Estudo da influência de tratamentos termomecânicos no conjunto resistência mecânica-tenacidade a fratura do aço API 5L X70

A influência de rotas termomecânicas na microestrutura e propriedades mecânicas do aço API 5L X70 foi estudada neste trabalho. Foram propostas 5 rotas onde todas iniciaram com aquecimento até 950°C, sendo mantidas por 15 minutos para completa austenitização, em cujas trajetórias envolviam: resfriamento em substrato metálico, resfriamento em água, deformação e banhos de chumbo. O material utilizado neste trabalho foi retirado de um tubo de aço API 5L X70 com espessura de 10,8 mm e diâmetro nominal de 20 para confecção dos corpos de prova a serem utilizados nos experimentos. Um conjunto de corpos de prova, depois de austenitizados, foram resfriados num substrato metálico a temperatura ambiente, outro resfriados em água a temperatura ambiente, outro laminados, sofrendo um redução de 15% na espessura, e em seguida resfriados em água a temperatura ambiente. Outro conjunto de corpos de prova foram laminados, reduzindo 15% na espessura, colocados em banhos de chumbo nas temperaturas de 450 e 550°C durante 15 segundos para decomposição isotérmica e, depois de tratados, sendo em seguida resfriados em água a temperatura ambiente. Amostras foram retiradas dos corpos de prova para metalografia e análise da microestrutura via microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Corpos de prova de tração e impacto Charpy foram confeccionados para realização dos ensaios mecânicos. O ensaio Charpy foi realizado em corpos de prova a 0°C e a temperatura ambiente (20°C). As fraturas geradas nos ensaios de tração e impacto Charpy foram analisadas por MEV. Na análise por MO das microestruturas produzidas, conseguiu-se visualizar apenas a presença de grãos ferríticos, todavia na análise por MEV detectou-se a formação de ferrita poligonal, ferrita acicular, ferrita granular, possíveis pontos de constituinte M/A e a presença de austenita retida. Os resultados de tração revelaram melhorias no limite de escoamento e ductilidade em relação ao material como recebido. Convém destacar as propriedades de tração alcançadas pelos corpos de prova austenitizados, laminados e resfriados em água, cuja microestrutura é composta principalmente de ferrita granular e ferrita acicular. Esta microestrutura proporcionou os melhores resultados de limite de escoamento e limite de resistência, onde foram verificados aumentos de 36,05 e 4,85% respectivamente, em relação ao material como recebido e assim, alcançando um valor de limite de resistência próximo àquele exigido ao aço API 5L X90. Além disso, esta rota produziu melhorias na energia absorvida no ensaio Charpy e, desta forma, propriedades otimizadas de resistência mecânica e tenacidade a fratura. Todas as rotas proporcionaram melhores valores de energia absorvida em relação ao material como recebido, exceto nos corpos de prova laminados e submetidos a banho de chumbo a 550°C. A análise de todas as fraturas revelou um mecanismo do tipo dúctil, com extensiva formação de alvéolosUniversidade Federal de Pernambuc