Fase sigma em aços inoxidáveis duplex e superduplex: cinética, modelos de Cahn, reconstrução 3D e sensitização

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Autor(es): dc.contributorFonseca, Gláucio Soares da-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/9663765935778795-
Autor(es): dc.contributorFerreira, Elivelton Alves-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/9791486511562981-
Autor(es): dc.contributorRios, Paulo Rangel-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/2150558011507981-
Autor(es): dc.contributorNakazato, Roberto Zenhei-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8799191078451467-
Autor(es): dc.contributorSousa, Talita Gama de-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/5578442698262598-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/6388814218613054-
Autor(es): dc.creatorMendes, Priscila Sousa Nilo-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:24:29Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:24:29Z-
Data de envio: dc.date.issued2023-12-09-
Data de envio: dc.date.issued2023-12-09-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/31387-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/769948-
Descrição: dc.descriptionAços inoxidáveis duplex (AID) e aços inoxidáveis superduplex (AISD) são classes importantes de aços inoxidáveis, pois combinam os benefícios das fases austenita e ferrita. Isso resulta em aços com melhores propriedades mecânicas e maior resistência à corrosão. Devido a essas características, AID e AISD são amplamente empregados na indústria. No entanto, o aparecimento de fases intermetálicas indesejáveis em sua microestrutura prejudica as propriedades do AID e do AISD. Dentre as fases intermetálicas indesejáveis, a principal é a fase sigma (σ), que pode ser nucleada quando o aço é exposto à faixa de temperatura entre 650°C e 900°C, reduzindo a tenacidade do aço e sua resistência à corrosão. Neste trabalho, a razão de contiguidade é aplicada pela primeira vez para descrever o caminho microestrutural no estudo da precipitação da fase sigma no AISD. A razão de contiguidade mostra que a distribuição dos limites ferrita/sigma é homogênea. Assim, é razoável inferir que se tem uma distribuição uniforme de núcleos de fase sigma dentro da ferrita. Sobre a cinética de formação da fase sigma, o AID pode ser descrito pela equação clássica de Johnson-Mehl, Avrami e Kolmogorov (JMAK), enquanto para o AISD, a cinética tende a seguir o modelo de Cahn para nucleação nas arestas do grão. É apresentado a reconstrução tridimensional (3D) da fase sigma no AISD. Para tal foi empregada a técnica de seccionamento em série (“serial section”), com o objetivo de reconstruir a estrutura da fase sigma em uma matriz de ferrita e austenita, através da aquisição de seções planas bidimensionais da microestrutura. Os resultados demonstram que a fase sigma nucleia nas arestas das interfaces ferrita/austenita como indicado pelo modelo de Cahn. Além disso, a fase sigma cresce e consome a ferrita, mas não está totalmente interligada. Finalmente, o comportamento eletroquímico do material foi avaliado por testes eletroquímicos (potencial em circuito aberto, curva de polarização cíclica e a técnica de reativação potenciodinâmica de duplo loop (DL – EPR). Foi realizada caracterização microestrutural via microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia por energia dispersiva (EDS). Com o auxílio da distribuição estatística de cromo após corrosão, nota-se que o grau de sensitização (GDS) aumenta com o tempo de tratamento térmico, devido à precipitação da fase sigma. Observa-se que a densidade de corrente de reativação (iᵣ) aumenta com o aumento da fração volumétrica de sigma, provando que a (iᵣ) está relacionada com a fase sigma. Nota-se também que a densidade de corrente (iᵣ) é maior para as amostras do AISD quando comparado as amostras do AID. A densidade de corrosão (icₒᵣᵣ) do AISD é menor que o AID, devido a sua composição química com valores mais elevados do elemento cromo que garante elevada resistência a corrosão.-
Descrição: dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-
Descrição: dc.descriptionDuplex stainless steels (DSS) and superduplex stainless steels (SDSS) are important classes of stainless steels, because they combine the benefits of austenite and ferrite phases. This results in steels with better mechanical properties and higher corrosion resistance. Owing to these characteristics, DSS and SDSS are widely employed in industry. However, the appearance of undesirable intermetallic phases in their microstructure impairs the properties of DSS and SDSS. Among the undesirable intermetallic phases, the main one is the sigma phase (σ), which can be nucleated when the steel is exposed to the temperature range between 650 °C and 900°C, reducing the steel’s toughness and resistance to corrosion. In this work, the contiguity ratio is applied for the first time to describe the microstructural path in the study of sigma phase precipitation in SDSS. The contiguity ratio shows that the distribution of the ferrite/sigma boundaries is homogeneous. Thus, it is reasonable to infer that one has a uniform distribution of sigma phase nuclei within the ferrite. About the kinetics of sigma phase formation, the DSS can be described by the classical Johnson-Mehl, Avrami, and Kolmogorov (JMAK) equation, whereas for the SDSS, the kinetics tend to follow the Cahn model for grain edge nucleation. The three-dimensional (3D) reconstruction of the sigma phase in SDSS is presented. For this purpose, the serial sectioning technique was used, with the aim of reconstructing the structure of the sigma phase in a ferrite and austenite matrix, through the acquisition of two-dimensional plane sections of the microstructure. The results demonstrate that the sigma phase nucleates at the edges of the ferrite/austenite interfaces. Moreover, the sigma phase grows and consumes the ferrite, but is not fully interconnected. Finally, the electrochemical behavior of the material was evaluated through electrochemical tests (open circuit potential, cyclic polarization curve, and , and the double-loop potentiodynamic reactivation technique (DL-EPR). Microstructural characterization was performed using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive spectroscopy (EDS). With the aid of the statistical distribution of Chromium after corrosion, it is noted that the degree of sensitization (GDS) increases with the heat treatment time due to the precipitation of the sigma phase. It is observed that the reactivation current density (iᵣ) increases with the increase in the volumetric fraction of sigma, proving that the (iᵣ) is related to the sigma phase. It is also noticeable that the current density (iᵣ) is higher for the AISD samples when compared to the AID samples. The corrosion density (icₒᵣᵣ) of AISD is lower than AID, due to its chemical composition with higher values of the chromium element, which ensures high corrosion resistance.-
Descrição: dc.description230 p.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectFase sigma-
Palavras-chave: dc.subjectContiguidade-
Palavras-chave: dc.subjectCinética-
Palavras-chave: dc.subjectModelos de Cahn-
Palavras-chave: dc.subjectReconstrução 3D-
Palavras-chave: dc.subjectGrau de sensitização-
Palavras-chave: dc.subjectTécnica de reativação potenciodinâmica de duplo loop (DL - EPR)-
Palavras-chave: dc.subjectAço inoxidável duplex-
Palavras-chave: dc.subjectAço inoxidável superduplex-
Palavras-chave: dc.subjectProdução intelectual-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia Metalúrgica-
Palavras-chave: dc.subjectSigma phase-
Palavras-chave: dc.subjectContiguity-
Palavras-chave: dc.subjectKinetics-
Palavras-chave: dc.subjectCahn models-
Palavras-chave: dc.subject3D reconstruction-
Palavras-chave: dc.subjectSensitization degree-
Palavras-chave: dc.subjectDouble-loop potentiodynamic reactivation technique (DL-EPR)-
Título: dc.titleFase sigma em aços inoxidáveis duplex e superduplex: cinética, modelos de Cahn, reconstrução 3D e sensitização-
Tipo de arquivo: dc.typeTese-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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