Estudo dos efeitos dos tratamentos termomecânicos sobre a microestrutura e propriedades mecânicas do aço API 5L-X70

Abstract

Com a finalidade de melhorar as propriedades mecânicas do aço API 5L X70 foram propostas 11 rotas termomecânicas a fim de produzir microconstituintes aciculares capazes de melhorar significativamente propriedades de resistência a tração e tenacidade. As amostras retiradas de um tubo API 5L X70, para todas as 11 rotas termomecânicas, foram submetidas a um aquecimento a 950ºC, para total austenitização, passando um período de 15 minutos dentro de um forno tipo mufla. Logo após a austenitização as amostras foram submetidas as seguintes rotas: 1. Resfriadas em água; laminadas e resfriadas em água; 3. Tratamentos isotérmicos a temperaturas de 450, 500 e 550ºC por 30 minutos; 4. Laminadas e tratadas isotermicamente a 450, 500 e 550ºC por 15 segundos e 30 minutos. Amostras provenientes dos experimentos realizados foram preparadas por metalografia para caracterização por microscopia óptica com luz polarizada. A microscopia óptica com luz polarizada revelou a presença de ferrita poligonal, todavia em algumas amostras foram observadas microconstituintes de difícil identificação que poderiam ser ferrita granular ou acicular. Em seguida as amostras que apresentaram microconstituintes semelhantes à ferrita acicular e melhores propriedades mecânicas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura para constatação das fases resultantes do tratamento térmico. O MEV possibilitou a constatação da fase acicular em pequenas quantidades em duas rotas. Amostras submetidas às rotas que usaram laminação e resfriamento em água, e apenas o banho isotérmico a temperatura de 450ºC evidenciaram grandes quantidades de ferrita granular, mas com morfologias distintas. Ferrita poligonal, alguns sítios de austenita retidas e possíveis constituintes M/A também foram observados. Ensaios de tração mostraram valores inferiores de limite de escoamento em relação ao material na condição como recebido, porém apenas as amostras que foram aquecidas, laminadas e resfriadas em água conseguiram superar os valores obtidos dos corpos de prova ensaiados na condição inicial (como recebido). Para esta condição (laminada e resfriada) houve um aumento de limite de resistência de 19,41%, o valor atingindo foi de 683,46 MPa. As amostras submetidas às rotas com ou sem laminação, mas que passaram obrigatoriamente por tratamentos isotérmicos (450, 500 e 550ºC) não conseguiram melhorar as propriedades mecânicas de tração (limite de escoamento e limite de resistência), contudo chegou-se a atingir valores acima de 42% de alongamento. Com os resultados dos ensaios de tração foram observados regiões de limite de escoamento descontinuo. A partir destes dados houve uma correlação entre a microestrutura formada e coeficiente de encruamento, podendo ser o coeficiente de encruamento um parâmetro de previsão microestrutural. Fatores relativos à obtenção/formação das microestruturas relevantes foram discutidos