Influence of sigma phase in the corrosion resistance of super duplex stainless steel ASTM A890 grade 1C after isothermal treatment

The super duplex stainless steels are often used in applications where high mechanical strength is required, combined with corrosion resistance, especially in highly aggressive environments. However, when certain manufacturing processes are involved (hot forming or welding, for example) can occur the precipitation of undesirable phases, causing reduction of both mechanical properties as well as corrosion resistance. Particularly between 700 and 900 °C may occur sigma phase formation. This phase is responsible for the reduction of corrosion and mechanical resistance of super duplex steels. Through computer simulation in Thermo-CalC® program, the phase diagram of ASTM A890 GRADE 1C super duplex stainless steel showed higher precipitated fraction of this phase in 830 ºC temperature. Thus, this essay aims to evaluate the influence of isothermal treatment time in regards to this material aging, the corrosion resistance due to the formation of sigma phase. The evaluation of corrosion resistance was performed through open circuit potential monitoring, electrochemical impedance and potentiodynamic polarization tests (anodic branch) in 0.5 M H2SO4 solution, 0.5 M H2SO4 + 0.5M HCl and 0.5 M HCl at temperatures of 25, 35 and 45 °C. Additionally, a microstructural characterization of this material was performed by quantification phase through optical microscopy, morphological analysis by Scanning and Transmission Electron Microscopy, coupled techniques Electron backscattered diffraction and Electron Energy Dispersion Spectroscopy, and Vickers microhardness measures. The microstructural and morphological characterization confirmed the presence of sigma phase in super duplex stainless steel 1C and that the amount of this phase increases with aging heat treatment time. This phase showed a greater microhardness than the ferrite and austenite phases. The aging heat treatment influenced negatively on corrosion resistance of the steel when exposed to acidic solutions of H2SO4 and HCl at 25 °C, mainly when these are present in the same solution, probably due to their low pH. In this solution (H2SO4 + HCl), both increasing the aging heat treatment time as well as the temperature (35 and 45 °C), affects negatively the sample corrosion resistance, decreasing acoording a higher content of this phaseOs aços inoxidáveis super duplex são frequentemente utilizados em aplicações onde é necessária uma grande resistência mecânica, combinada a resistência à corrosão, especialmente em ambientes de elevada agressividade. Entretanto, ao sofrer determinados processos de fabricação (conformação a quente ou soldagem, por exemplo), pode ocorrer à precipitação de fases indesejáveis, que causam tanto redução de propriedades mecânicas quanto afetam a resistência à corrosão. Particularmente entre 700 °C e 900 °C pode ocorrer à formação de fase sigma. Esta fase é responsável pela redução da resistência à corrosão e mecânica dos aços inoxidáveis super duplex. Por meio de simulação computacional no programa Thermo-CalC®, o diagrama de fases do aço inoxidável super duplex ASTM A890 GRAU 1C apresentou maior fração precipitada desta fase na temperatura de 830 ºC. Assim, o presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência do tempo de tratamento isotérmico de envelhecimento deste material, na resistência à corrosão devido à formação da fase sigma. A avaliação da resistência à corrosão foi realizada por meio do monitoramento do potencial de circuito aberto, impedância eletroquímica e de ensaios de polarização potenciodinâmica (ramo anódico) em solução de H2SO4 0,5 M, H2SO4 0,5 M + HCl 0,5 M e HCl 0,5 M, nas temperaturas de 25, 35 e 45 °C. Adicionalmente, foi realizada a caracterização microestrutural desse material através de quantificação de fases por microscopia ótica, análise morfológica por Microscopia Eletrônica de Varredura e Transmissão, acoplados as técnicas de Difração de Elétrons Retroespalhados e Espectroscopia de Dispersão de Energia de Elétrons, além de medidas de microdureza vickers. A caracterização microestrutural e morfológica confirmou a presença de fase sigma no aço inoxidável super duplex 1C e que a quantidade desta fase aumenta com o tempo de tratamento térmico de envelhecimento. Esta fase apresentou microdureza maior que as fases ferrita e austenita. O tratamento térmico de envelhecimento influenciou de maneira negativa na resistência a corrosão desse aço quando exposto a soluções ácidas de H2SO4 e HCl a 25° C, principalmente quando este estão presentes na mesma solução, devido provavelmente ao seu baixo pH. Nesta solução (H2SO4 + HCl), tanto o aumento do tempo de tratamento térmico de envelhecimento quanto o aumento da temperatura (35 e 45 °C), afetam negativamente na resistência à corrosão do material estudado, diminuindo à medida que se tem um maior conteúdo de fase sigm