Modelamento computacional das transformações de fase durante os ciclos térmicos de processamento de um aço inoxidável superdúplex

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Fiorante, Mariana Tortella Merli
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
• Palavras-chave em Português: Aço inoxidável superdúplex; Conformação plástica dos metais; Transformação de fase; Modelamento computacional
• Link de acesso: https://doi.org/10.31414/EM.2021.D.131324; https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/3218

O presente projeto tem por objetivo realizar a simulação computacional da cinética de transformação e evolução das fases durante os ciclos térmicos de processamento de um aço inoxidável superdúplex, considerando as etapas de aquecimento, conformação plástica e resfriamento, com uso do software DICTRA®. Os dados de entrada para as simulações foram composição química e tamanho das fases, temperatura pretendida de simulação, e taxas de aquecimento e resfriamento quando necessárias a descrição do ciclo térmico. Foram utilizadas as bases de dados termodinâmica TCFE9 e de mobilidade atômica MOBFE4, com intuito de se obter resultados para diferentes modelos, possibilitando encontrar o que melhor descreve a cinética de transformação das fases. Foram simuladas diferentes taxas durante o aquecimento do material a partir de 950 °C, considerando condição microestrutural inicial de 50 % de ferrita [alfa] e 50 % austenita [gama], até 1250 °C, temperatura típica de conformação. No aquecimento, obteve-se fração máxima de 66,6% a à taxa de 0,30 °C/s, valor próximo aos 70% esperados pela simulação de equilíbrio em Thermo-Calc®. Após 1000 s de patamar a 1250 °C e resfriamento até a temperatura de solubilização, 1090 °C, à taxa de 0,30 °C/s, a fração de [alfa] reduziu para valores de 58,7%. Na sequência, também simulou-se diferentes taxas de resfriamento com ou sem a presença de patamar de solubilização. Considerando-se 3600 s de patamar a 1090 °C, foi possível recuperar a condição dúplex desejada, atingindo-se 55,5% [alfa], mas não atingindo os 50% esperados pelo equilíbrio, visto que ainda há gradiente de composição em [alfa] e [gama]nas simulações em DICTRA®. A fim de se manter a microestrutura dúplex anterior, realizou-se resfriamentos até 790 °C à taxa crítica de 3,0 °C/s, obtendo-se frações volumétrica de 56% [alfa], 43% [gama] e frações de sigma (s) iguais ou inferiores a 1%. Por outro lado, ao não se considerar o patamar à 1090 °C, isto é, promovendo o resfriamento até 790 °C à taxa de 3,0 °C/s a partir da condição de 58,7% [alfa], obteve-se frações volumétricas de 59,6% [alfa], 39,4% [gama] e 0,9% [sigma]. O DICTRA® mostrou-se inapto a simular a precipitação de nitretos de cromo (Cr2N) no resfriamento, ou por não haver supersaturação de nitrogênio (N) em [alfa] ou por ser incapaz de prever esta supersaturação. A partir dos resultados de cinética e evolução da fração volumétrica das fases no ciclo térmico de processamento do aço UNS S32750, foi possível obter o modelo computacional que melhor descreve o comportamento real do aço estudado