Aulas de Tratamentos Térmicos 2

Aulas de Tratamentos Térmicos 2

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Tratamentos Térmicos I

Prof. Carlos Eduardo Fortis Kwietniewski Departamento de Metalurgia -UFRGSAços Inoxidáveis

Pináculo (torre) do prédio da Chryslerem Nova York feito de aço inoxidávelAços inoxidáveis

Ligas especiais →desenvolvidas para resistir a corrosão

Primariamente

Outras características→excelente capacidade de conformação, boa tenacidade na T ambiente e a Tscriogênicas, boa resistência àoxidação e àfluência.

Resistência àcorrosão: Segredo →Cr

Outros elementos podem ser adicionados para melhorar ainda mais a resistência àcorrosão, estabilizar certas fases, incrementar as propriedades mecânicas etc...Tipos de aços inoxidáveis

•Dúplex • Ferríticos

• Austeníticos Não podem ser endurecidos por T

Podem ser encruados ou sofrerem transformação martensítica induzida por deformação plástica.

•MartensíticosPodem ser temperados e revenidos para alta dureza e resistência.

•Endurecíveis por precipitaçãoProjeto da liga Resistência àcorrosão →mínimo de 12%Cr

Segredo →formação de uma camada de óxido de Cr muito aderente àsuperfície do aço.

Esta camada émuito fina, de apenas algumas camadas atômicas de espessura e protege o aço ou passiva em muitos ambientes corrosivos.

Resultado →os aços inox têm grandes quantidades de CrDiagramas de Fase Fe-Cr

Cr →estabiliza o Fe-α Resultado →↑%Cr

Expansão dos campos de estabilidade das ferritas δ(↑T) e α(↓T).

12%Cr →estabilidade total da ferrita desde a T ambiente atéa T de fusão.

Campo da αexpande →↓campo da γ(lupa austenítica) Este diagrama→base de projeto dos aços inox ferríticos e martensíticos

Martensíticos →precisam formar γ→composição dentro da lupa γ expandida (elementos químicos) e suficiente Cr para resist. corrosão.

Ferríticos →↑↑Cr →ferrita éestável em todas as temperaturas

2Efeito do cromo

Àmedida que o campo da ferrita se expande, o da austenita se contrai, produzindo o que éfrequentemente conhecido como lupa austenítica. Outros elementos estabilizadores da ferrita, como o vanádio e o molibdênio, agem similarmente ao cromo, produzindo a lupa austenítica. Elementos de liga

Além do Cr →Ni éo elemento mais importante no projeto dos aços inoxidáveis. Estabiliza a γ→expande o campo austenítico

Com suficiente Ni, a γé estável em todas as Ts.

Apenas Fe-Ni → é preciso 30%Ni para estabilizar a γ.

Fe-Cr-Ni → resist. corrosão

↓↓Ni énecessário

Ex.: 18%Cr-8%Ni

Totalmente γdesde bem abaixo da T ambiente até fusão.

Aços Inox AusteníticosElementos de liga

Quase todos os aços inoxidáveis têm três ou mais componentes (elementos químicos), de forma que as suas relações de fases em função da temperatura e composição são representadas por diagramas de fase ternários. No caso de sistemas com mais do que três componentes, diagramas que combinam os vários elementos estabilizadores da austenita e ferrita são estabelecidos e as fases presentes na temperatura ambiente são relacionadas aos dois grupos de elementos de liga. Freqüentemente, seções verticais de sistemas ternários, nas quais a quantidade de um dado componente émantida constante, são empregadas para estabelecer as condições de trabalho a quente e tratamento térmico. Por exemplo, a Figura abaixo mostra uma seção vertical através do sistema ternário Fe-C-Cr para uma quantidade de 13% em peso de cromo. Esta seção vertical é, assim, útil na racionalização da microestrutura de aços inoxidáveis martensíticos em função da %C e T. Elementos de liga

A Figura abaixo mostra seções verticais para várias quantidades constantes de ferro. Ligas ricas em cromo solidificam na forma de ferrita e aquelas ricas em níquel na forma de austenita. Contudo, muitas ligas Fe-Ni-Crsolidificam na forma de misturas de austenita e ferrita, sendo que o líquido coexiste com estas fases durante a solidificação. Estes campos de três fases aparecem na forma de triângulos, mostrados na Figura. Assim, microestruturas ferrítico-austeníticas frequentemente se desenvolvem em aços inoxidáveis.

Elementos de ligaElementos de liga

3Microestruturas

Conforme a composição química →microestruturas α-γpodem ser formadas.

De fato →aço inoxidável dúplex são projetados para 50%αe 50%γ.

α+ γ→solda e peças fundidas

Pequena quantidade →diminui a susceptibilidade de trinca a quente e de contração.

Tem maior solubilidade para P e S que causam fissuração em estruturas totalmente austeníticas.

Por outro lado, um conteúdo muito alto de ferrita no metal de solda ou em fundidos de aços inoxidáveis austeníticos pode reduzir a resistência àcorrosão e a tenacidade. Diagrama de Schaeffler

Estabilizadores da α→Cr, Mo, Si e NbCalcula-se Ni e Cr
Estabilizadores da γ→Ni, Mn, C e Nequivalentes (equações).Diagrama de DeLong

Efeito das várias combinações de elementos estabilizadores da γe αna microestrutura final.

O número ferrita (FN), que pode ser calibrado com atração magnética, jáque a austenita não émagnética e a ferrita é, foi selecionado pelo conselho de pesquisa em soldagem para se correlacionar com o conteúdo de ferrita Aços inoxidáveis austeníticos

Considerações: •Variável estabilidade γ→martensita durante a conformação a frio →AISI 301,302, 304

•↓C e uso de elementos de liga →evitar carboneto de Cr →corrosão intergranular → AISI 304L, 316L, 321 e 347. •Uso de Mo para aumentar a resistência ao ataque localizado (pites) →AISI 316

•Uso de grandes quantidades de Ni e Cr →resistência àoxidação e a alta temperatura

→AISI 309 e 310.Inox austeníticos -Microestrutura

AISI 316L recozido

Ataque especial para produzir contraste entre grãos de diferente orientação.

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