Fase sigma em aços inoxidáveis duplex e superduplex: cinética, modelos de Cahn, reconstrução 3D e sensitização - Mendes, Priscila Sousa Nilo (2023)
Aços inoxidáveis duplex (AID) e aços inoxidáveis superduplex (AISD) são classes importantes de aços inoxidáveis, pois combinam os benefícios das fases austenita e ferrita. Isso resulta em aços com melhores propriedades mecânicas e maior resistência à corrosão. Devido a essas características, AID e AISD são amplamente empregados na indústria. No entanto, o aparecimento de fases intermetálicas indesejáveis em sua microestrutura prejudica as propriedades do AID e do AISD. Dentre as fases intermetálicas indesejáveis, a principal é a fase sigma (σ), que pode ser nucleada quando o aço é exposto à faixa de temperatura entre 650°C e 900°C, reduzindo a tenacidade do aço e sua resistência à corrosão. Neste trabalho, a razão de contiguidade é aplicada pela primeira vez para descrever o caminho microestrutural no estudo da precipitação da fase sigma no AISD. A razão de contiguidade mostra que a distribuição dos limites ferrita/sigma é homogênea. Assim, é razoável inferir que se tem uma distribuição uniforme de núcleos de fase sigma dentro da ferrita. Sobre a cinética de formação da fase sigma, o AID pode ser descrito pela equação clássica de Johnson-Mehl, Avrami e Kolmogorov (JMAK), enquanto para o AISD, a cinética tende a seguir o modelo de Cahn para nucleação nas arestas do grão. É apresentado a reconstrução tridimensional (3D) da fase sigma no AISD. Para tal foi empregada a técnica de seccionamento em série (“serial section”), com o objetivo de reconstruir a estrutura da fase sigma em uma matriz de ferrita e austenita, através da aquisição de seções planas bidimensionais da microestrutura. Os resultados demonstram que a fase sigma nucleia nas arestas das interfaces ferrita/austenita como indicado pelo modelo de Cahn. Além disso, a fase sigma cresce e consome a ferrita, mas não está totalmente interligada. Finalmente, o comportamento eletroquímico do material foi avaliado por testes eletroquímicos (potencial em circuito aberto, curva de polarização cíclica e a técnica de reativação potenciodinâmica de duplo loop (DL – EPR). Foi realizada caracterização microestrutural via microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia por energia dispersiva (EDS). Com o auxílio da distribuição estatística de cromo após corrosão, nota-se que o grau de sensitização (GDS) aumenta com o tempo de tratamento térmico, devido à precipitação da fase sigma. Observa-se que a densidade de corrente de reativação (iᵣ) aumenta com o aumento da fração volumétrica de sigma, provando que a (iᵣ) está relacionada com a fase sigma. Nota-se também que a densidade de corrente (iᵣ) é maior para as amostras do AISD quando comparado as amostras do AID. A densidade de corrosão (icₒᵣᵣ) do AISD é menor que o AID, devido a sua composição química com valores mais elevados do elemento cromo que garante elevada resistência a corrosão.