Study of borocarbides precipitation and coarsening kinetics in DIN 39MnCrB6-2 steel

Os aços com adição de boro temperados e revenidos têm sido utilizados em diversas aplicações que exigem um compromisso entre boas propriedades mecânicas e baixo custo, como por exemplo, indústria automotiva, de petróleo e na fabricação de plataformas marítimas e tubulações. Estudos termodinâmicos indicam que uma pequena adição de boro altera significativamente o diagrama de fases, aumentando a estabilidade dos carbonetos pela substituição de C por B na estrutura cristalina. A avaliação da cinética de precipitação foi realizada indiretamente pela medição da variação de resistividade elétrica de amostras tratadas em temperaturas de 790, 810 e 830°C. Foi possível traçar a curva de precipitação (JMAK) para cada temperatura e propor um diagrama TTP que indicou que as temperaturas testadas estão situadas na parte superior da curva \"C\". A confirmação do fenômeno de precipitação foi obtida por microscopia eletrônica de varredura (MEV-FEG), indicando que a técnica indireta foi eficaz para predição do fenômeno. A cinética de coalescimento foi avaliada em amostras tratadas em 880°C de forma direta, por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, e de forma indireta, por avaliação da energia absorvida em ensaio de impacto Charpy. A determinação da distribuição de tamanho de borocarbonetos em cada condição testada forneceu indícios de que o mecanismo de controle do crescimento é reação na interface. Foi possível, satisfatoriamente, correlacionar o tamanho médio de borocarboneto com a resistência ao impacto Charpy, indicando que a susceptibilidade à fragilização pelo coalescimento de borocarbonetos independe da região da barra laminada.Boron added steels in quenched and tempered condition have been used in many applications with mechanical properties and low-cost requirements, i.e., automotive, petrochemical and O&G industries. Thermodynamic simulations have shown that boron addition promotes significant change in phase diagram due to carbide stability increase by replacement of carbon by boron. Precipitation kinetic was evaluated by electrical resistivity in samples heat-treated at 790°C, 810°C, and 830°C. It was possible to estimate the precipitation curve (JMAK) for each temperature and to propose a TTP diagram which indicates that tested temperatures were in the upper region of the C-shape curve. Precipitation phenomenon was confirmed by FEG-SEM analysis, indicating that electrical resistivity measurement was effective to evaluate precipitation at these conditions. Coarsening kinetic was evaluated in samples heat-treated at 880°C by Microscopy and by absorbed energy in Charpy impact test. The borocarbide size and distribution determination provided evidence of interface reaction-controlled mechanism. A correlation between absorbed energy in impact test and average borocarbide size was proposed, indicating that embrittlement susceptibility by borocarbide coarsening has no dependence of rolled bar region