Title

LIGAS FERROSAS DE BAIXO CUSTO PARA SUBSTITUIÇÃO DE AÇOS INOXIDÁVEIS EM APLICAÇÕES EM ALTAS TEMPERATURAS

LOW-COST FERROUS ALLOYS TO REPLACE STAINLESS STEEL IN HIGH TEMPERATURE APPLICATIONS

Authorship

Malafaia, Artur Mariano de Sousa; Milan, Marcelo Tadeu; Oliveira, Marcelo Falcão de

Malafaia, Artur Mariano de Sousa

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Milan, Marcelo Tadeu

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Oliveira, Marcelo Falcão de

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DOI

10.5151/2594-5327-21577

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Abstract

Este trabalho teve como objetivo o estudo de ligas ferrosas de custo mais baixo que um aço inoxidável fundido ASTM-A297 grau HH, baseadas nas análises de custos da carga metálica utilizada em cada uma das ligas. Ligas com composição base aproximadas de Fe-15Si, Fe-5Si-5Cr e Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni foram testadas em ensaios mecânicos e ensaios de oxidação cíclica. Nos ensaios mecânicos - impacto e tração a temperatura ambiente e tração à quente - a liga Fe-Mn-Si-Cr-Ni se mostrou mais resistente e tenaz, inclusive que o aço inoxidável. Por outro lado, as ligas Fe-15Si e Fe-5Si-5Cr apresentaram fragilidade em impacto, e somente a liga Fe-5Si-5Cr apresentou resistência mecânica compatível ao aço inoxidável. Em oxidação cíclica o aço HH, ensaiado a 800°C e 900oC, apresentou perda de massa, devido a destacamento de óxidos. A liga com alto teor de Mn teve a maior taxa de ganho de massa inicial nas temperaturas de 800°C e 900oC, mas apesar disso apresentou tendência de estabilização de ganho de massa. A liga Fe-15Si foi ensaiada somente a 800oC e apresentou ganho de massa, porém com tendência de estabilização. E a liga Fe-5Si-5Cr obteve resultados melhores que a liga com alto Mn nas temperaturas de 800°C e 900oC, apresentando taxa de ganho de massa inicial menor e estabilidade maior, porém a 1.000oC a tendência se inverteu. A 1000oC também foi observada a perda de massa por destacamento para as duas ligas.

The aim of this study was evaluate ferrous alloys cheaper than the ASTM-A297 - HH grade stainless steel, based on the metallic charge costs analysis for each alloy. Alloys with compositions near of Fe-15Si, Fe-5Si-5Cr and Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni were evaluated in mechanical and cyclic oxidation tests. In the mechanical tests - impact and tensile (room temperature and high temperature) - the Fe-Mn-Si-Cr-Ni alloy achieved the higher resistance and toughness, even better the stainless steel. On the other hand, Fe-15Si and Fe-5Si-5Cr alloys, presented britlleness in the impact tests and, only the Fe-5Si-5Cr alloy presented mechanical resistance similar to the stainless steel. Under cyclic oxidation, the HH stainless steel tested at 800 and 900 ºC presented mass loss, due to the oxide spallation. The alloy with high Mn content had the highest initial rate of mass gain, at 800 and 900 oC, but showed tendency to stabilization of the mass gain. The Fe-15Si alloy was tested only at 800 oC and presented mass gain with a good tendency of stabilization. And the Fe-5Si-5Cr alloy obtained the better results than the high Mn content alloy at 800 and 900 ºC, presenting lower initial rate of mass gain and higher stability, however at 1000 oC the tendency was reversed. At 1000 oC it was also noted mass loss by oxide spallation for both alloys.

Keywords

Ligas ferrosas de baixo custo; Oxidação cíclica; Alta temperatura; Propriedades mecânicas.

Low cost-ferrous alloys; Cyclic oxidation; High temperature; Mechanical properties.