Envelhecimento dinâmico em um aço inoxidável ferrítico 430

O envelhecimento dinâmico é um fenômeno metalúrgico associado a instabilidades plásticas promovidas pela interação de átomos de soluto com deslocações durante a deformação plástica. Esse fenômeno causa variações nas propriedades mecânicas de ligas metálicas, possuindo relevância para processos de conformação e aplicações que operem em temperaturas acima da temperatura ambiente. O objetivo deste estudo foi investigar a susceptibilidade de um aço ferrítico 430 ao envelhecimento dinâmico por meio de ensaios de tração realizados em uma faixa de temperatura de 25 a 600oC e taxa de deformação fixa de 103s1. A análise das propriedades mecânicas foi realizada em termos do limite de escoamento, limite de resistência, aumento de resistência total, deformação uniforme, deformação total, deformação não-uniforme, expoente de encruamento e coeficiente de resistência. O comportamento de encruamento foi avaliado por meio das análises de CrussardJaoul modificada, curvas da capacidade de encruamento e do expoente instantâneo de encruamento. A evolução da subestrutura de deslocações em função da temperatura foi avaliada por meio de microscopia eletrônica de transmissão. A variação das propriedades mecânicas e a ocorrência do efeito PortevinLe Chatelier indicaram a ocorrência do envelhecimento dinâmico em temperaturas na faixa de 250 a 500oC. No regime do envelhecimento dinâmico, observou-se uma sensibilidade negativa à taxa de deformação, um máximo na resistência mecânica e no aumento total de resistência, enquanto que, na deformação uniforme, observou-se um comportamento decrescente ao longo de todas as temperaturas estudadas. A análise da subestrutura de deslocações de amostras deformadas em aproximadamente 7%, a 25, 400 e 600oC, revelou uma subestrutura celular nas amostras deformadas a 25 e 400oC; sendo que, a 400oC, um arranjo de deslocações retas e paralelas foi observado em conjunto à subestrutura celular; uma subestrutura de subgrãos e a formação de uma fina dispersão de precipitados foi observada na amostra deformada a 600oC. Uma superfície de fratura dúctil, caracterizada por uma rede de dimples e vazios, foi observada em todas as temperaturas investigadas; um refinamento do tamanho dos dimples foi observado no regime do envelhecimento dinâmico e um aumento no tamanho dos dimples em altas temperaturas. As análises por microscopia eletrônica detransmissãoedalarguraameiaalturadosdifratogramasindicaramumaumento na multiplicação de deslocações devido ao envelhecimento dinâmico. A análise de encruamento revelou três etapas para as temperaturas investigadas, sendo identificada uma etapa extra no regime do envelhecimento dinâmico,associada à influência desse fenômeno sobre a interação e multiplicação das deslocações durante a deformação plástica. O envelhecimento dinâmico no aço inoxidável ferrítico 430 originou um aumento na resistência mecânica e nos parâmetros de encruamento, acompanhado de uma redução na deformação uniforme. Essas modificações mecânicas foram atribuídas a um aumento na densidade de deslocações, a uma diminuição na recuperação dinâmica e à formação de arranjos paralelos de deslocações. A variação no tamanho de dimples das fraturas foi relacionada à variação da deformação não-uniforme. Pesquisas futuras são recomendadas para a determinação do exato mecanismo responsável pelo envelhecimento dinâmico no aço estudadoDynamic strain aging is a metallurgical phenomenon associated with solutedislocation interaction induced plastic instabilities during plastic deformation. This phenomenon leads to mechanical properties variation in metallic alloys, thus, being relevant for forming procedures and applications which operate at temperatures above room temperature. The objective of this study was to investigate the susceptibility of a ferritic stainless steel 430 to dynamic strain aging by means of tensile tests performed at a temperature range of 25 to 600oC and a fixed strain rate of 103s1. Mechanical properties analysis was performed in terms of the yield strength, ultimate tensile strength, total strain hardening, uniform elongation,t otal elongation, non-uniformelongation,strain hardening exponent and resistanceco efficient.Strain hardening behavior was assessed via modified Crussard-Jaoulanalyses, strain hardening rate and the instantaneous strain hardening exponent curves. Dislocation substructure development with deformation temperature was evaluated by means of transmission electron microscopy. Mechanical properties alteration and the occurrence of the PortevinLe Chatelier effect indicated dynamic strain aging occurrence from 250 to 500oC. In the dynamic strain aging regime, negative strain rate sensitivity was observed, as well as a maximum in mechanical strength and in total strain hardening, while uniform deformation presented a decreasing behavior throughout all the investigated temperatures. Dislocation substructure analyses of samples deformed in approximately 7% at 25, 400 and 600oC revealed a cellular substructure in the samples deformed at 25 and 400oC; at 400oC, an array of straight and parallel dislocations was observed in conjunction with the cellular substructure; a substructure of subgrains and the formation of a fine precipitate dispersion was observed at 600oC. A ductile surface fracture, characterized by a network of dimples and voids, was observed at all investigated temperatures, with a refinement in dimple size being observed on the dynamic strain aging regime and an increase of dimple size in high temperatures. Transmission electron microscopy and full width at half maximum analyses indicated an increase in dislocation multiplication as a result of dynamic strain aging. Strain hardening analysis revealed three stages in the investigated temperatures; an extra stage was identified in the dynamic strain aging regime and associated with dynamic strain agings influence on dislocation interaction and multiplication during plastic deformation. Dynamic strain aging in a ferritic stainless steel 430 resulted in an increase in mechanical strength and strain hardening parameters, accompanied by a reduction in uniform elongation. These variations were attributed to an increase in dislocation density, a decrease in dynamic recovery and the formation of a parallel dislocation array. Dimple size variation in fracture surface was related to the fluctuation of the nonuniform elongation. Future research is recommended to accurately establish the mechanism responsible for dynamic strain aging in the studied stee