Influência da presença e quantidade de fase sigma nas propriedades mecânicas e resistência ao desgaste a alta temperatura do aço SAF 2507

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dc.contributor.advisorCorrêa, Elaine Carballo Siqueira
dc.contributor.advisor-coSantos, Carlos Eduardo dos
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/2835433621443406
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3203046752707862
dc.contributor.authorMadeira, Gabriela Valle de Castro
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2329251162355644
dc.contributor.refereeCorrêa, Elaine Carballo Siqueira
dc.contributor.refereeSantos, Carlos Eduardo dos
dc.contributor.refereeLopes, Wellington
dc.contributor.refereeSilva, Klaus Higor dos Santos
dc.date.accessioned2026-09-17T19:31:12Z
dc.date.available2026-09-17T19:31:12Z
dc.date.issued2025-09-19
dc.description.abstractOs aços inoxidáveis super duplex são amplamente utilizados na indústria química e petroquímica devido à sua elevada resistência à corrosão, ao custo-benefício e às vantagens para a segurança do trabalho e para o meio ambiente. A combinação de alta resistência ao desgaste corrosivo e elevada resistência mecânica nos aços inoxidáveis super duplex deve-se à microestrutura bifásica de ferrita e de austenita. Quando expostos a processamentos térmicos e/ou termomecânicos entre 650ºC e 950ºC, essa microestrutura pode sofrer modificações, incluindo a precipitação de fases deletérias, como a intermetálica sigma (??), resultando na perda de tenacidade e resistência à corrosão, promovendo ainda o aumento da dureza e da resistência ao desgaste abrasivo. Neste trabalho, foi investigada a influência dos tratamentos térmicos realizados a 800, 850 e 900 °C, durante 30 minutos, seguidos de resfriamento ao ar, sobre as propriedades mecânicas do aço inoxidável super duplex SAF 2507, utilizando técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, perfilometria óptica e difração de raios X. Também foram realizados ensaios de dureza Vickers, impacto (Charpy-V) e ensaio de desgaste abrasivo pino sobre plano a 400°C e a 800°C. Observou-se que o tratamento térmico a 800 °C, seguido dos ensaios de desgaste realizados na mesma temperatura, proporcionou a condição mais vantajosa para equilibrar resistência ao desgaste e controle da precipitação da fase sigma. Nessa condição, verificou-se a menor taxa de desgaste e uma expressiva redução no coeficiente de atrito em comparação às outras condições. A fração volumétrica da fase sigma variou conforme a temperatura de tratamento, apresentando valores mais elevados a 800 °C e diminuindo em temperaturas superiores e sendo nulo na condição inicial. Apesar de favorecer o desempenho em desgaste abrasivo, a precipitação de sigma acarretou uma queda acentuada na resistência ao impacto, evidenciando a fragilização do material em condições na presença da fase sigma. Esses resultados reforçam a relevância do controle preciso da temperatura de tratamento térmico para otimizar as propriedades do aço inoxidável super duplex SAF 2507, potencializando sua aplicabilidade em ambientes sujeitos a desgaste abrasivo, desde que não sejam críticos em termos de resistência ao impacto.
dc.description.abstractotherSuper duplex stainless steels are widely employed in the chemical and petrochemical industries due to their high corrosion resistance, cost-effectiveness, and advantages for occupational safety and environmental sustainability. Their outstanding combination of resistance to corrosive wear and high mechanical strength arises from the biphasic microstructure of ferrite and austenite. When subjected to thermal and/or thermomechanical processing within the 650–950 °C range, this microstructure may undergo significant changes, including the precipitation of deleterious phases such as sigma (?), which leads to loss of toughness and corrosion resistance, while increasing hardness and abrasive wear resistance. In this study, the influence of heat treatments at 800, 850, and 900 °C for 30 minutes, followed by air cooling, on the mechanical properties of SAF 2507 super duplex stainless steel was investigated. The characterization involved optical microscopy, scanning electron microscopy, optical profilometry, and X-ray diffraction. Mechanical tests included Vickers hardness, Charpy-V impact, and pin-on-disc abrasive wear tests at 400 °C and 800 °C. Results showed that heat treatment at 800 °C, combined with wear testing at the same temperature, provided the most favorable balance between wear resistance and sigma phase precipitation control. Under this condition, the lowest wear rate and a significant reduction in the coefficient of friction were observed compared with other conditions. The sigma phase fraction varied with the heat treatment temperature, reaching its highest content at 800 °C, decreasing at higher temperatures, and being absent in the as-received condition. Although sigma precipitation improved abrasive wear performance, it caused a pronounced reduction in impact resistance, highlighting material embrittlement when this phase is present. These findings emphasize the importance of precise heat treatment temperature control to optimize the properties of SAF 2507 super duplex stainless steel, enhancing its applicability in abrasive wear environments, provided that impact resistance is not a critical requirement.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/2976
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais
dc.subjectAço inoxidável duplex
dc.subjectAço - Propriedades mecânicas
dc.subjectAço - Tratamento térmico
dc.subjectDesgaste abrasivo
dc.subjectAlta temperatura
dc.titleInfluência da presença e quantidade de fase sigma nas propriedades mecânicas e resistência ao desgaste a alta temperatura do aço SAF 2507
dc.typeDissertação

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