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------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Estudo sobre formação de óxido.

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1 Estudo sobre formação de óxido em aço elétrico Téc. Jovanio Oliveira Santos Prof. Dr. Amilton Sinatora

2 Introdução Objetivo Materiais e métodos Resultados e Discussões Conclusões SUMÁRIO

3 INTRODUÇÃO Interação físico-química entre um metal e o meio envolvente, da qual resultam mudanças nas propriedades do metal, levando freqüentemente à sua inutilização ou do sistema técnico do qual faz parte ou ainda à alteração do meio (Federação Européia de Corrosão) Degradação de um material ou das suas propriedades devido à reação com o meio envolvente (NACE – National Association of Corrosion Engineers) Conceito de Corrosão

4 INTRODUÇÃO Metalurgia X Corrosão Dippold e Rothenburg, 2003 Wustita (FeO) Magnetita (Fe 3 O 4 ) Hematita (Fe 2 O 3 )

5 INTRODUÇÃO Paidassi, 1955 Khanna, A.S., 2002 Cassarini, Villabón e Sinatora, 2004 Fe 2 O 3 Fe 3 O 4 FeO Oliveira, J; Sinatora, 2005

6 Diagrama Ferro-Oxigênio INTRODUÇÃO

7 INTRODUÇÃO FeO a 600ºC Martins A., Sinatora, 2005

8 Estudar os filmes de óxido formados em aço elétrico a 575 ºC e a 1000 ºC Determinar as propriedades mecânicas dos filmes de óxidos formados Estudar o crescimento do filme de óxido a 575ºC entre 0, h Avaliar a adesão dos filmes de óxido resultantes do resfriamento ao ar e no forno OBJETIVO

9 Microscópia Óptica Microscópia Eletrônica de Varredura (SE) Ensaio de microdureza Vickers 0,49 N (50gf) Ensaio de microdureza instrumentado 10 mN (1gf) MATERIAIS e MÉTODOS Difração de raio-X 575ºC1000ºC 0,25 h1 h3 h6 h9 h12 h18 h24 h36 h48 h60 h0,75 h Composição química do aço elétrico (% em massa) CSiNiMnAl 0,031,250,050,30,27

10 Wp trabalho plástico; We trabalho elástico Wt trabalho total e dP/dh a rigidez de contato Adaptado de Oliver e Pharr (1992) Ensaio de microdureza Instrumentado MATERIAIS e MÉTODOS

11 Crescimento do filme de óxido Microdureza Vickers e Instrumentado Aderência do filme de óxido Difração de raio-X do filme de óxido RESULTADOS e DISCUSSÕES

12 Gentil, V; 1987; Callister, W; 2003 RESULTADOS e DISCUSSÕES

13 ºC Resfriamento no forno Resfriamento ao ar RESULTADOS e DISCUSSÕES

14 Coeficiente de dilatação térmica Martins A., Sinatora, 2005 RESULTADOS e DISCUSSÕES

15 Fe 2 O ºC 575ºC RESULTADOS e DISCUSSÕES

16 mN (1 gf) Camada SuperiorHP[GPa]HU[GPa]Mód. E [GPa]HV [kgf/mm 2 ] Média12,26, Desvpad1,10, Int. Conf. 95%0,190,1219 Camada InferiorHP[GPa]HU[GPa]Mód. E [GPa]HV [kgf/mm 2 ] Média6,53, Desvpad1,60, Int. Conf. 95%0,30,12,127 Superior Inferior 575ºC RESULTADOS e DISCUSSÕES

17 * Camada SuperiorHP[GPa]HU[GPa]Mód. E [GPa]HV [kgf/mm 2 ] Média11,47, Desvpad0,50,28,344 Int. Conf. 95%0,10,041,68,2 * Camada InferiorHP[GPa]HU[GPa]Mód. E [GPa]HV [kgf/mm 2 ] Média2,21,871,7206 Desvpad0,70,513,565 Int. Conf. 95%0,10,092,512,2 ** Vickers ** Vickers mN (1 gf) 0,49 mN (50gf) Camada Superior *1071 / **1112 HV *206 / **527 HV Camada Inferior 1000ºC RESULTADOS e DISCUSSÕES

18 HVFeOFe 3 O 4 Fe 2 O 3 Escala Mohs55, Oliveira, J. (Instrumentado), 2005**** Oliveira, J. (Convencional), 2005**** Hutchings, **** Herbert Uetz, Loung e Heijkoop, Skoczynski et al, 1997**** Stachowiak e Batchelor, 2001**** 1038 RESULTADOS e DISCUSSÕES Valores de dureza comparativos

19 InferiorSuperior 575ºC Inferior Superior 1000ºC Comportamento elasto-plástico

20 CONCLUSÕES O módulo de elasticidade e a dureza da camada de óxido superior é duas vezes maior que a da camada inferior. Os óxidos formados a 575ºC foram identificados como sendo FeO (Wustita), Fe 2 O 3 (Hematita) e Fe 3 O 4 (Magnetita); e a 1000ºC como Fe 2 O 3 (Hematita). A taxa de crescimento dos óxidos formados a 575ºC segue um comportamento parabólico. A adesão entre o substrato e os filmes de óxidos é maior quando o aço é resfriado dentro do forno (baixa taxa de resfriamento) do que quando é resfriado ao ar (alta taxa de resfriamento). O filme de óxido formado a 575 ºC e a 1000 ºC é constituído por duas camadas: Superior (Hematita) e Inferior (Magnetita e Wustita). A adesão é menor quando resfriado ao ar, porque gera descontinuidade na interface óxido/metal, devido as diferenças dos coeficientes de dilatação. Provavelmente com tratamentos térmicos a 575ºC será possível a produção de filmes de óxidos adequados também para estudo do atrito.

21 Trabalhos Futuros Desenvolver uma metodologia para caracterizar os filmes de óxido por meio de técnicas de metalografia colorida. Estudar a tenacidade à fratura dos filmes de óxido por meio de ensaios de dureza instrumentados. Estudar o comportamento tribológico dos filmes de óxido por meio de ensaios de desgaste por microabrasão.


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