Effect of Aging Temperature on the Microstructure, Local Mechanical Properties, and Wear Behavior of a UNS S32750 Super Duplex Stainless Steel

Maamache, Bouzid; Cheniti, Billel; Belkessa, Brahim; Tahar-chaouch, Karima; Kouba, R.

doi:10.1007/s11665-020-05332-5

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“…Nota-se ainda maiores flutuações no perfil de dureza na seção longitudinal nessas condições, inferindo a influência significativa da fase sigma no valor da dureza global. Maamache (2021), realizando ensaios de nanoindentação observou diferenças significativas de dureza entre as fases ferrita (6,6 GPa), austenita (5,9 GPa) e 8,8 (GPa).…”

Section: Durezaunclassified

Efeito De Tratamentos Isotérmicos Na Microestrutura E Microdureza Do Aço Inoxidável Duplex Uns S32205 (Saf 2205)

Turin¹,

Ribeiro²,

Quadros³

et al. 2023

Anais Do Congresso Internacional De Engenharia Mecânica E Industrial

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RESUMO: Aços inoxidáveis duplex (AID's) apresentam uma combinação de alta resistência à corrosão e boas propriedades mecânicas, tendo aplicações nas indústrias petroquímicas ou de celulose. Entretanto, tratamentos térmicos em determinadas temperaturas acarretam a precipitação de fases intermetálicas como sigma e chi que degradam propriedades mecânicas e químicas. Assim, torna-se importante identificar a influência dos parâmetros de ciclos térmicos nos AID's. Desse modo, visando estudar um tratamento térmico apropriado ao aço duplex UNS S32205, tem-se como objetivo avaliar a variação da porcentagem volumétrica das fases a partir de distintas temperaturas de tratamento de envelhecimento entre 800 e 950°C, bem como de solubilização entre 1000 e 1150°C, com tempo de encharque de 30 minutos seguido de resfriamento em água. Os resultados revelaram que entre 800 e 950°C ocorre a precipitação da fase sigma, com maior incidência na temperatura de 850°C (8%). Adicionalmente, para os tratamentos acima de 1000°C, tem-se somente a presença das fases ferrita e austenita, com a obtenção de maiores porcentagens da fase ferrita para as maiores temperaturas de tratamento térmico. Ademais, observou-se que a precipitação da fase sigma aumentou substancialmente a dureza das amostras.

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Section: Durezaunclassified

Efeito De Tratamentos Isotérmicos Na Microestrutura E Microdureza Do Aço Inoxidável Duplex Uns S32205 (Saf 2205)

Turin¹,

Ribeiro²,

Quadros³

et al. 2023

Anais Do Congresso Internacional De Engenharia Mecânica E Industrial

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“…"Alternativas energéticas, sustentabilidade e impactos para as gerações futuras." Anais do 23º CONEMI -Congresso Internacional de Engenharia Mecânica e Industrial | 7 de 11 realizados com uma força constante de 10 N e uma amplitude de 5 mm, Maamache et al (2021) observaram diferenças nos mecanismos de desgaste e na evolução do coeficiente de atrito, dependendo da temperatura de tratamento do material UNS S32750. Em condições sem a presença de fases prejudiciais (1050ºC, 1200ºC), foram identificados mecanismos de desgaste predominantemente abrasivos, com um aumento contínuo do coeficiente de atrito.…”

Section: Tratamentos Térmicos E Preparação Das Amostrasunclassified

Efeito De Tratamentos Isotérmicos Na Resistência a Tribocorrosão Do Aço Inoxidável Duplex Uns S32205

José Knaip Ribeiro,

Markus Zeller,

Canestraro

et al. 2023

Anais Do Congresso Internacional De Engenharia Mecânica E Industrial

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RESUMO: Os aços inoxidáveis duplex possuem excelentes propriedades mecânicas combinadas a alta resistência à corrosão. Entretanto, ciclos térmicos inadequados podem induzir precipitações de fases intermetálicas como sigma e chi, que podem prejudicar as propriedades mecânicas e de corrosão. Nesse sentido, o presente artigo tem como objetivo avaliar a tribocorrosão em duas condições de tratamento térmico distintas: envelhecidas na temperatura com maior cinética de precipitação da fase sigma (850°C), bem como em condição solubilizada (1000°C) com ausência de fases deletérias. O material utilizado foi o UNS S32205 submetido ao encharque de 30 minutos seguido de resfriamento em água. Foram realizados ensaios eletroquímicos concomitantemente ao desgaste (Resistência a Polarização Linear (RPL) e Potencial de Circuito aberto (PCA)). No ensaio de Potencial de Circuito aberto (PCA) foi observado o deslocamento catódico com a solicitação mecânica, sendo que a intensidade desse deslocamento foi associada ao volume perdido do material. Observou-se a redução do RPL para ambas condições em desgaste, inferindo uma superfície mais ativa para corrosão. Ademais, a precipitação da fase sigma induziu aumento de dureza e superior resistência ao desgaste e menores valores de COF. Os resultados indicam maior influência da dureza da superfície na resistência a tribocorrosão do material em condição de PCA.

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“…In this context, various studies have analyzed the influence of the σ phase on macrowear performance [10,[12][13][14][15][16]. Fargas, Mestra, and Mateo [10] demonstrated improvements in dry wear resistance (pin-on-disk) with high volumetric fractions of the sigma phase (40 ± 2%).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Abra-Arzola's research [15] found that the wear resistance of UNS S32205 can be reduced at high sliding rates due to the abrasive effect of the detachment of σ-phase particles. Maamache et al [13] recently evaluated the effects of different annealing conditions (650-1150 • C) on dry sliding wear in UNS S32750 steel. The highest precipitation kinetics of the σ phase occurred at a temperature of 850 • C, inducing a higher hardness value and modulus of elasticity, resulting in the lowest wear rate among all conditions [13].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Mechanical Characterization at Nanoscale of Austenite, Ferrite, and Sigma Phases via Hardness Measurement and Fretting Wear Behavior of a Duplex Stainless Steel

Ribeiro

Turin

Rosa

et al. 2023

Metals

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This study aimed at the mechanical characterization, on a nanometric scale, of the constituents obtained for different fractions in duplex stainless-steel plates subjected to 850, 950, 1000, and 1150 °C heating treatments via hardness measurements and determining their influences on the fretting wear behavior of the studied steel. The obtained ferrite (α)-, austenite (γ)-, and sigma (σ)-phase fractions were determined using optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), and X-ray diffraction (XRD) techniques. The mechanical characterization was carried out using hardness measurement and fretting wear techniques via nanoindentation. For comparison purposes, the Vickers microhardness was also characterized to determine the effect of the σ phase, which eventually formed, on the obtained microstructure properties as a whole. Two distinct behaviors were observed, depending on the eventual formation of σ phase as a function of the treatment temperature: (i) specimens treated at 850 and 950 °C showed a hardening effect (HV0.5 values of 333 ± 15 and 264 ± 13, respectively) due to σ-phase precipitation (hereafter termed ‘as-aged’), and (ii) specimens treated at 1000 and 1150 °C (with HV0.5 values of 240 ± 13 and 249 ± 4, respectively) showed no σ-phase precipitation (hereafter termed ‘as-solubilized’). The increases in the microhardness values for the as-aged specimens were attributed to the hardness of the σ-phase precipitates (which showed nanohardness values varying in the 8.0–8.5 GPa range), which was approximately twice that of the austenite and ferrite grains (both phases showed nanohardness values in the 3.6–4.1 GPa range, on average). When formed (for fractions on the order of 8% and 3% at 850 and 950 °C, respectively), σ phase was mainly observed at the α/γ grain interfaces or boundaries. Fretting wear tests, using a diamond sphere with a radius of 10 μm as the counter body and a load of 20 mN, revealed the same wear mechanisms in the α/γ matrix for all studied conditions. However, as-solubilized specimens (heat-treated at 1000 and 1150 °C) displayed higher resistance to fretting micro-wear in the austenitic grains compared to the ferritic grains, indicating lower plastic deformation in the respective wear scars on the obtained tracks. In particular, as-aged specimens (heat-treated at 850 and 950 °C) exhibited lower coefficients of friction due to their higher surface resistances. The localized wear at σ-phase grains was much less pronounced than at ferrite and austenite grains. Overall, this study provides valuable insights into the mechanical behavior of microstructural changes in duplex steel at the nanometric scale.

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Effect of Aging Temperature on the Microstructure, Local Mechanical Properties, and Wear Behavior of a UNS S32750 Super Duplex Stainless Steel

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Efeito De Tratamentos Isotérmicos Na Microestrutura E Microdureza Do Aço Inoxidável Duplex Uns S32205 (Saf 2205)

Efeito De Tratamentos Isotérmicos Na Microestrutura E Microdureza Do Aço Inoxidável Duplex Uns S32205 (Saf 2205)

Efeito De Tratamentos Isotérmicos Na Resistência a Tribocorrosão Do Aço Inoxidável Duplex Uns S32205

Mechanical Characterization at Nanoscale of Austenite, Ferrite, and Sigma Phases via Hardness Measurement and Fretting Wear Behavior of a Duplex Stainless Steel

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