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Title: Estudo da equação de JMAK modificada na cinética de precipitação da fase sigma em aços inoxidáveis dúplex
Authors: Santos, Jefferson Silva Pereira dos
Advisor: Daniella Caluscio dos Santos
Issue Date: Jun-2021
Abstract: Os aços inoxidáveis dúplex desempenham um papel de destaque em diversas aplicações industriais. Sua microestrutura, composta por frações em volume aproximadamente iguais de austenita e ferrita, propicia uma excelente combinação entre propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Todavia, quando esta liga é exposta a um intervalo de temperaturas entre 600°C e 1000°C, pode ocorrer a formação de fases intermetálicas, que reduzem substancialmente a ductilidade e a resistência à corrosão do material. Das fases passíveis de precipitação em uma liga dúplex, a mais prejudicial e que tem maior fração volumétrica é a fase sigma. Dessa forma, ferramentas como diagramas TTP (Tempo-Temperatura- Precipitação) e modelos matemáticos, que aumentem a previsibilidade de formação dessa fase deletéria, com o objetivo de evitá-la, são de extrema importância para indústria. De acordo com a literatura, a Equação de JMAK (Jonhson-Mehl-Avrami-Kolgomorov), pode ser aplicada para descrever a cinética de precipitação da fase sigma. Entretanto, o modelo não se ajusta perfeitamente aos dados experimentais. Sendo assim, objetivo do presente trabalho é avaliar a possibilidade de uso do modelo de JMAK modificado, que relaciona o expoente “c”, sendo possivelmente mais sensível aos fenômenos complexos que ocorrem durante a nucleação e crescimento. Durante a presente pesquisa, os dados de fração volumétrica de sigma, quantificados a partir de imagens de elétrons retroespalhados, foram ajustados ao modelo de JMAK modificado. A fim e comparar e validar os dados, as mesmas imagens foram quantificadas com o ImageJ ©, software este que tem como vantagem ser de domínio público apresentando uma acurácia elevada dos dados quantificados, fato já atestado pelo presente autor em trabalhos anteriores. Os dados desta nova quantificação foram trabalhados com o modelo de JMAK modificado, comparando ao final com os resultados presentes na literatura. Por fim, uma análise dos resultados obtidos, mostra que o modelo de JMAK modificado aplicado à liga UNS S31803, aumenta a previsibilidade dos dados experimentais em relação aos dados teóricos, para as curvas de cinética de transformação. Após análise dos resultados obtidos e das micrografias apresentadas, torna-se razoável a suposição de que o parâmetro “c” guarda relação com os mecanismos de formação e morfologia de sigma formada, e fenômenos interfaciais que ocorrem durante sua precipitação.
Duplex stainless steels play a prominent role in various industrial applications. Its microstructure, composed of approximately equal volume fractions of austenite and ferrite, provides an excellent combination of mechanical and corrosion resistance. However, when this alloy is exposed to a temperature range between 600°C and 1000°C, the formation of intermetallic phases can occur, which substantially reducesthe ductility and corrosion resistance of the material. Betweenthe phases liable to precipitation in a duplex alloy, the most unwantedand with the largest volumetric fraction is the sigma phase. Thus, tools such as TTP (Time-Temperature-Precipitation) diagrams and mathematical models, which increase the predictability of the formation of this deleterious phase, toavoid it, are extremely important for the industry. According to the literature, the JMAK Equation (Jonhson-Mehl-Avrami-Kolgomorov) can be applied to describe the sigma phase precipitation kinetics. However, the model does not fit the experimental data perfectly. Therefore, the objective of this work is to evaluate the possibility of using the modified JMAK model, which relates the exponent “c”,being possibly more sensitive to the complex phenomena that occur during nucleation and growth. During the present research, sigma volume fraction data, quantified from electron backscattered images, were fitted to the modified JMAK model. Tocompare and validate the data, the same images were quantified with ImageJ©, a software that has the advantage of being in the public domain, presenting a high accuracy of the quantified data, a fact already attested by the present author in previous works. The data from this new quantification were worked with the modified JMAK model, comparing at the end withresults present in the literature. Finally, an analysis of the obtained results shows that the modified JMAK model applied to the UNS S31803 alloy, increases the predictability of experimental data in relation to theoretical data, for the transformation kinetic curves. After analyzing the results obtained and the micrographs presented, it is reasonable to assume that parameter “c” is related to the mechanisms of formation and morphology of formed sigma, and interfacial phenomena that occur during its precipitation.
Keywords: Sigma
JMAK
Cinética
Precipitação
ImageJ
Sigma phase
kinetics
Precipitation
Access Type: Aberto
URI: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/3319
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