Influência do tratamento térmico de envelhecimento a 850ºC na microestrutura e nas propriedades mecânicas e magnéticas do aço Duplex UNS S31803

• Published in: Matéria Vol. 18; no. 3; pp. 1373 - 1381
• Main Authors: Mendonça, Claudiney de Sales Pereira, Ribeiro, Vander Alkmin dos Santos, Silva, Manoel Ribeiro da, Oliveira, Valesca Donizeti de, Rodrigues, Carlos Alberto, Melo, Mirian de Lourdes Noronha Motta, Correa, Edmilson Otoni, Silva, Eduardo Miguel da
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 01.09.2013
• ISSN: 1517-7076; 1517-7076
• DOI: 10.1590/S1517-70762013000300005

Os aços inoxidáveis duplex são aqueles que possuem uma microestrutura constituída por duas fases distintas, ferrita (α) ferromagnética e austenita (γ) paramagnética, presentes em quantidades aproximadamente iguais. Neste trabalho, a microestrutura do aço duplex UNS S31803 foi modificada através de tratamento térmico (TT) de solubilização à temperatura de 1050°C por 30 minutos, seguido de resfriamento em água. Em seguida, as amostras foram envelhecidas por 5, 15, 30, 60 e 180 minutos, à temperatura de 850°C. Este tratamento promoveu a formação de uma fase deletéria, a fase sigma, que se forma através da decomposição da ferrita, rica nos elementos Cr e Mo, que são formadores desta fase. A formação desta fase altera as propriedades mecânicas e químicas (resistência à corrosão) dos aços duplex e superduplex. As propriedades magnéticas e mecânicas foram avaliadas em cada uma das condições estudadas e correlacionadas com a microestrutura. As propriedades magnéticas das amostras foram obtidas em um Magnetômetro de Amostra Vibrante (MAV), no qual se fez o levantamento da curva de histerese deste material. As propriedades mecânicas das amostras foram caracterizadas por microdureza Vickers empregando-se uma carga de 0,2 kgf. A caracterização microestrutural foi realizada utilizando um microscópio óptico. Com o aumento do tempo de tratamento térmico de envelhecimento, ocorreu o aumento do percentual de fase sigma formada, e diminuição da fase ferrita. Devido a essa transformação, houve alteração das propriedades magnéticas do aço duplex. A fase ferrítica foi calculada através de dois métodos: ferritoscópia e medição da magnetização de saturação; em ambos os casos foi observada a diminuição da fase ferromagnética. Duplex stainless steels are those that have a microstructure constituted by two phases, ferromagnetic ferrite (α) and paramagnetic austenite (γ), which are present in approximately equal volumetric fraction. In this work, the microstructure of duplex steel UNS S31803 was modified by a thermal solubility treatment at temperature of 1050 °C for 30 minutes, followed by water cooling. Next, specimens were aged for 5, 15, 30, 60 and 180 minutes at temperature of 850°C. This treatment promoted the formation of a deleterious phase, the sigma phase, which is formed by the decomposition of ferrite, rich in the elements Cr and Mo. The formation of this phase changes the mechanical and chemical properties of the duplex and super duplex steels. The magnetic and mechanical properties were evaluated in each of the conditions mentioned and a correlation with the microstructure was made. The magnetic properties of the specimens were obtained in a Vibrating Sample Magnetometer (VSM), where the material hysteresis curves were obtained. The mechanical properties of the samples were characterized by Vickers micro-hardness measurements performed with a load of 0.2 kgf. Microstructural characterization was carried out by using an optical microscope. VSM tests results showed that as the aging time increased, the volume fraction of sigma phase also increased, causing a diminution of the steel duplex magnetic properties. The diminution of the magnetic properties of the duplex steel with the aging time is attributed to the lower fraction of ferrite as more sigma phase is formed by the decomposition of ferrite. The hardness results showed an increasing of the hardness of the material as the aging temperature increased, which confirms the higher brittleness of the steel due to the higher amount of sigma phase.