Fabrication and characterization of microstructure of stainless steel matrix composites containing up to 25vol% NbC

Microstructure characterisation and mechanical properties of a functionally-graded NbC/high chromium white cast iron composite

“…Between 1310 o C and 1270 o C, the remaining 3 vol% NbC forms simultaneously with  -ferrite. While this resembles a eutectic reaction, the wide temperature range means that it could be argued that it would be more accurate to refer to it as a "pseudo-eutectic" reaction [16]. However, to be consistent with the established literature, we shall still refer to it as a eutectic reaction [13,[27][28][29].…”

“…This contrasts with the results obtained by Kesri and Durrand-Charre who found eutectic NbC in all of the Fe-Cr-Nb-C alloys they investigated, regardless of whether primary NbC formed [27]. In our own previous work on AISI 440 martensitic stainless steels reinforced with NbC, we found that during the eutectic NbC reaction, dissolved Nb and C atoms in the molten metal would often diffuse towards an existing primary NbC particle (if there is one in proximity) in order to nucleate off the primary particle, usually resulting in the primary particle being surrounded by Chinese-script NbC that all share the same crystal orientation [16]. However, when the volume fraction of NbC particles was sufficiently high (> 20 vol% primary NbC), there will be plenty of primary NbC particles in close proximity (short diffusion path) to the dissolved Nb and C atoms, allowing the atoms to simply react and nucleate off the nearest primary NbC particle, thus coarsening it instead of forming elaborate Chinese-script structures.…”

“…Dissociation of the reinforcing carbide phase is highly undesirable as it significantly alters the composition of the host cast iron matrix, especially that of the C content. NbC additions, therefore, allow for a more precise control of the host alloy's composition and microstructure [16].…”

Desenvolvimento de compósitos de matriz metálica reforçados com carbeto de nióbio

“…Pelas micrografias pode-se observar que nas amostras A, B e C (Figuras 1, 3, e 4) o carbeto de nióbio se apresenta com distribuição mais homogênea, enquanto que na formulação D (Figura 6) se observou zonas escuras que indicam zonas de aglomeração destes carbetos. As micrografias aqui obtidas foram comparadas a trabalhos prévios sobre adição de carbetos em matriz metálica de aços inoxidáveis (KAN et al, 2016), comprovando a obtenção de microestruturas satisfatórias(com uma boa homogeneidade do NbC na matriz). Imagens das amostras com 1 e 5% de NbC atacadas com ácido foram adicionadas, evidenciando os contornos de grão da fase austenítica do aço 316L, as mesmas imagens não foram adicionadas para as amostras com 3 e 10% de NbC pois estas não acrescentam nenhuma informação adicional ao estudo.…”

“…As amostras obtidas apresentaram, então, leve aumento no desempenho mecânico, quando carbeto de nióbio é adicionado a este aço. Wen Hao Kan et al (2016) utilizou testes de dureza para avaliar a viabilidadeda adição de carbetos em matriz metálica em aços inoxidáveis para aplicação em mineração, e constatou que o aumento de carbeto de nióbio resultou em um aumento de dureza global, embora tenha causando uma diminuição na quantidade de Cr em solução sólida com a matriz,o que poderia ser uma preocupação para a resistência à corrosão. Esta diminuição pode ter ocorrido devido ao fato de que a adição de carbeto de nióbio pode ter dissolvido na matriz, liberando uma pequena quantidade de C que pode ter reagico com o Cr.…”