RPB’nin kullanım alanları

Nos aços inoxidáveis dúplex pode-se analisar de forma combinada os mecanismos de deformação plástica em duas fases bastante diferentes do ponto de vista estrutural. Nestes aços, a acomodação da deformação ocorre de maneira mais complexa do que em ligas monofásicas. Deve-se considerar que, além das mudanças individuais da ferrita e austenita, existe também uma interação entre as duas fases durante a deformação plástica.

Conforme apontado anteriormente, a austenita possui uma estrutura CFC com uma baixa EDE enquanto que a ferrita possui uma estrutura CCC com uma alta EDE. Estas diferenças na estrutura cristalina e na energia associada à movimentação de discordâncias são os principais responsáveis pela diferença de deformação plástica entre as duas fases, de acordo com as discussões realizadas acima sobre o estado deformado.

De fato, Reick, Pohl e Padilha (1998), no estudo de um AID DlN W.-Nr. 1.4462 (UNS S32205) laminado a frio, reportam uma distribuição heterogênea de discordâncias e falhas de empilhamento na austenita enquanto que na ferrita observou-se a formação de células de discordâncias. Além disso, um maior encruamento da austenita foi observado. Outros trabalhos também reportam um maior acúmulo de discordâncias na austenita durante a deformação a frio, com o auxílio de técnicas de caracterização distintas como a difração de nêutrons, dureza e de EBSD (BREDA et al., 2014; JIA et al., 2008; PRAMANIK; BERA; GHOSH, 2014; REICK; POHL; PADILHA, 1996).

Jura et al. (2002) descrevem de forma detalhada as mudanças microestruturais de um AID UR 45N (composição química similar ao UNS S32205) após laminação a frio por meio de microscopia eletrônica de transmissão. Neste trabalho, com 20 % de laminação, reportou-se a formação de maclas de deformação em diversos grãos da austenita enquanto que na ferrita foi possível observar alguns grãos com uma distribuição regular de discordâncias e em outros a formação de microbandas. Com o aumento da deformação (40 %), a maioria dos grãos austeníticos sofreu maclação mecânica e na ferrita as discordâncias estavam organizadas na forma de paredes de discordâncias e microbandas. Com 60 e 80% de laminação, foram observadas bandas de cisalhamento que se iniciam na austenita, cruzando as interfaces /α e continuando na ferrita na forma de microbandas. Estas bandas de cisalhamento também foram reportadas em outros AID por Breda et al. (2014) e Keichel, Foct e Gottstein, (2003b).

Além das mudanças microestruturais que ocorrem dentro de cada fase com a deformação plástica, deve-se considerar também o efeito dos contornos de fase (/) na movimentação e na geração das discordâncias. Durante a deformação plástica, o acúmulo de discordâncias na austenita próximo aos contornos de fase pode gerar uma concentração local de tensão nestas regiões. Esta tensão acumulada também pode ser uma fonte de geração de discordâncias na ferrita (FRÉCHARD et al., 2006). Adicionalmente, a transmissão de discordâncias através dos contornos de fase parece ocorrer da fase mais encruada para a fase menos encruada e também depende da relação de orientação entre as duas fases (TAISNE; DÉCAMPS; PRIESTER, 2006).

Assim como nos aços inoxidáveis austeníticos (AIA), como os das séries 300 e 200, os AIDs também estão sujeitos a outro fenômeno interessante na deformação plástica. Na austenita, além da formação de falhas de empilhamento e maclas de deformação, a transformação martensítica induzida por deformação pode ocorrer (α’). Esta transformação está diretamente relacionada com a EDE e à metaestabilidade da austenita. No sistema Fe-Cr-Mn-N-C, por exemplo, a martensita induzida por deformação tem sido observada em aços com EDE menor que 15 mJ.m-2 enquanto que para valores maiores que 12 mJ.m-2 a maclação mecânica é predominante (KISKO et al., 2013). Ademais, tamanho de grão e o modo, taxa e temperatura de deformação influenciam diretamente na formação da martensita (KISKO et al., 2013; LO; SHEK; LAI, 2009).

Em aços inoxidáveis austeníticos dois tipos de martensita induzida por deformação podem ser formadosŚ a martensita ε (HC) e a martensita α’ (CCC) (NAGY et al., 2004; VENABLES, 1962). É comumente aceito que a martensita ε é uma fase intermediária à formação da martensita α’ (ε α’). Neste caso, a intercessão da martensita ε atua como sítios de nucleação de α’. De fato, durante a deformação plástica, observa-se que ε é a primeira fase a ser formada. Além disso, sua quantidade aumenta com a deformação e a partir de certo ponto, decresce. A fração de martensita α’ por outro lado aumenta continuamente com o aumento da deformação, sempre em maior quantidade do que ε (DE et al., 2004). Estudos mais recentes, porém, sugerem que a formação de α’ também pode ocorrer de forma direta (α’), sem a pré-formação de ε, sendo que os dois mecanismos de transformação martensítica (εα’ e α’) também podem ocorrer concomitantemente ao longo da deformação plástica (LO; SHEK; LAI, 2009).

A literatura sobre a formação de martensita induzida por deformação em AIDs é mais escassa. Mesmo com uma baixa EDE da austenita (aproximadamente 10 mJ.m-2), em AIDs convencionais (como o UNS S32205/S31803), a formação da martensita induzida por deformação ocorre de forma menos acentuada do que em AIA de EDE maior ou similar, conforme se observa na Figura 10 (BREDA et al., 2014; PRAMANIK; BERA; GHOSH, 2014; TAVARES et al., 2006). Este efeito pode ser relacionado à transferência de deformação para a ferrita ao longo da deformação plástica, o que ajuda a inibir a nucleação de α’. Em AIDs tipo lean, por outro lado, reporta-se um comportamento similar ao dos AIAs. Nestes aços, a redução da quantidade de níquel e outros elementos austenitizantes aumenta a metaestabilidade da austenita favorecendo a transformação martensítica (BASSANI et al., 2013; TAVARES; PARDAL, 2013). Interessante salientar que nos AIDs UNS S32205/31803, S32304 e S32101, apesar de todos possuírem baixa EDE, não foram encontrados evidências experimentais da formação da martensita ε. Neste caso a transformação parece ocorrer de forma direta (  α’) (BALDO; MÉSZÁROS, 2010; BREDA et al., 2014; PRAMANIK; BERA; GHOSH, 2014; TAVARES; PARDAL, 2013; TAVARES et al., 2006).

Figura 10 – Comparação da fração de austenita transformada em martensita induzida por deformação entre o AID UNS S31803 e o AIA AISI 304L.