Estudo do comportamento do aço AISI 314 em altas temperaturas e atmosfera a base de hidrocarbonetos

Abstract

Neste trabalho foi estudado o comportamento do aço AISI 314 em altas temperaturas em atmosfera a base de hidrocarbonetos. O aço AISI 314 apresenta um elevado teor de silício em sua composição química, aumentando a resistência à oxidação em elevadas temperaturas. O material objeto do presente trabalho constitui-se de elo de metal, componente de esteira transportadora em forno de tratamento térmico. O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento deste aço em atmosfera rica em hidrocarbonetos dealta temperatura e indicar os motivos que o levaram a ruptura. Para tal, o material foi submetido à espectrometria de emissão óptica para a determinação de seus elementos químicos, do material original e após seu uso em serviço. Este material trabalhava a uma temperatura de 1200 ºC, em uma atmosfera rica em hidrocarbonetos. Foi realizado ensaio de microdureza Vickers, onde foi constatado diminuição da dureza no sentido da superfície em direção ao núcleo. Posteriormente foram obtidas imagens em microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, além da análise por espectroscopia deenergia dispersiva (EDS), onde se pôde observar pontualmente a presença de segregações em uma determinada porção selecionada, assim como a precipitação de carbonetos de cromo. Também foi avaliada a corrosão em um ensaio de corrosão por imersão, onde o material apresentou corrosão em 72h em uma solução de NaCl. A partir dos resultados obtidos concluiu-se que, em virtude da sensitização, que ocasionou a segregação do silício, encontrada no balanço químico do aço, houve a formação de precipitados em contornos de grãos, reduzindo a resistência à corrosão das amostras estudadas e fragilizando-as, ocasionando a falha do material em serviço.

In this work the behavior of AISI 314 steel at high temperatures in the atmosphere based on hydrocarbons was studied. AISI 314 steel has a high content of silicon in its chemical composition, increasing resistance to oxidation at high temperatures. The material object of the present work consists of metal link, conveyor belt component in heat treatment furnace. The objective of this study was to evaluate the behavior of this steel in an atmosphere rich in high temperature hydrocarbons and to indicate the reasons that caused it to rupture. For this, the material was subjected to optical emission spectrometry for the determination of its chemical elements, the original material and after its use in service. This material worked at a temperature of 1200 °C in an atmosphere rich in hydrocarbons. A Vickers microhardness test was performed, where the hardness of the surface towards the core was reduced. Afterwards, images were obtained in optical microscopy and scanning electron microscopy, in addition to the analysis by dispersive energy spectroscopy (EDS), where it was possible to observe the presence of segregations in a certain selected portion, as well as the precipitation of chromium carbides. Corrosion was also evaluated in an immersion corrosion test where the material showed corrosion in 72 hours in a NaCl solution. From the results obtained, it was concluded that, due to the sensitization that caused the silicon segregation found in the chemical balance of the steel, precipitate formed in grain contours, reducing the corrosion resistance of the studied samples, resulting in the failure of the material in service.