Efeito de ciclos de deformação nas propriedades mecânicas e cinética de transformação em aços maraging C300 com alto teor de Ti

Abstract

Aços maraging são ligas quaternárias de Ni, Ti, Mo e Co de ultra alta resistência utilizado em componentes que exigem alta confiabilidade. Este trabalho tem como objetivo estudar a influência de ciclos de deformação da martensita e da austenita na microestrutura, propriedades mecânicas e cinética de formação da austenita reversa e dos precipitados Ni3(Ti, Mo) durante o envelhecimento de um aço maraging C300 com alto teor de Ti. Foi estudado o efeito de 3 condições distintas de deformação: forjada com 50% de redução de altura a quente; forjada com 50% de redução de altura a quente seguida por 50% de redução de altura a frio; e laminada com 50% de redução de altura a quente e 50% de redução a frio. Para controle, uma condição sem deformação também foi analisada. Estas quatro condições foram então envelhecidas à 723, 773 e 873 K (450, 500 e 600 °C) por diversos tempos e analisadas por microscopia óptica, eletrônica de varredura e de transmissão, microdureza Vickers, difração de Raios-X e dilatometria. Como resultado, a matriz martensítica foi verificada como sendo tetragonal, independente do estado de deformação. A deformação acelerou a cinética de precipitação do Ni3(Ti, Mo) que chegou a uma fração volumétrica máxima de 19% após 50 h de envelhecimento a 773 K (500 °C), além de reduzir significativamente o tempo necessário para se atingir o pico de dureza em todas as temperaturas de envelhecimento estudada. Embora a formação do Ni3(Ti, Mo) tenha sido mais rápida na condição laminada, sua dissolução ocorreu de forma mais rápida na condição forjada a quente, onde foi acompanhada de uma aceleração da formação da austenita reversa. O cálculo da variação da resistência mecânica realizado a partir da medição dos raios médios e da fração volumétrica para o precipitado Ni3(Ti, Mo) mostraram que este é o principal endurecedor dos aços maraging, contudo, a relevância deste precipitado sobre a resistência mecânica total varia entre a amostra com e sem deformação. A deformação também gerou uma dilatação em direções preferenciais quando ocorre a formação de austenita reversa, podendo gerar distorções em peças envelhecidas por elevados tempos e temperaturas.

Abstract: Maraging steels are ultra high strength Ni, Ti, Mo and Co quaternary alloys used in components that require high reliability. This work aims to study the influence of deformation cycles of martensite and austenite on the microstructure, mechanical properties and formation kinetics of reverse austenite and Ni3(Ti, Mo) and Fe-Mo precipitates of a high content C300 maraging steel. For this purpose, 3 different deformation conditions were studied: hot forged with height reduction of 50%; cold forged follow by hot forged, both with height reduction of 50%; and hot rolled followed by hot rolled, both with height reduction of 50%. For control, a condition without deformation, called 0%, was also analyzed. These four conditions were then aged at 723, 773 and 873 K (450, 500 and 600 ° C) for several times and analyzed by optical end scanning and transmission electronics microscopy, Vickers microhardness, X-ray diffraction and dilatometry. As a result, the martensitic matrix was found to be tetragonal, regardless of the deformation state. The deformation accelerated the precipitation kinetics of Ni3(Ti, Mo) which reached a maximum volumetric fraction of 19% after 50 h of aging at 773 K (500 °C), in addition to significantly reducing the time required to reach the peak of hardness in all studied aging temperatures. Although the faster formation of this phase in the rolled condition, its dissolution occurred more quickly in the hot forged condition, accompanied by an acceleration of the reverse austenite formation. The calculation of the increase on mechanical resistance, carried out from the measurement of the average radius and volumetric fraction for the Ni3(Ti, Mo) precipitate, showed that this precipitate is the main hardener in maraging steels, however, the relevance of this precipitate on the total mechanical resistance varies between the sample with and without deformation. The deformation also generated an expansion in preferential directions when the formation of reverse austenite occurs, which can form distortions in parts aged by high times and temperatures.