Avaliação da resistência à corrosão de aços inoxidáveis com Nb endurecíveis por precipitação

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Corrosion properties of Fe-Cr-Nb-B amorphous alloys and coatings

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Niobium Effects on the Recrystallization Behavior on a Full Austenitic 15Cr-15Ni Stainless Steel Investigated Using Adaptive Neural Networks (ANN)

A new series of austenitic stainless steels-Nb stabilized, without Mo additions, non-susceptible to delta ferrite formation and devoid of intemetallic phases (sigma and chi), without deformation induced martensite is being developed, aiming at high temperature applications as well as for corrosive environments. The base steel composition is a 15Cr-15Ni with normal additions of Nb of 0.5, 1.0 and 2 wt%. Mechanical properties, oxidation and corrosion resistance already have been invetigated in previous papers. In this paper, the effects of Nb on the SFE, strain hardening and recrystallization resistance are evaluated with the help of Adaptive Neural Networks (ANN).

Efeito da temperatura de revenimento sobre o grau de sensitização e resistência à corrosão por pite de aços inoxidáveis supermartensíticos contendo 13% Cr, 5% Ni, com e sem adições de Nb e Mo.

O desenvolvimento dos aços inoxidáveis Super-Martensíticos (SM) nasce da necessidade de implementar novas tecnologias, mais econômicas e amigáveis ao meio ambiente. Os aços inoxidáveis SM são uma derivação dos aços inoxidáveis martensíticos convencionais, diferenciando-se basicamente no menor teor de carbono, na adição de Ni e Mo. Foram desenvolvidos como uma alternativa para aços inoxidáveis duplex no uso de dutos para a extração de petróleo offshore em meados dos anos 90. Para que esses aços apresentem as propriedades mecânicas de resistência à tração e tenacidade é necessário que sejam realizados tratamentos de austenitização, seguido de têmpera, e de revenimento, onde, particularmente para este último, há várias opções de tempos e temperaturas. Como os tratamentos térmicos geram as propriedades mecânicas através de transformações de fase (precipitação) podem ocorrer alterações da resistência à corrosão. São conhecidos os efeitos benéficos da adição de Nb em aços inoxidáveis tradicionais. Por isso, o objetivo desta pesquisa foi estudar aços inoxidáveis SM contendo Nb. Foi pesquisada a influência da temperatura de revenimento sobre a resistência à corrosão de três aços inoxidáveis SM, os quais contêm 13% Cr, 5% Ni, 1% a 2% Mo, com e sem adições de Nb. No presente trabalho, foram denominados de SM2MoNb, SM2Mo e SM1MoNb, que representam aços com 2% Mo, 1% Mo e 0,11% Nb. Dado que os principais tipos de corrosão para aços inoxidáveis são a corrosão por pite (por cloreto) e a corrosão intergranular (sensitização), optou-se por determinar os Potenciais de Pite (Ep) e os Graus de Sensitização (GS) em função da temperatura de revenimento. Os aços passaram por recozimento a 1050°C por 48 horas, para eliminação de fase ferrita delta. Em seguida foram tratados a 1050 °C por 30 minutos, com resfriamento ao ar, para uniformização do tamanho de grão. A estrutura martensítica obtida recebeu tratamentos de revenimento em temperaturas de: 550 °C, 575 °C, 600 °C, 625 °C, 650 °C e 700 °C, por 2 horas. O GS foi medido através da técnica de reativação eletroquímica potenciodinâmica na versão ciclo duplo (DL-EPR), utilizando-se eletrólito de 1M H2SO4 + 0,01M KSCN. Para determinar o Ep foram realizados ensaios de polarização potenciodinâmica em 0,6M NaCl. Os resultados obtidos foram discutidos através das variações microestruturais encontradas. Foram empregadas técnicas de microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), simulação termodinâmica de fases através do programa Thermo-Calc e determinação de austenita revertida mediante difração de raios X (DRX) e ferritoscópio. A quantificação da austenita por DRX identificou que a partir de 600 °C há formação desta fase, apresentando máximo em 650 °C, e novamente diminuindo para zero a 700 °C. Por sua vez, o método do ferritoscópio detectou austenita nas condições em que a analise de DRX indicou valor nulo, sendo as mais críticas a do material temperado (sem revenimento) e do aço revenido a 700 °C. Propõe-se que tais diferenças entre os dois métodos se deve à morfologia fina da austenia retida, a qual deve estar localizada entre as agulhas de martensita. Os resultados foram discutidos em termos da precipitação de Cr23C6, Mo6C, NbC, fase Chi, austenita e ferrita, bem como das consequências do empobrecimento em Cr e Mo, gerados por tais microconstituintes. São propostos três mecanismos para explicar a sensitização: o primeiro é devido a precipitação de Cr23C6, o segundo a precipitação de fase Chi (rica em Cr e Mo) e o terceiro é devido a formação de ferrita durante o revenimento. O melhor desempenho quanto ao GS foi obtido para os revenimentos a 575 °C e 600°C, por 2 horas. Os resultados de Ep indicaram que o aço SM2MoNb, revenido a 575°C, tem o melhor desempenho quanto à resistência à corrosão por cloreto. Isso associado ao baixo GS coloca este aço, com este tratamento térmico, numa posição de destaque para aplicações onde a resistência à corrosão é um critério de seleção de material, uma vez que, segundo a literatura a temperatura de 575 °C está no intervalo de temperaturas de revenimento onde são obtidas as melhores propriedades mecânicas.

Microstructure and grain boundary microanalysis of X70 pipeline steel

Grain boundaries (GBs), particularly ferrite: ferrite GBs, of X70 pipeline steel were characterized using analytical electron microscopy (AEM) in order to understand its intergranular stress corrosion cracking (IGSCC) mechanism(s). The microstructure consisted of ferrite (alpha), carbides at ferrite GBs, some pearlite and some small precipitates inside the ferrite grains. The precipitates containing Ti, Nb, V and N were identified as complex carbo-nitrides and designated as (Ti, Nb, WC, N). The GB carbides occurred (1) as carbides along ferrite GBs, (2) at triple points, and (3) at triple points and extending along the three ferrite GBs. The GB carbides were Mn rich, were sometimes also Si rich, contained no micro-alloying elements (Ti, Nb, V) and also contained no N. It was not possible to measure the GB carbon concentration due to surface hydrocarbon contamination despite plasma cleaning and glove bag transfer from the plasma cleaner to the electron microscope. Furthermore, there may not be enough X-ray signal from the small amount of carbon at the GBs to enable measurement using AEM. However, the microstructure does indicate that carbon does segregate to alpha : alpha GBs during microstructure development. This is particularly significant in relation to the strong evidence in the literature linking the segregation of carbon at GBs to IGSCC. It was possible to measure all other elements of interest. There was no segregation at alpha : alpha GBs, in particular no S, P and N, and also no segregation of the micro-alloying elements, Ti, Nb and V. (C) 2003 Kluwer Academic Publishers.

In situ synchrotron X-ray diffraction studies of the effect of microstructure on tensile behavior and retained austenite stability of thermo-mechanically processed transformation induced plasticity steel

Transmission electron microscopy and in situ synchrotron high-energy X-ray diffraction were used to investigate the martensitic transformation and lattice strains under uniaxial tensile loading of Fe-Mn-Si-C-Nb-Mo-Al Transformation Induced Plasticity (TRIP) steel subjected to different thermo-mechanical processing schedules. In contrast with most of the diffraction analysis of TRIP steels reported previously, the diffraction peaks from the martensite phase were separated from the peaks of the ferrite-bainite α-matrix. The volume fraction of retained γ-austenite, as well as the lattice strain, were determined from the diffraction patterns recorded during tensile deformation. Although significant austenite to martensite transformation starts around the macroscopic yield stress, some austenite grains had already experienced martensitic transformation. Hooke's Law was used to calculate the phase stress of each phase from their lattice strain. The ferrite-bainite α-matrix was observed to yield earlier than austenite and martensite. The discrepancy between integrated phase stresses and experimental macroscopic stress is about 300 MPa. A small increase in carbon concentration in retained austenite at the early stage of deformation was detected, but with further straining a continuous slight decrease in carbon content occurred, indicating that mechanical stability factors, such as grain size, morphology and orientation of the retained austenite, played an important role during the retained austenite to martensite transformation.

Effect of coiling treatment on microstructural development and precipitate strengthening of a strip cast steel

The effect of a simulated coiling treatment on a strip cast Nb-containing steel has been investigated. A lath ferritic supersaturated microstructure was observed in the as-cast condition with no coiling. The microstructure remained lath like during coiling at high temperature (850 °C) and the formation of chemically complex Nb-rich precipitates containing C, N, Si and S was observed. Coiling at an intermediate temperature (700 °C) caused the formation of polygonal ferrite with a dendritic morphology due to chemical micro-segregation. The polygonal ferrite contained Nb(C,N) precipitates. The microstructure remained lath like at the lowest coiling temperature (600 °C). In the latter case the precipitation of Nb-rich clusters was observed, and atom probe tomography revealed them to be ∼85% Fe. Small angle neutron scattering and transmission electron microscopy were used to quantify precipitation kinetics during coiling and the mechanical properties were evaluated with a shear punch apparatus. A yield strength model was developed to describe the observed mechanical behaviour, and this showed that the two largest contributors to strength were the bainitic microstructure and the Nb-rich precipitates. Strategies to further strengthen these materials are suggested.