Abstract:This paper presents the characterization of austenite to pearlite transformation in rail steels (premium and standard) using dilatometry. The critical transformation temperatures were measured as a cooling rate function and the obtained microstructures were qualitatively and quantitatively characterized. Aiming to study the transformation kinetics, three equations proposed by technical literature were evaluated in order to predict the transformation evolution. Experimental and calculated CCT diagrams were comp… Show more
“…Para os dois aços, corpos de prova cilíndricos (10 mm de comprimento e 3 mm de diâmetro) foram aquecidos com taxa constante de 3 °C/s até 950 °C, onde permaneceram por 1 minuto, sendo então resfriados, sob fluxo de gás hélio, a 2 °C/s até a temperatura ambiente. As temperaturas críticas de austenitização foram medidas na etapa de aquecimento das amostras por meio da utilização do método dos desvios mínimos (em triplicata) [20,21]. Baseando-se nesta caracterização, definiu-se a temperatura de austenitização Tγ a ser utilizada nos tratamentos térmicos de múltiplas normalizações.…”
Section: Determinação Das Temperaturas Críticas Ac 1 E Acunclassified
“…Pode-se observar que, no equilíbrio, as temperaturas críticas de austenitização para os A e B são, respectivamente, Ae 1 =704°C; Ae 3 = 823°C e Ae 1 =728 °C; Ae 3 =827 °C. Percebe-se que as temperaturas críticas do aço A são um pouco menores do que as de B. Segundo a literatura, isso se justifica principalmente pela maior concentração de Mn no aço A, pois este elemento é fortemente γ-gêneo e expande o campo de estabilidade da austenita [11,21,30]. Observa-se ainda que o aço A é pouco susceptível a formação de outros carbonetos que não a cementita (Fe 3 C) e isso se deve à sua relativa baixa concentração de elementos bons formadores de carbonetos como Cr, Mo, V, Ti e Nb [11,12,24,25].…”
“…A Figura 2 exemplifica curvas de dilatometria utilizadas para se medir as temperaturas críticas de austenitização fora do Percebe-se que, para os dois aços, as temperaturas críticas medidas fora do equilíbrio foram maiores do que aquelas calculadas para condições de equilíbrio. Esta observação está em acordo com a literatura que afirma que fora do equilíbrio há um superaquecimento da ferrita, deslocando as temperaturas de início e final de austenitização para cima [21,30].…”
Section: Temperaturas Críticas Ac 1 E Acunclassified
“…Neste contexto, poder-se-ia justificar tanto o refino microestrutural quanto a diminuição da fração de perlita, pois segundo a literatura, para uma mesma composição química, com a diminuição do tamanho de grão austenítico há um deslocamento das linhas do diagrama de transformação de fases sob resfriamento contínuo (TRC) para a esquerda, favorecendo a formação de maior fração de ferrita proeutetóide em detrimento da perlita para uma mesma taxa de resfriamento [21,32].…”
Section: Efeito De Tratamentos Térmicos De Múltiplas Normalizações So...unclassified
“…Alguns autores também descrevem que em aços com significativa adição de elementos de liga bons formadores de carbonetos, como o aço B, este efeito pode ser potencializado, pois as interfaces carboneto-ferrita também atuam como sítios de nucleação de austenita, aumentando, portanto, a taxa de nucleação e o potencial de refino da estrutura austenítica formada [19,21,33,34].…”
Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que o trabalho original seja corretamente citado.a
ResumoOs aços API-OCTG graus K55 e T95 são importantes materiais de engenharia atualmente especificados para fabricação de tubos sem costura para aplicação nos processos de extração de óleo e gás. Considerando a crescente demanda destes produtos com cada vez melhores relações entre resistência mecânica e tenacidade ao impacto, este trabalho se propôs a investigar os efeitos de tratamentos térmicos de múltiplas normalizações sobre a evolução microestrutural e as propriedades mecânicas de dois aços com composições químicas que atendem os requisitos dos referidos graus. Simulações termodinâmicas computacionais e ensaios dilatométricos foram utilizados para se determinar temperaturas críticas de austenitização e a susceptibilidade à formação de carbonetos nos aços estudados. Sucessivos tratamentos térmicos de normalização foram planejados e executados. Por meio da aplicação de técnicas de caracterização microestrutural (MEV-STEM) e de ensaios mecânicos de dureza, tração e impacto Charpy, mostrou-se que os tratamentos térmicos de múltiplas normalizações tiveram efeito positivo sobre o refino microestrutural dos dois aços. Os efeitos mais significativos foram observados até o segundo ciclo de normalização, sendo pequenas as diferenças microestruturais e de propriedades mecânicas entre o segundo e o terceiro ciclo. O efeito das múltiplas normalizações foi mais pronunciado para o grau T95, onde a diminuição do tamanho de grão austenítico prévio, as redistribuições de soluto e de precipitados propiciaram melhoria significativa das propriedades mecânicas. Palavras-chave: Aços API; Múltiplas normalizações; Refino microestrutural; Propriedades mecânicas.
Evaluation of multiple normalizing heat treatments as mechanism of microstructural refinement and mechanicalproperties improvement in API-OCTG steels
“…Para os dois aços, corpos de prova cilíndricos (10 mm de comprimento e 3 mm de diâmetro) foram aquecidos com taxa constante de 3 °C/s até 950 °C, onde permaneceram por 1 minuto, sendo então resfriados, sob fluxo de gás hélio, a 2 °C/s até a temperatura ambiente. As temperaturas críticas de austenitização foram medidas na etapa de aquecimento das amostras por meio da utilização do método dos desvios mínimos (em triplicata) [20,21]. Baseando-se nesta caracterização, definiu-se a temperatura de austenitização Tγ a ser utilizada nos tratamentos térmicos de múltiplas normalizações.…”
Section: Determinação Das Temperaturas Críticas Ac 1 E Acunclassified
“…Pode-se observar que, no equilíbrio, as temperaturas críticas de austenitização para os A e B são, respectivamente, Ae 1 =704°C; Ae 3 = 823°C e Ae 1 =728 °C; Ae 3 =827 °C. Percebe-se que as temperaturas críticas do aço A são um pouco menores do que as de B. Segundo a literatura, isso se justifica principalmente pela maior concentração de Mn no aço A, pois este elemento é fortemente γ-gêneo e expande o campo de estabilidade da austenita [11,21,30]. Observa-se ainda que o aço A é pouco susceptível a formação de outros carbonetos que não a cementita (Fe 3 C) e isso se deve à sua relativa baixa concentração de elementos bons formadores de carbonetos como Cr, Mo, V, Ti e Nb [11,12,24,25].…”
“…A Figura 2 exemplifica curvas de dilatometria utilizadas para se medir as temperaturas críticas de austenitização fora do Percebe-se que, para os dois aços, as temperaturas críticas medidas fora do equilíbrio foram maiores do que aquelas calculadas para condições de equilíbrio. Esta observação está em acordo com a literatura que afirma que fora do equilíbrio há um superaquecimento da ferrita, deslocando as temperaturas de início e final de austenitização para cima [21,30].…”
Section: Temperaturas Críticas Ac 1 E Acunclassified
“…Neste contexto, poder-se-ia justificar tanto o refino microestrutural quanto a diminuição da fração de perlita, pois segundo a literatura, para uma mesma composição química, com a diminuição do tamanho de grão austenítico há um deslocamento das linhas do diagrama de transformação de fases sob resfriamento contínuo (TRC) para a esquerda, favorecendo a formação de maior fração de ferrita proeutetóide em detrimento da perlita para uma mesma taxa de resfriamento [21,32].…”
Section: Efeito De Tratamentos Térmicos De Múltiplas Normalizações So...unclassified
“…Alguns autores também descrevem que em aços com significativa adição de elementos de liga bons formadores de carbonetos, como o aço B, este efeito pode ser potencializado, pois as interfaces carboneto-ferrita também atuam como sítios de nucleação de austenita, aumentando, portanto, a taxa de nucleação e o potencial de refino da estrutura austenítica formada [19,21,33,34].…”
Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que o trabalho original seja corretamente citado.a
ResumoOs aços API-OCTG graus K55 e T95 são importantes materiais de engenharia atualmente especificados para fabricação de tubos sem costura para aplicação nos processos de extração de óleo e gás. Considerando a crescente demanda destes produtos com cada vez melhores relações entre resistência mecânica e tenacidade ao impacto, este trabalho se propôs a investigar os efeitos de tratamentos térmicos de múltiplas normalizações sobre a evolução microestrutural e as propriedades mecânicas de dois aços com composições químicas que atendem os requisitos dos referidos graus. Simulações termodinâmicas computacionais e ensaios dilatométricos foram utilizados para se determinar temperaturas críticas de austenitização e a susceptibilidade à formação de carbonetos nos aços estudados. Sucessivos tratamentos térmicos de normalização foram planejados e executados. Por meio da aplicação de técnicas de caracterização microestrutural (MEV-STEM) e de ensaios mecânicos de dureza, tração e impacto Charpy, mostrou-se que os tratamentos térmicos de múltiplas normalizações tiveram efeito positivo sobre o refino microestrutural dos dois aços. Os efeitos mais significativos foram observados até o segundo ciclo de normalização, sendo pequenas as diferenças microestruturais e de propriedades mecânicas entre o segundo e o terceiro ciclo. O efeito das múltiplas normalizações foi mais pronunciado para o grau T95, onde a diminuição do tamanho de grão austenítico prévio, as redistribuições de soluto e de precipitados propiciaram melhoria significativa das propriedades mecânicas. Palavras-chave: Aços API; Múltiplas normalizações; Refino microestrutural; Propriedades mecânicas.
Evaluation of multiple normalizing heat treatments as mechanism of microstructural refinement and mechanicalproperties improvement in API-OCTG steels
The API K55 grade steel is widely utilized in seamless pipes for oil and gas exploration, especially as casing pipes for wellbores. Traditionally, this steel is processed using hot rolling followed by quenching and tempering to achieve the desired dimensional and microstructural characteristics, balancing high strength with ductility. This article introduces an alternative method to attaining the required tensile properties for API K55 grade steel by employing a biphasic microstructure (ferrite/martensite) achieved through quenching post‐intercritical austenitizing heat treatment to high‐strength‐low‐alloy steel. Thermodynamic simulations and dilatometric experiments revealed that increasing the austenitizing temperature enhances austenite formation, decreasing significantly its carbon content, which facilitates martensitic transformation and increases the Ms and Mf temperatures. A complete phase transformation mapping was presented, highlighting how the austenitizing temperature influences martensitic transformation kinetics during the quenching heat treatment. It was concluded that austenitizing at 750 °C, followed by quenching and short tempering at 650 °C, produced a biphasic microstructure with 30% ferrite and 70% martensite, providing a favorable balance between mechanical strength and ductility that meets the API K55 grade requirements, surpassing traditional methods in the industry.
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