Comportamento da adição do carbeto de nióbio (nBC) na matriz metálica do aço ferrítico 15kH2mfa

The 15Kh2MFA steel is a kind of Cr-Mo-V family steels and can be used in turbines for energy generation, pressure vessels, nuclear reactors or applications where the range of temperature that the material works is between 250 to 450°C. To improve the properties of these steels increasing the service temperature and the thermal stability is add a second particle phase. These particles can be oxides, carbides, nitrites or even solid solution of some chemical elements. On this way, this work aim to study the effect of addition of 3wt% of niobium carbide in the metallic matrix of 15Kh2MFA steel. Powder metallurgy was the route employed to produce this metallic matrix composite. Two different milling conditions were performed. Condition 1: milling of pure 15Kh2MFA steel and condition 2: milling of 15Kh2MFA steel with addition of niobium carbide. A high energy milling was carried out during 5 hours. Then, these two powders were sintered in a vacuum furnace (10-4torr) at 1150 and 1250°C during 60 minutes. After sintering the samples were normalized at 950°C per 3 minutes followed by air cooling to obtain a desired microstructure. Results show that the addition of niobium carbide helps to mill faster the particles during the milling when compared with that steel without carbide. At the sintering, the niobium carbide helps to sinter increasing the density of the samples reaching a maximum density of 7.86g/cm³, better than the melted steel as received that was 7,81g/cm³. In spite this good densification, after normalizing, the niobium carbide don t contributed to increase the microhardness. The best microhardness obtained to the steel with niobium carbide was 156HV and to pure 15Kh2MFA steel was 212HV. It happened due when the niobium carbide is added to the steel a pearlitic structure was formed, and the steel without niobium carbide submitted to the same conditions reached a bainitic structure

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

O aço 15Kh2MFA, da família dos aços CrMoV, pode ser utilizado em turbinas para geração de energia, vasos de pressão, reatores nuclear ou aplicações, onde o material é submetido a temperaturas de serviço entre 250 e 450°C. Uma forma de melhorar as propriedades do aço, para que ele trabalhe a temperaturas mais altas ou que se torne mais estável é adicionar partículas de segunda fase na sua matriz. Estas partículas podem estar na forma de óxidos, carbetos, nitretos ou até mesmo em solução sólida quando alguns elementos químicos são adicionados ao material. Neste contexto, este trabalho objetiva estudar o efeito da adição de 3% de carbeto de nióbio na matriz metálica do aço 15Kh2MFA. Para isto a metalurgia do pó foi a rota empregada para a produção deste compósito de matriz metálica. Para tal, duas moagens distintas foram realizadas. A primeira com o aço 15Kh2MFA e a segunda com o aço 15Kh2MFA com adição de 3% de carbeto de nióbio. A moagem de alta energia foi realizada durante 5 horas. Em seguida, os dois pós produzidos foram sinterizados em um forno a vácuo (10-4torr) a temperaturas de 1150°C e 1250°C durante 60 minutos. Após a sinterização as amostras foram submetidas ao tratamento térmico de normalização a 950°C. Os resultados mostraram que a adição do carbeto de nióbio ajuda o processo de cominuição das partículas, quando comparado com o aço sem o carbeto de nióbio. O carbeto de nióbio tem um papel fundamental na densificação das amostras durante a sinterização, levando a densidade 7,86g/cm³, que é maior do que a densidade do aço fundido recebido que era de 7,81g/cm³. Apesar desta boa densificação, após a normalização, o NbC não contribuiu de forma significativa para aumento da dureza, onde a melhor dureza obtida para o aço com NbC foi de 156HV e para o aço puro foi de 212HV. Isto se deve ao fato de que, quando o NbC foi adicionado ao aço, formou-se uma estrutura perlítica, enquanto que, com o aço sem adição de NbC, submetido as mesmas condições, obteve-se uma estrutura bainítica