedades e tamanho de grão da austenita prévia. 2019. 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: Os aços maraging possuem baixo teor de carbono (<0,02%) e alto teor de níquel. Consistem em ligas quaternárias Ni-Co-Mo-Ti e que possuem alta resistência mecânica e excelente tenacidade, sendo este nome Maraging atribuído ao mecanismo de endurecimento que sucede em uma transformação martensítica (mar) + envelhecimento (aging). A elevada resistência mecânica dos aços maraging o torna um material ideal para aplicações em diversos campos desde vasos de alta pressão de operação em processos críticos, componentes aeronáuticos, cascos submarinos até equipamentos esportivos. Esta pesquisa avaliou as relações entre microestrutura e propriedades mecânicas dos aços maraging 18% Ni das classes 300 e 350, em função de diversos tratamentos térmicos. Dessa forma, teve-se como objetivo estabelecer relações entre tamanho de grão da austenita prévia, que é alterado em função da temperatura de tratamento de solubilização. Para isso, foram realizados tratamentos de solubilização em quatro diferentes temperaturas (840oC/1h, 950oC/1h, 1050oC/1h e 1150oC/1h), seguido de envelhecimento em duas temperaturas (480oC/3h e 560oC/1h), com caracterizações microestruturais, medida do tamanho de grão da austenita prévia e ensaio de dureza, após cada etapa. Foram também realizadas medidas de raios-X com o intuito de detectar a presença de austenita reversa. Para avaliar as propriedades magnéticas, foram feitos ensaios de Magnetômetro de Amostra Vibrante (VSM) e ruído magnético Barkhausen. Os efeitos de fragilização por hidrogênio nas propriedades mecânicas do aço maraging 300 foram avaliados por ensaios de tração com baixa taxa de deformação (BTD) tanto ao ar como em solução aquosa de 3,5 % de NaCl aplicando-se um potencial catódico. Foi observado que tanto hidrogênio difundido nas amostras como o tamanho de grão da austenita prévia influenciam nas propriedades mecânicas do aço maraging 300. As amostras desse aço com menor tamanho de grão da austenita prévia apresentaram maior resistência mecânica, assim como as amostras ensaiadas ao ar apresentaram melhor desempenho do que as amostras ensaiadas hidrogenadas em solução aquosa. Trincas induzidas pelo hidrogênio foram observadas nos contornos de grão da austenita prévia das amostras hidrogenadas. O tamanho de grão da austenita prévia também influenciou as propriedades magnéticas dos aços maraging 300 e 350.
Abstract: Maraging steels have low carbon content (<0.02%) and high nickel content. They consist of Ni-Co-Mo-Ti quaternary alloys that have high mechanical strength and excellent toughness, and the name of this alloy is attributed to the hardening mechanism that occurs in a martensitic transformation (Mar) + aging (aging). The high mechanical strength of maraging steels makes it an ideal material for applications in a wide range of fields from high pressure vessels operating in critical processes, aeronautical components, underwater hulls to sports equipment. This research aimed to evaluate the relationships between microstructure and mechanical properties of the 18% Ni grade 300 and 350 maraging steel, and their alterations due to the series of heat treatments. Thus, the objective of this research was to establish relationships between prior austenitic grain size, which is altered as a function of solution annealing temperature. For this purpose, solution treatments were carried out at four different temperatures (840oC / 1h, 950oC / 1h, 1050oC / 1h and 1150oC / 1h), followed by aging at two temperatures (480oC / 3h and 560oC / 1h), with microstructural characterization, measurement of grain size and hardness test, after each step. X-ray measurements were also carried out to evaluate the presence of reverse austenite. In order to evaluate the magnetic properties, Vibrant Sample Magnetometer (VSM) and Barkhausen noise tests were performed. The effects of hydrogen embrittlement on the mechanical properties of the maraging 300 steel were evaluated by Slow Strain Rate Test (SSRT) both in air and in hydrogenated aqueous solution of 3.5% NaCl applying a cathodic potential. It was observed that both diffused hydrogen in the samples and the grain size influence the mechanical properties of the maraging 300 steel. The samples of this steel with smaller prior austenitic grain size presented higher mechanical resistance. The samples tested in air presented better performance than the samples tested in hydrogenated aqueous solution. Hydrogen induced cracking was observed in the grain boundaries of the hydrogenated samples. The grain size of the prior austenite also influenced the magnetic properties of maraging 300 and 350 steels.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/44779
metadata.dc.type: Dissertação
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