Metalografia e imagens feitas no ME

Na Fig.5.4.1 há manchas horizontais mais claras que, inicialmente, pareciam estar relacionadas com o ataque químico, porém, após o EDS da Fig.5.4.2, verificou-se tratar-se de teor maior de Cr.

Figura 5.4.1 - MEV próximo à borda da amostra IAC1, onde foram realizadas as medições de dureza Vickers HV0,05.

BEC

30 µm

30 µm

Cr K

30 µm

Fe K

Manchas mais claras. Superfície

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Figura 5.4.2 - EDS próximo à borda da amostra IAC1, onde foram realizadas as medições de dureza Vickers HV0,05. As regiões mais amarelas possuem maior teor de cromo.

Na Fig.5.4.3 é possível identificar uma região próxima à borda, onde os carbonetos M23C6 estão bem pequenos, quase totalmente dissolvidos na matriz, identificados na elipse vermelha, e Carbonetos M23C6 maiores, em formato não esferoidizado, identificados pela elipse verde.

Figura 5.4.3 - MEV próximo a borda da amostra IAC1 onde o fresamento possui direção de avanço ortogonal ao plano da imagem, com sentido entrando nela.

O aumento da temperatura na superfície fresada propicia que os carbonetos sejam dissolvidos na matriz. Carbonetos quase totalmente dissolvidos na matriz. Carbonetos com formato não esferoidizados. Manchas mais claras.

Superfície fresada.

Superfície fresada.

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Na Fig. 5.4.4, a imagem feita no MEV apresenta uma microestrutura mais homogênea, com carbonetos M23C6 maiores e distribuídos mais uniformemente.

Figura 5.4.4 - MEV próximo ao centro da amostra entre as faces IAC1 e IAC2.

A amostra onde foi feito o ensaio FAS1 e FAS2 possui maior teor de Cromo (14,82%) na composição da liga na região onde foi feito o EDS e nenhum teor de Mn. A Fig.5.4.5 apresenta uma região mais escura, que possui menos cromo do que na parte mais clara, conforme Fig.5.4.6

Figura 5.4.5 - MEV próximo ao centro da amostra entre as faces FAS1 e FAS2.

Carbonetos M23C6 esferoidizados

Região mais escura com menos cromo

Região mais clara com mais cromo

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Figura 5.4.6 - EDS próximo ao centro da amostra entre as faces FAS1 e FAS2 onde a parte superior apresenta menor teor de Cromo dissolvido na matriz.

Foram feitas imagens no microscópio eletrônico de varredura (MEV) para verificar se houve alguma alteração na microestrutura dos materiais após os ensaios. As Fig. 5.4.7 e 5.4.8 foram feitas na amostra IAC1 próximo à borda onde se verificou que houve a dissolução do carboneto M23C6 na matriz, que aumenta a supersaturação de carbono. Uma outra parte dos carbonetos não dissolvida começa a perder a forma esferoidizada e adquirir tamanhos maiores.

Região com carboneto dissolvido Região mais escura

com menos cromo

Região mais clara com mais cromo

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Figura 5.4.7 - MEV próximo a borda da amostra IAC1 com carbonetos de cromo dissolvidos, evidenciados pela falta da presença de cromo em imagens feitas com EDS.

Figura 5.4.8 - MEV próximo a borda da amostra IAC1 em outra região.

A Fig. 5.4.9 mostra uma imagem feita no MEV cerca de 200 μm da borda, com as mesmas características das Fig. 5.4.7 e 5.4.8.

Figura 5.4.9 - MEV cerca de 200 microns da borda da amostra IAC1.

Carbonetos em formatos não esferoidizados Carbonetos bem pequenos

Região com carboneto dissolvido Carbonetos em formatos não esferoidizados Carbonetos bem pequenos

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A Fig. 5.4.10 apresenta o MEV feita próximo à borda da amostra IAC2.

Figura 5.4.10 - MEV próximo a borda da amostra IAC2 com ampliação de 3.000 vezes. A Fig. 5.4.11 mostra a microestrutura com carbonetos M23C6 esferoidizados e distribuição homogênea na matriz na amostra FAC1.

Figura 5.4.11 - MEV próximo a borda da amostra FAC1.

Carbonetos em formatos esferoidizados

Região com carboneto dissolvido Carbonetos em formatos não esferoidizados Carbonetos bem pequenos

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Para caracterizar a microestrutura tipicamente martensítica, em forma de ripas ou agulhas, do aço inoxidável AISI 420, foram feitas imagens de uma peça temperada e revenida com dureza de 52,8 HRC a 53,5 HRC, apresentadas nas Fig. 5.4.12 e 5.4.13.

Figura 5.4.12 - MEV de uma peça, em aço inoxidável AISI 420, com dureza de 52,8 HRC a 53,5 HRC, ampliação de 3.000 vezes.

Figura 5.4.13 - MEV de uma peça, em aço inoxidável AISI 420, com dureza de 52,8 HRC a 53,5 HRC, ampliação de 6.000 vezes. Martensita em forma de ripas ou agulhas Martensita em forma de ripas ou agulhas

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Foram feitas imagens no MEV com EDS em uma peça, de aço inoxidável AISI 420, conforme Fig. 5.4.14 e 5.4.15, que apresentam uma distribuição homogênea dos elementos de liga em uma microestrutura martensítica em forma de ripas ou agulhas.

Figura 5.4.14 - MEV de uma peça em aço inoxidável AISI 420 com dureza de 52,8 HRC a 53,5 HRC, ampliação de 3.000 vezes.

Figura 5.4.15 - EDS de uma peça em aço inoxidável AISI 420 com dureza de 52,8 HRC a 53,5 HRC.

Martensita em forma de ripas ou agulhas

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Comparando-se as microestruturas encontradas nas amostras ensaiadas e na peça temperada, fica evidente que não houve o aparecimento da fase martensítica, ou que ocorreu foi uma alteração da microestrutura inicial. Para que ocorra uma mudança de fase é necessário basicamente dois requisitos: que a temperatura de austenitização seja atingida e que haja tempo suficiente para que a mudança de fase ocorra completamente. Teoricamente a temperatura de austenitização foi além do mínimo necessário para a mudança de fase, porém o resfriamento imediatamente após o aquecimento impediu o surgimento completo da fase martensítica. Como o resfriamento foi muito rápido, esta fase intermediária permaneceu na microestrutura do material após o ensaio.

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6 Conclusões

Constatou-se que os carbonetos são ricos em Cromo (Cr), e conforme a amostra foi submetida ao aquecimento, pode-se observar que os carbonetos M23C6, de formato esferoidizado, começaram a se dissolver lentamente e o Cromo foi para a matriz.

Com o ensaio, era esperado que surgisse uma fase bem definida de martensita, porém, embora a temperatura possa ter atingido o valor mínimo para austenitização, não houve tempo suficiente para que ocorresse a mudança de fase esperada. Surgiu, então, uma região heterogênea como sendo uma fase intermediária, onde os carbonetos começaram a se dissolver na matriz, aumentando a dureza em certas partes próximas à borda.

No fim de vida parece ter havido maior dissolução de carbonetos com a condição vc2/fz2. No início de vida a dissolução de carbonetos foi parecida tanto na condição vc1/fz1 como nacondição vc2/fz2.

Após a medição de dureza pode-se verificar ainda que, algumas amostras apresentaram dureza próxima ao centro bem acima do previsto, para material sem tratamento térmico, que denota uma condição inicial diferente, fato que, provavelmente, influenciou no resultado após o ensaio.

Embora o material adquirido tivesse sido apresentado como sendo da mesma corrida, após análise com EDS, constatou-se que havia composições químicas diferentes, embora sendo enquadrado como aço inoxidável AISI 420, que influenciaram no ensaio. Houve variação da quantidade de Cr e Mn. É preciso levar em consideração ainda que, a análise quantitativa dos elementos químicos feita com EDS se restringe a uma região muito pequena, e pode não coincidir com a média da composição química na amostra.

De forma geral, apesar da algumas variações dos resultados finais, pode-se afirmar que houve alteração da microestrutura do material na região próxima à borda em relação ao interior da amostra.

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