Efeito do tempo de austenitização na evolução da microestrutura e comportamento mecânico dos aços inoxidáveis UNS S42000 e UNS S41003

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dc.contributor.advisor1Cunha, Daniel Fernandes da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7364532451621106pt_BR
dc.contributor.referee1Cunha, Daniel Fernandes da
dc.contributor.referee2Figueireido, Kleber Mendes de
dc.contributor.referee3Contin, André
dc.contributor.referee4Labiapari, Wilian da Silva
dc.creatorAlves, Renata Rodrigues
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/2342506107479079pt_BR
dc.date.accessioned2023-04-24T11:54:32Z
dc.date.available2023-04-24T11:54:32Z
dc.date.issued2023-02-28
dc.description.abstractQuenching is one of the most common methods of heat treatment and aims to increase the mechanical strength of the material by transforming austenite into martensite at high temperatures, followed by rapid cooling. The formation of martensite depends on various factors, such as the time the material is held at the austenitization temperature. In the context presented and with the aim of contributing to a better understanding of the microstructure evolution and mechanical behavior of stainless steels with different carbon contents, this study aimed to investigate the effect of austenitization time followed by quenching treatment. The materials studied were low carbon steel, commercially known as UNS S41003 or 410D, and medium carbon steel, commercially known as UNS S42000 or 420A. Two heat treatment conditions were studied, in the first one, the steels were austenitized at 1000 ℃ with varying austenitization time (5 min, 30 min, 60 min, 120 min, and 240 min) and then quenched in water, while in the second condition, the samples were annealed at 800 ℃ and then austenitized at 1000 ℃ with varying austenitization time (5 min, 30 min, 60 min, 120 min, and 240 min), and finally quenched in water. Thermodynamic simulations were performed using Matcalc software to evaluate the relative stability of phases and precipitates under equilibrium conditions. It was observed that both steels would be austenitized at 1000 ℃, and the carbides dissolved, however, it was identified that the carbide dissolution depends on the austenitization time when outside of equilibrium. Despite the low carbon content, austenitization of the 410D steel was possible due to the presence of austenitizing elements such as Ni, Mn, and N, thus, both steels showed a martensitic structure after the water quenching process. It was possible to observe that with an increase in austenitization time, the martensite lath increased due to the gradual increase in grain size. The distribution of the prior austenitic grain size was found to be heterogeneous for longer times, related to the dissolution of carbides. In addition to presenting a similar microstructural evolution, both steels also exhibited similar mechanical behavior, with the material softening as the grain size increased, associated with the freer dislocation movement with increasing austenitization time. Finally, the obtained data on prior austenitic grain size and hardness were treated with a 95% confidence level. It is believed that the results of this study provide a foundation for a better understanding of the austenitization time parameter in the heat treatment of stainless steels.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2023-04-20T21:25:50Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Renata Rodrigues Alves - 2023.pdf: 5507805 bytes, checksum: 01f53e00a169125db2328879509d055f (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5)en
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dc.description.resumoA têmpera é um dos métodos mais comuns de tratamento térmico e tem como objetivo aumentar a resistência mecânica do material por meio da transformação da austenita em martensita, à elevadas temperaturas, seguido de resfriamento rápido. A formação da martensita depende de diversos fatores, como por exemplo o tempo de manutenção do material na temperatura de austenitização. No contexto apresentado e com objetivo de contribuir para o melhor entendimento da evolução microestrutura e do comportamento mecânico em aços inoxidáveis, com diferentes teores de carbono, o presente trabalho se propôs a estudar o efeito do tempo de austenitização seguido do tratamento de têmpera. Os materiais trabalhados foram o aço de baixo teor de carbono, UNS S41003 conhecido comercialmente como 410D e o aço de médio teor de carbono, UNS S42000 conhecido como 420A. Foram estudadas duas condições de tratamento térmico, na primeira os aços foram austenitizados a 1000 ℃ variando o tempo de austenitização (5 min, 30, min, 60 min, 120 min e 240 min) e seguido de têmpera em água, já na segunda condição as amostras foram recozidas a 800 ℃ e em seguida austenitizadas a 1000 ℃ variando o tempo de austenitização (5 min, 30, min, 60 min, 120 min e 240 min), por fim temperadas em água. Simulações termodinâmicas foram realizadas com o software Matcalc com o objetivo de avaliar a estabilidade relativa de fases e precipitados em condição de equilíbrio. Foi observado que ambos os aços estariam austentizados a 1000 ℃, e os carbonetos dissolvidos, entretanto, fora do equilíbrio foi identificado que a dissolução dos carbonetos depende do tempo de austenitização. Apesar do baixo teor de carbono, a austentização do aço 410D foi possível devido a presença de elementos austentizantes como Ni, Mn, e o N, assim, ambos os aços estudados apresentaram estrutura martensítica após o processo de têmpera em água. Sendo possível perceber que com aumento do tempo de austenitização as ripas de martensita aumentam devido ao aumento gradual do tamanho de grão. A distribuição do tamanho de grão austenitico prévio se mostrou heterogênea para tempos maiores, relacionada a dissolução dos carbonetos. Além de apresentar uma evolução microestrutural parecida os aços também apresentaram o comportamento mecânico similar, ocorrendo um amaciamento do material com aumento do tamanho de grão, associado ao movimento de discordância mais livre com aumento do tempo de ausntenitização. Por fim, os dados amostrais obtidos de tamanho de grão austenítico prévio e de dureza foram tratados com nível de confiança de 95%. Acredita-se que os resultados do presente estudo são dados de base que poderão contribuir para o melhor entendimento do parâmetro do tempo de austenitização nos tratamentos térmicos dos aços inoxidáveis.pt_BR
dc.description.sponsorshipOutropt_BR
dc.identifier.citationALVES, R. R. Efeito do tempo de austenitização na evolução da microestrutura e comportamento mecânico dos aços inoxidáveis UNS S42000 e UNS S41003. 2023. 97 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/12777
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RMG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectTempo de austenitizaçãopor
dc.subjectAços inoxidávéispor
dc.subjectTamanho de grão austenítico préviopor
dc.subjectDissolução de carbonetospor
dc.subjectMartensitapor
dc.subjectAustenitizing timeeng
dc.subjectStainless steeleng
dc.subjectPrior-austenite grain sizeseng
dc.subjectDissolution of carbideseng
dc.subjectMartensiteeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOSpt_BR
dc.titleEfeito do tempo de austenitização na evolução da microestrutura e comportamento mecânico dos aços inoxidáveis UNS S42000 e UNS S41003pt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR

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