CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL DE AÇO DE 9% NI COM BAIXO CARBONO E CORRELAÇÃO COM AS PROPRIEDADES MECÂNICAS

Abstract

The alloy steel with 9% Ni and low carbon has the characteristic of high toughness in low temperatures. This alloy is classified by ASTM A333 Gr.8 for piping. The purpose of this work is to heat treat the material under different conditions obtaining fine grains and coarse grains and to evaluate the impact of the heat treatment with the material mechanical properties. In addition to heat treatment performed in furnaces, one group of samples was simulated in a Gleeble machine for two different thermal cycles and subsequent heat treatment. For the two samples groups were proposed hardness tests, Charpy, austenite percentage evaluation by magnetization technique, chemical etching to reveal the grain size of the previous austenite and analysis of the microstructure through Scanning Electron Microscopy and Optical Microscopy The condition of tempered at 820ºC presented better result of hardness, higher impact energy and percentage of retained austenite. The tempering condition at 400ºC showed embrittlement of the material and precipitation of cementite was observed in the grain contours. For the samples simulated in Gleeble, the condition of double temper and tempering at 600ºC after thermal cycle showed a higher percentage of retained austenite and lower hardness. Another group of samples was prepared for low tensile strain rate (BTD) test in H2S medium and Ar presenting better area reduction and plastic 10% of austenite retained), while the sample at double temper presented 18% of austenite retained and inferior results for that test.

A liga de aço com 9% de Ni e baixo carbono possui a característica de apresentar boa tenacidade em meios de baixas temperaturas. Essa liga é classificada pela ASTM A333 Gr.8 para uso em tubulação. A proposta de dissertação é tratar termicamente o material em diferentes condições obtendo grãos finos e grãos grosseiros e avaliar o impacto do tratamento térmico com as propriedades mecânicas do material. Além de tratamento térmico realizado em fornos, um grupo de amostras foi simulado em máquina Gleeble para ciclos térmicos diferentes e posterior tratamento térmico. Para os dois grupos de amostras foram realizados ensaios de dureza, ensaio Charpy, avaliação de porcentagem de austenita por técnico de magnetização, ataque químico para revelar o tamanho de grão da austenita prévia e análise da microestrutura através de Microscopia Eletrônica de Varredura e Microscopia Óptica. A condição de temperada a 820ºC apresentou menor tamanho de grão e quando esta condição é associada com revenido a 600ºC apresentou melhor resultado de dureza, maior energia de impacto e porcentagem de austenita retida. A condição de revenido a 400ºC apresentou fragilização do material e foi observado precipitação de cementita nos contornos de grão. Para as amostras simuladas em Gleeble, a condição de duplo revenido e revenido a 600ºC após ciclo térmico apresentaram maior porcentagem de austenita retida e menor dureza. Outro grupo de amostras foi preparado para ensaio de tração a baixa taxa de deformação (BTD) em meio H2S e ao Ar apresentando melhor resultado de redução de área e deformação plástica para a condição de temperado a 820ºC e revenido a 600ºC, sendo esta condição com 10% de austenita retida, enquanto a amostra que sofreu duplo revenido apresentou 18% de austenita retida e resultados inferiores para esse ensaio.