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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.97.2020.tde-05022020-175558
Documento
Autor
Nome completo
Vilma Mauro
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Lorena, 2019
Orientador
Banca examinadora
Sandim, Maria José Ramos (Presidente)
Moreira, Luciano Pessanha
Nunes, Cristina Bormio
Tavares, Sergio Souto Maior
Título em português
Estudo da estabilidade microestrutural e das propriedades magnéticas do aço inoxidável austenítico AISI 317L laminado a frio
Palavras-chave em português
Aço inoxidável austenítico
AISI 317L
Magnetização
Martensita induzida por deformação
Precipitação
Resumo em português
Os aços inoxidáveis austeníticos representam mais da metade da quantidade de aço inoxidável produzido em escala mundial. Alguns aços dessa categoria possuem um alto teor de molibdênio (de 3 a 4%p), o que aumenta a resistência à corrosão. Estes aços são utilizados para a confecção de tubos e acessórios nas refinarias de petróleo, dentre outras aplicações. Dependendo da sua composição, esses aços podem apresentar transformação martensítica induzida por deformação, a qual pode ser revertida mediante tratamento térmico. Existem dois tipos de martensita: ε (hc) e α' (ccc). A austenita (γ) e a martensita tipo ε são ambas paramagnéticas, enquanto que a martensita α' é ferromagnética. Em aços inoxidáveis austeníticos é muito comum a presença de ferrita delta (fase ferromagnética) como fase residual. Em consequência de recozimento a ferrita delta pode se decompor em outras fases tais como Laves, chi e sigma (paramagnéticas). Portanto, medidas magnéticas são bastante úteis para o monitoramento da transformação γ -> α' (e sua reversão) e uma eventual decomposição de ferrita delta. Neste trabalho, o objetivo foi estudar a relação entre a estabilidade microestrutural e as propriedades magnéticas do aço inoxidável austenítico AISI 317L (3%p de molibdênio) e contendo 4% de ferrita delta. Na condição laminado a frio (87% de redução em espessura) esse material contém 2,3% de martensita α'. Amostras do material deformado foram submetidas a ciclos térmicos até as temperaturas máximas de 300, 400, 500, 600, 700 e 800°C, onde permaneceram ≈ 30 min em cada temperatura alvo. Foram obtidas curvas de M x H dessas amostras antes e após os ciclos térmicos (em temperatura ambiente). Também foram obtidas curvas de M x T até 1000°C para o material nos estados como recebido e deformado. A partir dos laços de histerese foram obtidos os valores de magnetização de saturação (Ms) e campo coercivo (Hc). A partir das curvas de M x T foram obtidos os valores da temperatura de Curie (Tc) da ferrita delta e da martensita α'. A caracterização microestrutural das amostras foi feita por meio de testes de dureza, microscopias óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), sendo esta última associada às técnicas ECCI (do inglês, electron channeling contrast imaging) e EBSD (do inglês, electron backscatter diffraction). Partindo-se do material deformado, foram realizados recozimentos isotérmicos até 800°C. Para essas amostras foram obtidos difratogramas de raios X. Medidas de dilatometria também foram realizadas para o material deformado a fim de se obter as temperaturas de transformações de fases. Simulações termodinâmicas utilizando-se o software Thermo-Calc© foram realizadas para a previsão das fases presentes no material em função da temperatura. A partir dos experimentos realizados, concluiu-se que para recozimentos até 800°C, houve total reversão da martensita induzida por deformação, decomposição da ferrita delta em fases intermetálicas e formação de carbonetos.
Título em inglês
Study of microstructural stability and magnetic properties of cold rolled AISI 317L austenitic stainless steel
Palavras-chave em inglês
AISI 317L
Austenitic stainless steel
Magnetization
Precipitation
Strain-induced martensite
Resumo em inglês
Austenitic stainless steels represent for more than half the amount of stainless steel produced worldwide. Some steels in this category have a high molybdenum content (from 3 to 4%wt.), which increases corrosion resistance. These steels are used for the manufacture of pipes and accessories in oil refineries, among other applications. Depending on their composition, these steels may undergo strain-induced martensitic transformation, which can be reversed by heat treatment. There are two types of martensite: ε (hc) and α' (bcc). Austenite (γ) and ε-martensite are both paramagnetic, while α'-martensite is ferromagnetic. In austenitic stainless steels the presence of delta ferrite (ferromagnetic phase) is very common as residual phase. As a result of annealing the delta ferrite can decompose in other phases such as Laves, chi and sigma (paramagnetic). Therefore, magnetic measurements are very useful for the evaluation of the transformation γ -> α' (and its reversion) and eventual decomposition of delta ferrite. In this work, the main goal was to study the relationship between the microstructural stability and the magnetic properties of austenitic stainless steel AISI 317L (3%wt. molybdenum) with 4% of delta ferrite. In the cold rolled condition (87% thickness reduction) this material contains 2,3% α'-martensite. Samples of the deformed material were stepwise annealed to the maximum temperatures of 300, 400, 500, 600, 700 and 800°C, where they remained ≈ 30 min at each target temperature. M x H curves of these samples were obtained before and after the thermal cycles (at room temperature). Curves of M x T up to 1000°C were also obtained for the material in the as received and deformed conditions. From the hysteresis loops, the values of saturation magnetization (Ms) and coercive field (Hc) were obtained. From the M x T curves, the Curie (Tc) temperature values of delta ferrite and α'- martensite were obtained. The microstructural characterization of the samples was performed using hardness testing, optical microscopy (OM) and scanning eléctron microscopy (SEM), this being associated with ECCI (electron channeling contrast imaging) and EBSD (electron backscatter diffraction) techniques. For the deformed material, isothermal annealings were performed up to 800°C. For these samples X-ray diffractograms were obtained. Dilatometry measurements were also performed for the deformed material in order to obtain the phase transformation temperatures. Thermodynamic simulations using the Thermo-Calc© software were performed to predict the phases present in the material as a function of temperature. From the experiments carried out, it was concluded that for annealing up to 800°C, there was total reversion of the strain-induced martensite, decomposition of the ferrite delta in intermetallic phases and formation of carbides.
 
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Data de Publicação
2020-02-05
 
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