Título

AUMENTO DA RESISTÊNCIA AO DESGASTE EROSIVO EM UM AÇO INOXIDÁVEL UNS 31803 DUPLEX POR NITRETAÇÃO GASOSA EM ALTA TEMPERATURA

IMPROVEMENT OF THE CAVITATION EROSION RESISTANCE OF AN UNS 31803 DUPLEX AUSTENITIC STAINLESS STEEL BY HIGH TEMPERATURE GAS NITRIDING

Autoria

Jiménez, Luis Bernardo Varela; Sanjuán, Luis Armando Espitia; Tschiptschin, André Paulo

DOI

10.5151/2594-5327-23113

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Resumo

Amostras do aço inoxidável UNSS31803 duplex foram nitretadas em alta temperatura sob atmosfera gasosa rica em N2, obtendo-se um aço inoxidável com estrutura completamente austenítica e teor nitrogênio de ~0,9% em solução sólida. Uma parte das amostras foi deformada plasticamente até atingir uma redução na espessura de 30%. As amostras foram submetidas a ensaios de cavitação vibratória em água destilada. O aço austenítico UNSS30403 foi usado como material de comparação. As amostras foram caracterizadas por meio de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de comprimento de onda dispersivo (WDS) e microdureza. Os resultados obtidos mostram que as amostras nitretadas têm menores taxas de desgaste e maiores tempos de incubação quando comparadas com o aço AISI304L. Também, observou-se que o desgaste é altamente heterogêneo, sendo alguns grãos mais susceptíveis do que outros ao dano por Erosão-Cavitação (EC), dano este relacionado com as orientações cristalográficas. As amostras nitretadas apresentaram uma melhor resistência à EC e uma diminuição de 16 vezes na taxa de desgaste, comparadas com o aço AISI 304L. As amostras deformadas plasticamente apresentaram uma maior resistência à EC e uma redução adicional de 3 vezes na taxa de desgaste quando comparada com as amostras nitretadas sem deformação.

 

An UNS31803 duplex stainless steel was high temperature gas nitrided (HTGN) to 0.9 wt%N, in order to obtain a fully austenitic microstructure. HTGN was performed at 1200°C for 8h, in a 0.1MPa N2 atmosphere. Part of the HTGN samples were 30% cold rolled. The samples were tested in a vibratory cavitation–erosion (CE) testing equipment, using distilled water at 25°C and a frequency of 20 kHz. An AISI 304L austenitic stainless steel was used for comparison purposes. The characterization of the test specimens was made by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), wavelength dispersive spectroscopy (WDS) and micro-hardness. The HTGN samples showed lower CE wear rates and higher incubation times, when compared to 304L stainless steel ones. Furthermore, it was observed that some grains were more susceptible to the CE damage, which is related to a crystal orientation effect. A comparison between HTGN samples and AISI 304L showed an improvement of CE resistance and a 16 times decrease of the erosion rate for the gas nitrided samples. The cold-worked gas nitrided samples showed an even greater CE resistance, with an erosion rate reduction of 3 times, when compared to the undeformed samples.

Palavras-chave

Erosão-cavitação; Aços inoxidáveis de alto nitrogênio; Desgaste erosivo por cavitação.

Cavitation erosion; High nitrogen steels; Cold-work; Stainless steels.