Título

ESTUDO CINÉTICO DA PRECIPITAÇÃO DE FASE SIGMA EM UM AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX UNS S31803 ENVELHECIDO ISOTERMICAMENTE A 750ºC, 800ºC E 850ºC

KINETIC STUDY OF SIGMA PHASE PRECIPITATION IN A UNS S31803 DUPLEX STAINLESS STEEL AGED ISOTERMICALLY AT 750ºC, 800ºC AND 850ºC

Autoria

Bayão, Darlan Vale; Faria, Geraldo Lúcio de; Arthuso, Emiliana Cristina Marques; Júnior, José Rogério de Oliveira; Silva, Sidney Nicodemos da; Pinheiro, Ivete Peixoto

DOI

10.5151/2594-5327-33689

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Resumo

A fase sigma é conhecida por afetar negativamente as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis duplex (AIDs). Dessa forma, a exposição da liga a temperaturas elevadas durante os processos de produção, soldagem ou tratamentos térmicos devem ser realizadas de maneira cautelosa a fim de se evitar a precipitação da mesma. Assim sendo, modelos adequados para predizer a precipitação da fase sigma são ferramentas muito úteis. Entre os numerosos modelos, a relação de Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) é um dos modelos mais comumente utilizadas para descrever a cinética das transformações isotérmicas de fases em muitos sistemas regidos pelos mecanismos de nucleação e crescimento. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo realizar um estudo cinético baseado na aplicação do modelo JMAK, da precipitação da fase sigma em um AID UNS S31803 envelhecido isotermicamente nas temperaturas de 750ºC, 800ºC e 850ºC. Concluiu-se que a cinética de precipitação da fase sigma na liga obedeceu ao modelo JMAK, pois foi obtida uma boa correlação entre dados experimentais e os simulados. Observou-se que o aumento da temperatura de envelhecimento de 750ºC para 850°C acelerou a cinética de precipitação de sigma. A energia de ativação determinada (182,4 kJ/mol) para precipitação da fase sigma neste sistema, sugere que a difusão do Cr na ferrita seja o principal mecanismo envolvido na formação dessa fase.

 

The sigma phase is known to negatively affect the mechanical properties and corrosion resistance of duplex stainless steels (DSSs). Thus, exposure of the alloy to elevated temperatures such as during production processes, welding or heat treatments should be performed in a cautious manner in order to avoid precipitation of sigma. Thus, suitable models to predict the precipitation of the sigma phase are very useful tools. Among the numerous models, the Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) relationship is one of the most commonly used models to describe the kinetics of isothermal phase transformations in many systems governed by nucleation and growth mechanisms. Therefore, the present work aimed to conduct a kinetic study based on the JMAK model of the sigma phase precipitation in a UNS S31803 DSS isothermally aged at 750ºC, 800ºC and 850ºC. It was concluded that the precipitation kinetics of the sigma phase in the alloy followed the JMAK model, since a good correlation was obtained between experimental and simulated data It was observed that increasing the aging temperature from 750°C to 850°C accelerated the sigma phase precipitation kinetics. The determined activation energy (182,4 kJ/mol) for sigma phase precipitation in this system suggests that the diffusion of Cr in ferrite is the main mechanism involved in the formation of this phase.

Palavras-chave

Aço inoxidável duplex; Fase sigma; Cinética de precipitação; Modelo Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov

Duplex stainless steel; Sigma phase; Precipitation kinetics; Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov model