Title

THE INFLUENCE OF INCLUSIONS ON THE “HOT SHORTNESS” OF Cu CONTAINING STEELS

INFLUÊNCIA DAS INCLUSÕES NA “FRAGILIDADAE À QUENTE” DOS AÇOS CONTENDO Cu

Authorship

Comineli, O.; Karjalainen, L.P.; Dipenaar, R.

Comineli, O.

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Karjalainen, L.P.

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Dipenaar, R.

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DOI

10.5151/2594-5327-0336

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Abstract

An investigation into the influence of low copper contents on the hot ductility of C-Mn-Al steels has been carried out in order better the understanding on the problem of “hot shortness”. Previous work has suggested that this problem results from the segregation of Cu that occurs at the surface of the steel as a consequence of the preferential oxidation of iron. This causes the formation of a Cu-rich film of low melting point. Nickel addition has been reported as a solution for the problem, since it increases the solubility of copper in the austenite. Samples of Cu-containing steels have been investigated using scanning electron microscopes after hot tensile testing to failure. Results indicate that copper, in addition to precipitating out as CuS, also heavily segregates to MnS inclusions forming a shell around them. This does not seem to be very deleterious to hot ductility under inert atmosphere, but it may be responsible for “hot shortness” in oxidising environment. The influence of Ni in improving the ductility is not very clear yet, but Ni may reduce the hot shortness by increasing the melting point of the segregated Cu phase. Data from this incomplete work also suggests that Ni reduces the precipitation of CuS particles.

Foi realizada uma pesquisa sobre a influência de baixos teores de Cu na ductilidade à quente dos aços C-Mn-Al, como forma de melhor entender o problema da “fragilidade à quente”. Trabalhos anteriores indicam que o problema é causado pela segregação de Cu na superfície do aço lingotado, por causa da oxidação preferencial do ferro. Isto causa a formação de um filme rico em Cu, com baixo ponto de fusão. Adição de Ni é reportada como a solução para o problema, pois o mesmo aumenta a solubilidade do cobre na austenita. Amostras de aços contendo Cu, depois de rompidos à quente, foram investigadas usando microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicam que o cobre, além de precipitar como CuS, também segrega intensamente ao redor das inclusões de MnS, formando um invólucro em torno delas. Isto não aparenta ser muito prejudicial para a ductilidade à quente em atmosfera inerte, mas pode ser responsável pela “fragilidade à quente” em atmosfera oxidante. A influência do Ni em recuperar a ductilidade à quente não é muito clara ainda, porém o Ni pode reduzir a fragilidade pelo aumento da temperatura da fusão da fase de cobre segregada. Dados ainda incompletos também sugerem que o Ni reduz a precipitação de CuS.

Keywords

Copper; Steels; Hot shortness; Inclusions; Precipitation; CuS.

Cobre; Aços; Fragilidade à quente; Inclusões; Precipitação; CuS.