Efeito de tratamentos térmicos de têmpera com austenitização antercrítica sobre as transformações de fase e evolução microestrutural de um aço para aplicação na indústria de óleo e gás.

Abstract

Com o avanço da exploração em ambientes cada vez mais agressivos e transporte de hidrocarbonetos, melhorias na performance dos aços para fabricação de tubos são mais exigidas (principalmente no que tange à relação resistência mecânica/ductilidade). Como a microestrutura é considerada um dos fatores mais importantes para a determinação das propriedades mecânicas, o setor produtivo tem investido em pesquisas para obter produtos de elevado desempenho com microestruturas otimizadas pela aplicação de tratamentos térmicos bem planejados em aços com composições relativamente mais simples. Estudos voltados a aços de elevada resistência mecânica para aplicação automotiva têm mostrado que microestruturas bifásicas, constituídas por uma fase dura – martensita, dispersa em uma matriz dúctil de ferrita, podem proporcionar igual, ou melhor relação resistência mecânica/ductilidade em comparação a aços classicamente temperados e revenidos. Essa avaliação para aplicação na indústria de óleo e gás, entretanto, ainda é pouco investigada. O presente trabalho propôs avaliar o efeito de tratamentos térmicos de têmpera com austenitização intercrítica sobre as transformações de fase e o desenvolvimento de microestruturas bifásicas, para um aço de aplicação na indústria de óleo e gás, da classe API 5CT grau L80. Utilizando a técnica de dilatometria, as temperaturas críticas de início (Ac1) e final (Ac3) de austenitização foram determinadas e, a partir delas, planejou-se os tratamentos em diversas temperaturas intercríticas seguidos, sempre, de têmpera a 100°C/s. Por dilatometria, avaliou-se o efeito da temperatura de austenitização intercrítica sobre as temperaturas críticas de início (Ms) e final (Mf) da transformação martensítica e ajustou-se modelos matemáticos disponíveis na literatura aos dados de cinética de transformação martensítica. Também, foi possível propor uma equação de previsibilidade para as variações de Ms e Mf como função da temperatura de austenitização para o aço estudado. Analisou-se ainda o efeito da temperatura de austenitização sobre as microestruturas e microdurezas das amostras temperadas. Concluiu-se que os dados obtidos neste estudo permitiram completa caracterização e mapeamento do efeito de diferentes ciclos térmicos de têmpera com austenitização intercrítica sobre a cinética de transformação martensítica, evolução microestrutural de estruturas bifásicas e microdureza dos produtos obtidos. Exalta-se que a condição de menor temperatura de austenitização (750°C) apresentou microestrutura bifásica com dureza global consideravelmente maior do que a condição temperada e revenida (condição industrial), o que mostra o potencial da utilização do tratamento térmico proposto como possível alternativa às rotas convencionais de têmpera e revenimento utilizadas para a produção de tubos laminados sem costura API 5CT L80.