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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2001.tde-31012024-155240
Document
Author
Full name
Fernando Cerqueira Pimenta Junior
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2001
Supervisor
Committee
Padilha, Angelo Fernando (President)
Andrade, Arnaldo Homobono Paes de
Arruda, Antonio Celso Fonseca de
Cescon, Tiberio
Schön, Claudio Geraldo
Title in Portuguese
Transformações de fase no estado sólido do aço inoxidável superferrítico 28%Cr-4%Ni-2%Mo-Nb (DIN W.Nr. 1.4575).
Keywords in Portuguese
Aço inoxidável
Estado sólido
Mudança de fase
Abstract in Portuguese
O presente trabalho teve como objetivo principal o estudo detalhado das modificações microestruturais que ocorrem no aço inoxidável superferrítico DIN X 1 CrNiMoNb 28 4 2 (Werkstoff-Nr. 1.4575), em uma ampla faixa de temperaturas e com auxílio de numerosas técnicas complementares de análise microestrutural. Após solubilização a '1050 GRAUS'C, foram realizados tratamentos térmicos de recozimento em quatro faixas de temperaturas, com diferentes objetivos: i) tratamentos térmicos para a formação de alfa linha, realizados a '475 GRAUS'C; ii) tratamentos térmicos para dissolução de 'alfa' linha, realizados na faixa de 550 a '650 GRAUS'C; iii) tratamentos térmicos de precipitação de fases intermetálicas, na faixa de '600 GRAUS'C a '900 GRAUS'C e iv) tratamentos térmicos para dissolução de fase 'sigma', na faixa de '935 GRUAS'C a '1040 GRAUS'C. As principais técnicas experimentais utilizadas foram: microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão, difração de raios X para análise cristalográfica de fases, difração de raios X para análise de textura da ferrita, análise por dispersão de energia (no MEV) das fases presentes, análise de microtextura por difração de elétrons retroespalhados (no MEV), medidas de magnetismo com ferritoscópio e medidas de dureza e de microdureza Vickers. A precipitação de fase sigma foi estudada detalhadamente e diagramas TTT foram determinados. Uma segunda fase intermetálica, provavelmente a fase de Laves 'Fe IND. 2' (Mo,Nb), foi detectada em pequenas quantidades nos contornos de grãos. A presença de fase 'sigma' causou acentuada perda de tenacidade e propagação de trincas foi estudada em corpo de prova especial. A dissolução de 'sigma' causou o fenômeno de recristalização secundária em uma estreita faixa de temperaturas. A cinética de formação de alfa linha foi estudada a '475 GRAUS'C até pouco mais de 800 horas. ) A presença de alfa linha causou acentuada perda de tenacidade e ocorrência de fratura do tipo clivagem. Recozimentos na faixa de '550 GRAUS'C a '650 GRAUS'C por 2 a 6 horas restituem grande parte da tenacidade perdida pela formação de 'alfa' linha. Finalmente, sugestões para o ajuste da composição do aço estudado foram apresentadas.
Title in English
A study of solid state phase transformations in a superferritic stainless steel of the type Fe-28%Cr-4%Ni2.5%Mo-0.3%Nb (DIN W. Nr. 1.4575).
Keywords in English
Phase change
Solid state
Stainless steel
Abstract in English
The main objective of the present work is the detailed study of the microstructural modifications that happen in the superferritic stainless steel DIN X 1 CrNiMoNb 28 4 2 (Werkstoff-Nr. 1.4575), in a wide range of temperatures. Numerous complementary techniques of microstructural analysis have been used. After solution annealing at 1050´DEGREE´C, heat treatments were carried out in four different ranges of temperatures, with various objectives: i) heat treatments at 475´DEGREE´C for the formation of alpha prime ; ii) heat treatments in the temperature range from 550 to 650´DEGREE´C, for the alpha prime dissolution; iii) heat treatments between 600 and 900´DEGREE´C for intermetallic phases precipitation and iv) heat treatments for sigma phase dissolution, from 935 to 1040´DEGREE´C. The most important experimental techniques used were: optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy, x- rays diffraction phase analysis, x- rays diffraction texture analysis of the ferrite phase, energy dispersive chemical analysis (SEM) of the phases, microtexture analysis by electron back scatter diffraction (EBSD/SEM), magnetic measurements by using a ferritoscope and Vickers hardness and microhardness measurements. The sigma phase precipitation was studied in full detail and TTT diagrams were established. An additional intermetallic phase, probably the Fe2(Mo,Nb) Laves phase, was detected in small amounts atgrain boundaries. The presence of sigma phase caused accentuated loss of toughness and the crack propagation across the microstructure was studied in special designed samples. The sigma phase dissolution caused the occurrence of secondary recrystallization phenomena in a narrow range of temperatures. The alpha prime formation kinetics was studied at 475´DEGREE´C for about 800 hours. ) The presence of alpha prime caused accentuated loss of toughness and led to the occurrence of cleavage type fracture. Annealing between 550 and 650´GRAUS´C from 2 to 6 hours restores great part of the toughness lost by the formation of alpha prime. Finally, suggestions for the adjustment of the composition of the studied steel are presented.
 
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Publishing Date
2024-01-31
 
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  • PADILHA, A. F., REICK, W., und PIMENTA JR, F. C. A comparative study on the precipitation of the sigma phase in a superferritic and in a duplex stainless steel. Zeitschrift für Metallkunde, 2001, vol. 92, nº 04, p. 351-354.
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  • VILLANUEVA, Doris Maribel Escriba, et al. Comparative study of sigma phase precipitation of three types of stainless steels: austenitic, superferritic and duplex [doi:10.1179/174328406X109230]. Materials Science and Technology [online], 2006, vol. 22, p. 1098-1104.
  • PIMENTA JR, F. C., REICK, W., e PADILHA, A. F. Estudo comparativo entre a precipitação da fase sigma em um aço inoxidável superferrítico e em um aço inoxidável dúplex. In 14 Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais (CBECIMAT), São Pedro, S. P., 2000. Anais do 14 Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais (CBECIMAT)., 2000.
  • SICILIANO JR, Fulvio, et al. Abnormal grain growth in ferritic and austenitic stainless steels due to second phase dissolution. In Recrystallization and grain growth, Aachen, Germany, 2001. Proceedings of the First Joint International Conference on Recrystallization and Grain Growth.Berlin : Springer-Verlag, 2001.
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