Estudo sobre formação de óxido em aço elétrico

Apresentação em tema: "Estudo sobre formação de óxido em aço elétrico"— Transcrição da apresentação:

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

2 Resultados e Discussões Conclusões
SUMÁRIO Introdução Objetivo Materiais e métodos Resultados e Discussões Conclusões

3 Conceito de Corrosão 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)

4 INTRODUÇÃO Metalurgia X Corrosão
Wustita (FeO) Magnetita (Fe3O4) Hematita (Fe2O3) Metalurgia X Corrosão Dippold e Rothenburg, 2003

5 Cassarini, Villabón e Sinatora, 2004
INTRODUÇÃO Khanna, A.S., 2002 Paidassi, 1955 Cassarini, Villabón e Sinatora, 2004 Fe2O3 Fe3O4 FeO Oliveira, J; Sinatora, 2005

6 Diagrama Ferro-Oxigênio
INTRODUÇÃO Diagrama Ferro-Oxigênio

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

8 OBJETIVO 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

9 MATERIAIS e MÉTODOS Microscópia Óptica
Composição química do aço elétrico (% em massa) C Si Ni Mn Al 0,03 1,25 0,05 0,3 0,27 575ºC 1000ºC 0,25 h 1 h 3 h 6 h 9 h 12 h 18 h 24 h 36 h 48 h 60 h 0,75 h Microscópia Óptica Microscópia Eletrônica de Varredura (SE) Difração de raio-X Ensaio de microdureza Vickers 0,49 N (50gf) Ensaio de microdureza instrumentado 10 mN (1gf)

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

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

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

13 RESULTADOS e DISCUSSÕES
Resfriamento ao ar 575ºC Resfriamento no forno

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

15 RESULTADOS e DISCUSSÕES
Fe2O3 1000ºC

16 RESULTADOS e DISCUSSÕES
Superior Inferior 575ºC 10 mN (1 gf) Camada Superior HP[GPa] HU[GPa] Mód. E [GPa] HV [kgf/mm2] Média 12,2 6,9 158 1140 Desvpad 1,1 0,4 11 101 Int. Conf. 95% 0,19 0,1 2 19 Camada Inferior HP[GPa] HU[GPa] Mód. E [GPa] HV [kgf/mm2] Média 6,5 3,9 89 605 Desvpad 1,6 0,7 11 147 Int. Conf. 95% 0,3 0,1 2,1 27

17 RESULTADOS e DISCUSSÕES
Camada Superior *1071 / **1112 HV *206 / **527 HV Camada Inferior 1000ºC 10 mN (1 gf) 0,49 mN (50gf) * Camada Superior HP[GPa] HU[GPa] Mód. E [GPa] HV [kgf/mm2] Média 11,4 7,7 195 1071 Desvpad 0,5 0,2 8,3 44 Int. Conf. 95% 0,1 0,04 1,6 8,2 ** Vickers 1112 36 11 * Camada Inferior HP[GPa] HU[GPa] Mód. E [GPa] HV [kgf/mm2] Média 2,2 1,8 71,7 206 Desvpad 0,7 0,5 13,5 65 Int. Conf. 95% 0,1 0,09 2,5 12,2 ** Vickers 527 35 11

18 RESULTADOS e DISCUSSÕES Valores de dureza comparativos
HV FeO Fe3O4 Fe2O3 Escala Mohs 5 5,5 6 - 7 Oliveira, J. (Instrumentado), 2005 **** Oliveira, J. (Convencional), 2005 527 1112 Hutchings, 1992 370 600 Herbert Uetz, 1986 470 Loung e Heijkoop, 1981 460 540 1050 Skoczynski et al, 1997 Stachowiak e Batchelor, 2001 1038

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

20 CONCLUSÕES Os óxidos formados a 575ºC foram identificados como sendo FeO (Wustita), Fe2O3 (Hematita) e Fe3O4 (Magnetita); e a 1000ºC como Fe2O3 (Hematita). O filme de óxido formado a 575 ºC e a 1000 ºC é constituído por duas camadas: Superior (Hematita) e Inferior (Magnetita e Wustita). O módulo de elasticidade e a dureza da camada de óxido superior é duas vezes maior que a da camada inferior. 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). 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.