Estudo da recristalização do aço inoxidável Lean Duplex LDX2101® submetido a diferentes graus de redução por laminação a frio

Duplex Stainless Steel are an alloy based on Fe-Cr-Ni system characterized by biphasic structure of austenite-ferrite obtained through different thermomechanical cycles and they show good combination between mechanical (high tension strength and good tenacity) and corrosion resistance properties (st...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Freitas Neto, Ramiro Gomes de
Outros Autores: Silva, Wanderson Santana da
Formato: Dissertação
Idioma:por
Publicado em: Brasil
Assuntos:
Aço inoxidável Lean duplex
Trabalho a frio
Martensita induzida por deformação
Recristalização
Caracterização microestrutural
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21472
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Estudo da recristalização do aço inoxidável Lean Duplex LDX2101® submetido a diferentes graus de redução por laminação a frio
description Duplex Stainless Steel are an alloy based on Fe-Cr-Ni system characterized by biphasic structure of austenite-ferrite obtained through different thermomechanical cycles and they show good combination between mechanical (high tension strength and good tenacity) and corrosion resistance properties (stress corrosion cracking and pitting corrosion), besides good soldability. One of the Duplex Stainless Steel grades that is being developed in the last years is the Lean Duplex (LDSS) which have low addition of Cr, Ni, Mo and, for this, they are cheaper than austenitic and standard duplex stainless steel. To compensate the reduction of Ni and Mo, elements like Mn and N are added in larger quantities to give good corrosion resistance and ensure the stability of austenite. A possibility for application for LDSS is the manufacturing of components that are subjected corrosion conditions lesser severe for petrochemical industries, manufactured by diffusion bonding, taking advantage of superplastic behavior that these steels have since refined grains structure is present and low deformation rate are applied. Therefore, in this work was made a study of recrystallization of LDSS 2101, previously work hardened, as a method to refine grain. The material was subjected to different reduction degree by cold rolling (70, 80 and 90%), different heat treatments of recrystallization annealing in three temperatures (900, 1000 and 1100°C) and different times (20 min, 1 and 2 hours). The techniques of optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy, magnetic saturation measures, X-ray diffraction, Electron Backscattered Diffraction (EBSD) and Vickers micro hardness were employed in the microstructure characterization. The results of magnetic measures and optical microscopy show a sharp occurrence of strain induced martensite BCC (α’) on austenite, besides evidences of occurrence of other deformations mechanisms such as deformation twins and dislocation glide, as well evidences of non-transformed austenite without work hardening, according to the hardness values, even for 90% reduction. Evidences of deleterious phases precipitation, as seen in SEM, were not confirmed by X-ray diffraction, which confirms the system thermodynamic simulation, which indicates phase precipitation such as σ and nitrides in temperature smaller than those used in this work. Preliminary analysis of EBSD samples indicates that recrystallization were not complete for 900°C and 20 minutes, as well a refined austenite grain structure and a trend for secondary recrystallization for ferrite. Optical microscopy also shows a trend to increase austenite over ferrite when temperature and time of recrystallization increased.
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One of the Duplex Stainless Steel grades that is being developed in the last years is the Lean Duplex (LDSS) which have low addition of Cr, Ni, Mo and, for this, they are cheaper than austenitic and standard duplex stainless steel. To compensate the reduction of Ni and Mo, elements like Mn and N are added in larger quantities to give good corrosion resistance and ensure the stability of austenite. A possibility for application for LDSS is the manufacturing of components that are subjected corrosion conditions lesser severe for petrochemical industries, manufactured by diffusion bonding, taking advantage of superplastic behavior that these steels have since refined grains structure is present and low deformation rate are applied. Therefore, in this work was made a study of recrystallization of LDSS 2101, previously work hardened, as a method to refine grain. The material was subjected to different reduction degree by cold rolling (70, 80 and 90%), different heat treatments of recrystallization annealing in three temperatures (900, 1000 and 1100°C) and different times (20 min, 1 and 2 hours). The techniques of optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy, magnetic saturation measures, X-ray diffraction, Electron Backscattered Diffraction (EBSD) and Vickers micro hardness were employed in the microstructure characterization. The results of magnetic measures and optical microscopy show a sharp occurrence of strain induced martensite BCC (α’) on austenite, besides evidences of occurrence of other deformations mechanisms such as deformation twins and dislocation glide, as well evidences of non-transformed austenite without work hardening, according to the hardness values, even for 90% reduction. Evidences of deleterious phases precipitation, as seen in SEM, were not confirmed by X-ray diffraction, which confirms the system thermodynamic simulation, which indicates phase precipitation such as σ and nitrides in temperature smaller than those used in this work. Preliminary analysis of EBSD samples indicates that recrystallization were not complete for 900°C and 20 minutes, as well a refined austenite grain structure and a trend for secondary recrystallization for ferrite. Optical microscopy also shows a trend to increase austenite over ferrite when temperature and time of recrystallization increased. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Os aços inoxidáveis duplex são aços altamente ligados caracterizados por uma estrutura bifásica de ferrita-austenita obtida através de processos de conformação a quente ou tratamentos térmicos adequados após os processos de conformação a frio. A presença de frações volumétricas próximas de ferrita e austenita na estrutura dos aços duplex promove uma boa combinação entre as propriedades de resistência mecânica e resistência a corrosão. Uma das classes dos aços duplex que vem se desenvolvendo nos últimos anos é o Lean duplex, que apresentam teores mais baixos de Cr, Ni e Mo, o que os torna mais baratos em comparação com os austeníticos. Para compensar a redução de Ni e Mo, elementos como Mn e N são adicionados em maior quantidade para proporcionar uma boa resistência à corrosão e conferir a estabilidade da austenita no aço. Nos últimos anos o número de trabalhos relacionados ao aço Lean duplex cresceu bastante devido ao interesse em se conhecer, desenvolver e aplicar cada vez mais essa classe de aços. Uma das aplicações que está em alta é a soldagem por difusão no estado superplástico, e os aços inox duplex possuem o comportamento superplástico, que exige microestruturas com grãos pequenos e baixas taxas de deformação. Sendo assim, um estudo de recristalização do aço inoxidável Lean duplex 2101 como método de refino de grão é proposto para este trabalho. Diferentes laminações a frio, sendo elas 70, 80 e 90% de redução, foram empregadas no material para fornecer potencial termodinâmico para a recristalização nos tratamentos térmicos em três temperaturas, 900°C, 1000°C e 1100°C por tempos de 20 minutos, 1 e 2 horas. Técnicas de microscopia óptica, eletrônica de varredura, EDS, medidas magnéticas, difração de raios-X, EBSD e microdureza foram empregadas para a caracterização. Os resultados de medidas magnéticas e microscopia ótica indicam que há acentuada ocorrência de transformação induzida por deformação da austenita para martensita CCC, além de indícios da ocorrência de outros mecanismos de deformação como maclação mecânica e deslizamento de discordâncias, bem como indícios de zonas de austenita não transformada, aparentemente isenta de encruamento, conforme indicado pelos valores de microdureza, mesmo para reduções de 90% na laminação a frio; aparentemente houve precipitações de fases indesejadas tanto na ferrita quanto na austenita durante os tratamentos térmicos e aparente recristalização total das amostras laminadas pós tratamento térmico mesmo para os tempos mais curtos. Nas amostras analisadas por EBSD foram observados indícios de refino do grão austenítico e uma tendência de crescimento secundário da ferrita. Nas amostras recristalizadas identificou-se que para temperaturas e tempos de tratamento mais baixo as frações de ferrita se mostraram levemente maiores, enquanto que para temperaturas e tempos de tratamentos maiores as frações de austenita foram maiores. 2016-12-16T17:50:31Z 2016-12-16T17:50:31Z 2016-04-29 masterThesis FREITAS NETO, Ramiro Gomes de. Estudo da recristalização do aço inoxidável Lean Duplex LDX2101® submetido a diferentes graus de redução por laminação a frio. 2016. 100f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21472 por Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

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