Efeito da temperatura de austenitização na cinética de transformação martensítica do aço inoxidável ferrítico 410D (UNS S41003).

Abstract

O aço inoxidável ferrítico 410D (UNS S41003) é um material que possui uma composição química relativamente simples, com baixo teor de cromo e de elementos intersticiais. Consequentemente, ele pode ser oferecido no mercado com um custo relativamente baixo em comparação a outras classes de aços inoxidáveis. Por ser um material mais acessível, ele tem sido utilizado como uma alternativa mais econômica pelas empresas na confecção de seus produtos, substituindo equipamentos fabricados por aço carbono, numa tentativa de diminuir paradas com manutenções, advindas do processo de corrosão. Recentemente, foi observado que a combinação de uma microestrutura bifásica, composta por ferrita e martensita foi considerada uma alternativa interessante para a melhoria do seu desempenho mecânico. Nesse sentido, é importante obter informações mais detalhadas a respeito da transformação martensítica desse aço. Na literatura ainda existem lacunas de conhecimento sobre modelos de previsibilidade de modo a explorar quantitativamente e qualitativamente a transformação martensítica no presente aço. Nesse contexto, esse trabalho buscou avaliar o efeito da temperatura de austenitização sobre a cinética de transformação martensítica no aço 410D, com o intuito de ajudar na previsibilidade microestrutural dos produtos formados. Para isto, inicialmente foi feito uma caracterização do material em seu estado de entrega. Posteriormente, realizou-se algumas simulações termodinâmicas computacionais. Na sequência, foram executados ensaios dilatométricos para determinar as temperaturas críticas de austenitização do aço estudado. Com base nos resultados experimentais obtidos, foram escolhidas e definidas algumas temperaturas de austenitização intercríticas (entre Ac1 e Ac3) e outras supercríticas (maiores que Ac3), para a realização dos tratamentos térmicos de têmpera no dilatômetro. Dessa forma, para cada uma das temperaturas de austenitização selecionadas, foram realizados procedimentos dilatométricos com o intuito de determinar as temperaturas críticas de início (Ms) e final (Mf) da transformação martensítica. Após os ensaios de têmpera, os corpos de prova foram caracterizados e plotou-se diferentes curvas para a análise da cinética de transformação de fase. Por fim, realizou-se o modelamento cinético, ajustando a equação de Koistinen-Marburger, convencional e adaptada, aos dados experimentais obtidos. Com base nos resultados, foi observado que o aumento da temperatura de austenitização implicou no acréscimo de Ms e Mf. A quantidade de martensita formada nas amostras do aço aumentou com o acréscimo da temperatura de austenitização intercrítica. Além disso, a partir de 1050°C foi observado um aumento na fração volumétrica da fase ferrítica de elevada temperatura (ferrita delta-δ), o que acabou contribuindo para a redução da microdureza do material. Os modelos K-M e K-M modificados descreveram adequadamente a cinética de transformação de fase. Contudo, o modelo K-M modificado apresentou um melhor resultado, sendo possível prever com melhor aproximação a temperatura Ms. As amostras submetidas às maiores temperaturas de austenitização intercrítica alcançaram maiores velocidades de transformação de fase, atingiram a taxa máxima para menores graus de super-resfriamento da austenita, e alcançaram a velocidade máxima de transformação de fase formando uma maior fração de martensita na microestrutura do material. Com base nisso, pode-se afirmar que a variação da temperatura de austenitização, pode influenciar a cinética de transformação martensítica no aço 410D.