Estudo da microestrutura dos aços inoxidáveis austeníticos AISI 316L e 317L soldados pelo processo TIG
Date
2019-02-01Author
Pereira, Karla Guimarães Santos
Advisor
Terence, Mauro César
Referee
Massi, Marcos
Referee
Monteiro, Waldemar Alfredo
Metadata
Show full item recordAbstract
Stainless steels were developed in the beginning of the 20th century and have been constantly
improved since then. As other metal alloys, stainless steels are classified according to the
chemical composition Austenitic stainless steels represent 2/3 of the world's stainless steel
production due to their resistance to corrosion, oxidation, hot mechanical strength, workability
and weldability. These properties are obtained by the addition of different alloying elements.
In industry, the welding process is one of the most applied in austenitic stainless steels. Both
the alloying elements and the different processes have a direct influence on the microstructure
of the steel. The austenitic stainless steels present predominantly austenitic microstructure, but
during solidification this structure is altered due to the formation of delta ferrite, derived from
the segregation of stabilizing elements of the ferrite. The quantification of delta ferrite is
extremely important for properties related to ductility, crack susceptibility and mechanical
resistance. In addition, intermetallic phases, such as sigma, precipitates from the delta ferrite .
There are several types of reagents used to perform chemical / electrolytic etching to reveal
these phases in the microstructure. This work studied a methodology for the microstructural
characterization of AISI 316L and AISI 317L austenitic alloys, welded by the GTAW process
and submitted to heat treatments with different times, in order to reveal δ ferrite and
intermetallic phases, sigma ( σ), chi (χ) and the Laves phase (η). AISI 316L and AISI 317L
alloys were selected because they are characteristics for applications requiring high corrosion
resistance. Both AISI 316L and AISI 317L alloys were solubilized at 1080 ° C with different
times. Samples of both materials were analyzed in the base metal and in the weld metal, in the
condition of welding and without heat treatment. According to Vander Voort electrolytic
etching using the reactants in the proportions: 10% of oxalic acid, 10% KOH and 20% NaOH,
all subjected to a voltage of 6V for 60s, reveal ferrite δ and some intermetallic phases such as
sigma phase. In addition, a study on pitting corrosion was carried out by the potentiodynamic
cyclic polarization method. It was concluded as well as the bibliographical references that the
presence of intermetallic phases directly affects the resistance to pitting corrosion. The samples
without heat treatment presented higher percentage of delta ferrite and were more resistant to
pitting corrosion. Os aços inoxidáveis foram desenvolvidos no início do século XX, desde então encontram-se
em constante aprimoramento. Como as ligas metálicas os aços inoxidáveis são classificados de
acordo com a composição química, sendo os aços inoxidáveis austeníticos responsáveis por 2/3
da produção mundial de aço inoxidável, devido à sua resistência à corrosão à oxidação,
resistência mecânica a quente, trabalhabilidade e soldabilidade. Essas propriedades são
adquiridas com adição de diferentes elementos de liga. Na indústria o processo de soldagem é
um dos mais aplicados em aços inoxidáveis austeníticos. Tanto os elementos de liga quanto os
diferentes processamentos influenciam de maneira direta na microestrutura do aço. Os aços
inoxidáveis austeníticos apresentam microestrutura predominante austenítica, porém durante a
solidificação esta estrutura é alterada devido a formação de ferrita delta, derivada da segregação
de elementos estabilizadores da ferrita. A quantificação da ferrita delta é de suma importância
para as propriedades de ductilidade, susceptibilidade de trincas e resistência mecânica. Além
disso fases intermetálicas como a sigma precipitam a partir da ferrita delta. Existem diversos
tipos de reagentes utilizados para realizar ataques químicos/eletrolíticos para revelar essas fases
na microestrutura. Este trabalho estudou uma metodologia para a caracterização microestrutural
das ligas de aços inoxidáveis austeníticos AISI 316L e AISI 317L, soldados pelo processo
GTAW e submetidos a tratamentos térmicos com diferentes tempos, com o intuito de revelar a
ferrita δ, e as fases intermetálicas, sigma (σ), chi (χ) e a fase de Laves (η). As ligas AISI 316L
e AISI 317L foram selecionadas por serem características para a aplicações que exigem alta
resistência à corrosão. Ambas as ligas AISI 316L e AISI 317L foram solubilizadas a 1080 ° C,
com diferentes tempos. Analisaram-se amostras de ambos materiais no metal de base e na solda,
na condição de soldado e sem tratamento térmico. Segundo Vander Voort ataques eletrolíticos
utilizando os reagentes nas proporções: 10% de ácido oxálico, 10% KOH e 20%NaOH, todas
submetidas a uma tensão de 6V durante 60s, revelam a ferrita δ e algumas fases intermetálicas
com a σ (sigma). Além disso, realizou-se estudo quanto a corrosão por pite pelo método de
polarização cíclica potenciodinâmica. Concluiu-se assim como as referências bibliográficas que
a presença de fases intermetálicas afeta diretamente na resistência à corrosão por pite. As
amostras sem tratamento térmico apresentaram maior percentual de ferrita delta e mostraramse
mais resistentes a corrosão por pite.
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Citation
PEREIRA, Karla Guimarães Santos. Estudo da microestrutura dos aços inoxidáveis austeníticos AISI 316L e 317L soldados pelo processo TIG. 2019. 151 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais e Nanotecnologia) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo.