Estudo da sinterização de uma liga Fe-22,5Cr-5,5Ni obtida pela mistura de pós elementares

• Published in: Matéria Vol. 21; no. 1; pp. 185 - 195
• Main Authors: Neves, Ederson Bitencourt das, Biehl, Luciano Volcanoglo, Osorio, Alice Gonçalves, Schneider, Tarique Hernandez
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 01-03-2016
• ISSN: 1517-7076; 1517-7076
• DOI: 10.1590/S1517-707620160001.0016

Usualmente a sinterização de Aços Inoxidáveis AID (ligas Fe-Cr-Ni) ocorre a partir de pós pré-ligados de AID ou pelo balanceamento entre pós de aços inoxidáveis austeníticos misturado com pós de aços inoxidáveis ferríticos, proporcionando uma microestrutura duplex. O objetivo deste trabalho foi investigar a possibilidade de desenvolver uma rota alternativa de produção do AID com menor custo, além de avaliar as características microestruturais e mecânicas da liga Fe-22,5Cr-5,5Ni. Neste contexto, buscou-se desenvolver uma liga a partir de misturas de pós elementares de formulação similar ao AID UNS S32205 e com diferentes isotermas buscando a difusão entre os elementos, com o intuito de eliminar a necessidade de obtenção de pós pré-ligados de elevado custo. Os pós de partida foram caracterizados por Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e empregados na produção de 10 (dez) formulações que foram uniaxialmente conformadas em pastilhas de 18,88 mm de diâmetro e tratadas termicamente com tempos variando entre 1 (uma) e 6 (seis) horas; com isotermas de 1000ºC; 1100°C e 1200ºC e sob atmosfera controlada de nitrogênio. Com o uso de Microscopia Óptica (MO), foram selecionadas 4 (quatro) misturas para avaliação complementar. Esse estudo englobou a análise de difusão dos elementos Fe, Cr e Ni por Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) acoplada ao MEV, e avaliação microestrutural por (MO, MEV, DRX). Os resultados obtidos com as análises por MO e MEV revelaram uma baixa difusão do cromo na matriz de ferro. Espectros obtidos por DRX apresentaram a formação de picos de ferrita e em algumas das amostras pequenos picos de austenita, não sendo possível apontar a formação de uma estrutura duplex. A análise de espectroscopia Raman indicou a formação de óxido de cromo no entorno das partículas de cromo, evitando sua difusão na matriz ferrítica. Por fim, os ensaios de microdureza revelaram uma relação diretamente proporcional ao aumento da temperatura e tempo de sinterização com as microdurezas apresentadas pelas misturas obtidas com pós elementares.
Usually the Sintering of Duplex Stainless Steels SS (Fe-Cr-Ni alloy) from prebounded powders of duplex stainless steels or a balance mixture between austenitic and ferritic powders are used to form a duplex microstructure. The objective of this work was to investigate the possibility of developing an alternative route to produce Duplex SS in a rather low cost, and, in addition, to evaluate the microstructural and mechanical characteristics of the Fe-22,5Cr-5,5Ni alloy. In this context, it was pursued the development of an alloy by the mixing of elementary powders with similar formulation of the duplex SS UNS S32205, in order to eliminate the need of obtaining prebounded powders. The powders were characterized by X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) to be used in the production of 10 (ten) uniaxial tablet shaped mixtures of 18,88 mm of diameter and thermally treated varying times between 1 (one) to 6 (six) hours; isotherms from 1000ºC (1273K/1832ºF); 1100ºC (1373K/2012ºF) and 1200ºC (1473K/2192ºF) and under nitrogen controlled atmosphere. Optical Microscopy (OM) allow one to selected 4 (four) sintered mixtures to further evaluation. This study comprises the diffusion analysis of Fe, Cr and Ni elements using SEM by Energy Dispersive Spectrometer (EDS) and microstructural evaluation using (OM, SEM, XRD). The results obtained from OM and SEM analysis revealed the low diffusivity of chrome in the iron matrix. XRD spectra showed peaks of ferrite formation and austenite in some of the samples, so it was not possible to indicate the formation of a duplex structure. The Raman spectra indicated chromium oxide in the vicinity of chromium particles, preventing its spread to the ferritic matrix. Finally, the microhardness tests revealed a direct proportion to the increase of temperature and sintering time with the microhardness submitted by the mixtures obtained with elemental powders.