Influência de tratamentos térmicos de têmpera a partir de austenitização intercrítica no comportamento mecânico de um aço inoxidável bifásico do tipo UNS S41003.

Abstract

O aço ASTM A240 UNS S41003, denominado pela Aperam como 410D, é um aço inoxidável ferrítico não estabilizado com teor de cromo relativamente baixo, quando comparado a outros aços da mesma classe. Ele apresenta resistências mecânica por tração e à corrosão superiores as de aços baixo carbono comuns. Por isso, e por seu custo relativamente baixo entre os aços especiais em função da composição química simples, esse aço vem se apresentando como forte candidato à substituição de aços baixo carbono comuns em diversas aplicações. Para possibilitar novas aplicações desse aço é importante também garantir, além de resistência mecânica por tração elevada, um bom desempenho em relação à sua tenacidade à fratura e resistência à fadiga. Sendo assim, o desenvolvimento de mecanismos de endurecimento sem perda significativa da tenacidade é desejável. Sabendo que microestruturas bifásicas, como ferrita/ martensita, por exemplo, são favoráveis a estas propriedades dos aços e que o aço 410D é susceptível à transformação martensítica, devido à termodinâmica favorável fruto da sua composição química, este trabalho avaliou a influência de tratamentos térmicos de têmpera a partir de austenitização intercrítica sobre a microestrutura, dureza, resistência à tração, tenacidade à fratura (curvas de resistência J x Δa) e crescimento de trinca por fadiga (curvas da/dN x ΔK) do aço inoxidável ferrítico 410D. Foram realizados tratamentos térmicos de têmpera a partir de austenitização intercrítica, variando-se a temperatura e o tempo de austenitização, com o objetivo de obter microestruturas bifásicas (ferrita e martensita). Os resultados revelaram a possibilidade de obter um aço bifásico a partir do aço inoxidável ferrítico de baixo teor de carbono chamado de 410D. O aumento da temperatura e do tempo de austenitização favoreceram o aumento da fração de martensita na microestrutura e frações elevadas de martensita, implicaram, de maneira geral, em maior dureza e resistência mecânica por tração do aço em detrimento da sua tenacidade à fratura. Microestruturas bifásicas apresentaram aumento significativo da resistência ao crescimento de trincas por fadiga, em comparação à microestrutura ferrítica do estado de entrega do aço. O balanço mais promissor entre ganho de resistência mecânica por tração, sem perda elevada de ductilidade e tenacidade foi apresentado pelo aço contendo 57% de martensita. Essa fração de fases foi também a que revelou maior aumento da resistência ao crescimento de trincas por fadiga no material, mostrando-se uma boa alternativa para enobrecer as propriedades e ampliar a gama de aplicações desse aço.