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Influência do niobio na microestrutura e nas propriedades da austenita inoxidavel Fe-Cr-Ni (1989)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: PADILHA, ANGELO FERNANDO - EP
  • USP Schools: EP
  • Sigla do Departamento: PMT
  • Subjects: NIÓBIO; AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO
  • Language: Português
  • Abstract: O objetivo deste trabalho é estudar os efeitos de adições de nióbio em matrizes completamente austeníticas do tipo Fe- 15%Cr-15%Ni. Estas matrizes são, devido à relação Cr:ni escolhida, isentas de ferrita δ , de fases intermetálicas como σ e x e de martensitas induzidas por deformação. Cinco corridas contendo <0,002%, 0,44%, 0,89%, 1,74% e 1,88% de Nb foram estudadas. O teor de carbono das ligas foi mantido abaixo de 0,03%, para minimizar o consumo de nióbio devido à formação de NbC. Os teores de elementos residuais, tais como P, S, Cu, Sn e As, também foram mantidos baixos. As ligas foram fundidas em forno de indução à vácuo, vazadas em coquilhas em vácuo e forjadas a quente. Fitas foram também produzidas por solidificação ultra-rápida (“melt-spinning”). A microestrutura das ligas após os vários estágios de fabricação e após os vários tratamentos térmicos foi estudada em detalhe. Para isto utilizou-se numerosas técnicas complementares de análise microestrutural tais como microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura com análise de energia dispersiva (com correções), microscopia eletrônica de transmissão com difração de elétrons em área selecionada, difração de raios X em superfície polida (difratômetro), extração de precipitados e difração de raios X do resíduo extraído (câmara de Bebye-Scherrrer), análise térmica diferencial e detector de fases magnéticas (ferritoscópio). Além da matriz austenítica e das inclusões de óxidos mistos, somente duas fases ocorreram na microestrutura das ligas contendo nióbio: (Fe, Cr, Ni, Si)₂ NB e Nb(C,N). A quantidade, o tamanho, a distribuição, a morfologia, a composição, a estrutura cristalina e as relações de orientação das fases presentes foram estudadas com auxílio das técnicas mencionadas acima. A influência do nióbio nas linhas liguidus e solidus tambémA influência do nióbio nas linhas liguidus e solidus também foi determinada e um diagrama Fe-15%Cr-15%Ni-0,03%C-Nb esquemático foi proposto. A solubilidade máxima do nióbio foi determinada e a precipitação da fase de Laves foi estudada. Correlações entre a microestrutura das ligas e suas propriedades mecânicas (limite de escoamento, limite de resistência, alongamento e dureza) foram estabelecidas. Os mecanismos de aumento de resistência e o efeito do nióbio foram avaliados. Estimou-se que 1% de nióbio em solução sólida acarreta um aumento da dureza, do limite de escoamento e do limite de resistência de cerca de 10 a 15%. Após tratamento térmico de envelhecimento adequado estimou-se que 1% de nióbio causa de 30 a 40% de aumento de dureza, de 65 a 90% de aumento no limite de escoamento e de 60 a 70% de aumento no limite de resistência. Nos dois casos (endurecimento por solução sólida ou endurecimento por precipitação) a ductilidade das ligas mantem-se alta. No estado bruto de fundição, o efeito positivo do nióbio, o qual está concentrado em partículas grosseiras de precipitados, na dureza, no limite de escoamento e no limite de resistência é muito pequeno e o efeito negativo na ductilidade é acentuado. No estado forjado e solubilizado, o efeito positivo do nióbio, o qual está em grande parte dissolvido na austenita, na dureza, no limite de escoamento e no limite de resistência é maior que no estado bruto de fundição e praticamente não causa decréscimo de ductilidade. Por meio da solidificação ultra-rápida (“melt-spinning”) conseguiu-se manter todo o nióbio das ligas em solução sólida na austenita. A microestrutura das ligas têm grãos muito finos (2 a 7 µm) e é praticamente isenta de segregação e de textura.Correlações entre a microestrutura e a trabalhabilidade das ligas foram estabelecidas e uma fiaxa de temperaturas (1050 a 1200 ºC) para o forjamento das ligas com alto teor de nióbio foi sugerida. A oxidação das ligas no ar foi estudada com auxílio de ensaios termogravimétricos (ensaios com velocidade constante de aquecimento e ensaios isotérmicos) e ensaios cíclicos de oxidação. O óxido foi analisado por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e fluorescência de raios X. O nióbio aumenta marcantemente a resistência à oxidação das ligas. O óxido formado consiste basicamente de Fe₂O₃ , mas a quantidade de Fe₃O₄ e Cr₂O₃ aumenta com o aumento do teor de nióbio das ligas. O aumento da quantidade de Cr₂O₃ na camada de óxido, principalmente na interface metal/óxido, contribui para a formação de uma barreira à difusão dos íons de ferro e dificulta a continuação da oxidação.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 16.05.1989
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    EPBC31200031103FT-558
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    • ABNT

      PADILHA, Angelo Fernando. Influência do niobio na microestrutura e nas propriedades da austenita inoxidavel Fe-Cr-Ni. 1989.Universidade de São Paulo, São Paulo, 1989. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/livredocencia/3/tde-01082017-075556/pt-br.php >.
    • APA

      Padilha, A. F. (1989). Influência do niobio na microestrutura e nas propriedades da austenita inoxidavel Fe-Cr-Ni. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/livredocencia/3/tde-01082017-075556/pt-br.php
    • NLM

      Padilha AF. Influência do niobio na microestrutura e nas propriedades da austenita inoxidavel Fe-Cr-Ni [Internet]. 1989 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/livredocencia/3/tde-01082017-075556/pt-br.php
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      Padilha AF. Influência do niobio na microestrutura e nas propriedades da austenita inoxidavel Fe-Cr-Ni [Internet]. 1989 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/livredocencia/3/tde-01082017-075556/pt-br.php