Estudo das transformações de fase isotérmicas do aço UNS S31803 envelhecido entre 700C e 950C - Daniella Caluscio dos Santos (2013)
O objetivo deste trabalho compreende o estudo dos mecanismos e da cinética formação de fases intermetálicas no aço UNS S31803 envelhecido a entre 700 e 950C. Para este estudo foram conduzidos envelhecimentos isotérmicos por até 360 horas entre 700 e 950C. A identificação das fases foi realizada utilizando-se microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises por Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS), e difração de raios X. Já sua quantificação foi realizada por análise quantitativa a partir de imagens obtidas pela técnica de elétrons retroespalhados e medidas magnéticas. No início do envelhecimento entre 700 e 950 C, anteriormente à formação intensa de sigma, foi observado o reequilíbrio das frações de ferrita e austenita, mostrando que a formação de sigma ocorre quando as frações de ferrita e austenita atingem respectivamente 41,451,7% de ferrita e 56,961,7% de austenita. A análise das imagens obtidas pela técnica de elétrons retroespalhados permite a distinção entre as fases chi e sigma, e o estudo mais preciso dos mecanismos de formação de fase sigma. Evidências mostram que a nucleação e crescimento de sigma para as temperaturas de 700 e 750 C ocorre por precipitação descontínua a partir da ferrita, formando sigma e ferrita secundária, empobrecida em cromo e molibdênio em relação à matriz. Já para as temperaturas de envelhecimento entre 800 e 950 C a nucleação e crescimento de sigma ocorrem por decomposição eutetóide da ferrita gerando sigma e austenita secundária. Após a saturação dos sítios de nucleação heterogênea de sigma, provavelmente o crescimento de sigma ocorre a partir da austenita, gerando fase sigma e austenita empobrecida, à exceção da temperatura de 950 C onde o crescimento a partir da austenita não é observado devido à alta fração de ferrita disponível ao final do envelhecimento. Em todas as temperaturas de envelhecimento estudadas não existe evidência de que o sistema esteja em equilíbrio até 360 h de envelhecimento, e o consumo de chi nos estágios finais de envelhecimento indica que esta fase não é de equilíbrio. O estudo da cinética de formação de sigma a partir do modelo de J-M-A-K mostra a mudança no mecanismo principal de formação de sigma entre 700 e 900 C com o aumento do tempo de envelhecimento. Para a temperatura de 950C o comportamento distinto, já que provavelmente, nesta temperatura a taxa de nucleação de sigma é muito baixa e o mecanismo preponderante seja o crescimento dos núcleos de sigma formados. Foi observado ainda que o aumento da temperatura de envelhecimento reduz o tempo para a transformação do mecanismo de nucleação para crescimento das partículas de sigma formadas provavelmente devido ao aumento das taxas de difusão dos elementos formadores de sigma a altas temperaturas. O estudo cinético permitiu ainda estimar que para temperaturas entre 700 e 850C a energia de ativação necessária para a nucleação de sigma é maior em relação à energia necessária para o crescimento de sigma, mostrando que uma vez nucleada a fase sigma, seu crescimento se daria com mais facilidade devido às altas taxas de difusão propiciadas pelas elevadas temperaturas de envelhecimento. Além disso, os valores estimados neste trabalho para a energia de ativação para a formação de sigma são bastante próximos aos valores relacionados à difusão de molibdênio na ferrita. Esta evidência mostra que possivelmente a difusão de molibdênio, controlaria a nucleação e crescimento de sigma. O diagrama Tempo-Temperatura-Precipitação elaborado prevê o início da formação de sigma e mostra que a máxima cinética de formação de sigma para o aço UNS S31803 ocorre a 850 C.