O resultado dos ensaios de tração das ligas A1, B1, E1, E2 e E3 são apresentados na Tabela 23.
Ao comparar os limites de escoamento das ligas A1 e B1 (inoxidáveis ferríticas), apresentados na Tabela 23, com a liga inoxidável ferrítica comercial K44 (Catálogo Arcelor Mittal - site) que apresenta percentual de cromo de 18% e molibdênio de 1,8%, verifica-se que a ligas experimentais A1 e B1 (com 5% de molibdênio e teor de cromo de 17% e 15%, respectivamente) possuem limite de escoamento superior, 483,8 MPa e 461,7 MPa (ligas A1 e B1) contra 337 MPa (liga K44).
Resultado semelhante ao obtido para as ligas A1 e B1 foi verificado para as ligas ferríticas com 9% de cromo (ligas E1, E2 e E3, Tabela 23) que apresentaram limite de escoamento de 472,6 MPa (liga E1), 549,9 MPa (liga E2) e 565,9 MPa (liga E3). Comparando os valores de limite de escoamento das ligas E1, E2 e E3 com o da
liga comercial 9Cr-1Mo, com microestrututa ferrítica, que possui limite de escoamento de 447 MPa (ALAMO et al., 2007), tem-se um valor inferior ao das ligas estudadas.
Da mesma forma que as ligas A1, B1, E1, E2 e E3 resultaram em um limite de escoamento após os ensaios de tração superior ao das ligas comerciais K44 e 9Cr- 1Mo, também apresentam limite de resistência à tração superior.
Tabela 23. Propriedades mecânicas das ligas A1, B1, E1, E2 e E3 obtidas após ensaio de tração à temperatura ambiente (22 oC).
Liga Ensaio Limite de escoamento 0,2% (MPa) Limite de resistência à Tração (MPa) Limite de ruptuta (MPa) Alongamento (%) 1 472,3 541,1 540,4 10,4 2 515,4 573,4 572,5 7,5 A1 (17Cr5Mo) 3 463,7 557,0 564,2 6,6 1 465,8 474,3 474,3 1,8 2 461,9 481,3 480,9 0,9 B1 (15Cr5Mo) 3 457,4 554,6 554,0 7,9 1 474,0 513,2 511,6 1,1 2 450,7 478,1 478,0 1,2 E1 (9Cr5Mo) 3 493,2 514,2 511,5 0,8 1 538,0 668,0 665,7 14,9 2 564,0 697,5 524,1 23,8 E2 (9Cr7Mo) 3 547,6 666,6 665,3 7,8 1 562,8 695,7 714,5 8,9 2 568,7 714,9 635,0 7,5 E3 (9Cr9Mo) 3 566,1 673,3 671,8 6,1
A análise de variância do efeito da variação dos teores de cromo e molibdênio sobre as propriedades obtidas após os ensaios de tração das ligas solubilizadas é apresentada na Tabela 24.
A análise de variância indicou que a variação nos teores de cromo e molibdênio afetou estatisticamente (
!
<5%) de forma significativa o alongamento percentual das ligas estudadas. Ao analisar os valores de significância obtidos para as demais propriedades de resistência à tração, verifica-se que os teores de cromo e molibdênio empregados neste trabalho apresentaram efeitos distintos.Tabela 24. Nível de significância considerando o efeito da variação do teor de cromo (
!
Cr) e a variação do teor de molibdênio (!
Mo) sobre as propriedades de resistência àtração.
Variação de Cr Variação de Mo Variável Resposta
!
!
Limite de Escoamento 0,460 0,000
Limite de Resistência à Tração 0,105 0,000
Limite de Ruptura 0,086 0,019
Alongamento Percentual 0,032 0,026
A variação no teor de cromo não resultou em uma variação significativa (
!
>.5%) nos limites de escoamento, resistência à tração e ruptura entre as ligas A1, B1 e E1. Já os percentuais de molibdênio empregados apresentaram uma variação significativa (!
<.5%) para os resultados de limite de escoamento, limite de resistência à tração e de ruptura, indicando que o molibdênio apresenta um efeito mais relevante nas propriedades mecânicas do que o cromo.Na Figura 52, Figura 53, Figura 54 e Figura 55 têm-se os gráficos mostrando o efeito da variação dos teores de cromo e molibdênio nos valores de limite de escoamento, limite de resistência à tração, limite de ruptura e alongamento percentual para as ligas estudadas.
O aumento nos teores de cromo nas ligas E1, B1 e A1 (9%, 15% e 17%, respectivamente) não acarretaram em mudanças significativas nos limite de escoamento, limite de resistência à tração e limite de ruptura, Tabela 24, Figura 52a, Figura 53a e Figura 54a. As ligas E1 (9% de cromo) e B1 (15% de cromo) apresentam resultados próximos, sendo verificado um ligeiro aumento da liga A1 (17% de cromo) em relação a liga E1 e B1.
O aumento no teor de cromo favorece ao aumento na resistência mecânica das ligas de aço (CHIAVERINI, 1988), contudo este comportamento não ficou claro para os percentuais de cromo empregados entre as ligas estudadas.
A adição de molibdênio favorece ao aumento da resistência mecânica das ligas de aço (JUNHUA E LIN, 2004). Esta afirmação pode ser confirmada pelos resultados apresentados na Tabela 24, Figura 52b, Figura 53b e Figura 54b. Nestas figuras é possível verificar que a liga que possui o maior teor de molibdênio (liga E3) apresentou os maiores valores de limite de escoamento, limite de resistência à tração e limite de ruptura.
Observa-se que a liga E2 e a liga E3 apresentaram valores de propriedades mecânicas próximos e simultaneamente superiores que os valores apresentados pela liga E1. Evidencia-se uma diferença significativa destes valores, comparando-se a liga E1 com a liga E3 e a liga E1 com a liga E2, das quais, a liga E3 apresentou os valores mais elevados.
Estes resultados indicam que o molibdênio tem um efeito mais significativo nas propriedades mecânicas das ligas que o cromo, baseado tanto ao comparar os resultados das ligas experimentais quanto com as ligas K44 e 9Cr-1Mo.
a)
b)
Figura 52. Valores de Limite de Escoamento para os diferentes teores de elementos das ligas. a) Variação do teor Cr (5% de Mo). b) Variação do teor de Mo (9% de Cr).
a)
b)
Figura 53. Valores de Limite de Resistência à Tração para os diferentes teores de elementos das ligas. a) Variação do teor Cr (5% de Mo). b) Variação do teor de Mo
a)
b)
Figura 54. Valores de Limite de Ruptura para os diferentes teores de elementos das ligas. a) Variação do teor Cr (5% de Mo). b) Variação do teor de Mo (9% de Cr).
Uma vez que as ligas E1, B1 e A1 apresentaram limites de escoamento próximos, era de se esperar que estas apresentassem níveis de alongamento semelhantes, o que pode ser confirmado pelos resultados apresentados na Figura 55a, com a liga A1 apresentando um valor de alongamento percentual ligeiramente superior, contudo dentro das margens de medidas realizadas para as três ligas. A análise de variância (Tabela 24) indica que a variação no teor de cromo afetou de forma significativa o alongamento percentual das ligas A1, B1 e E1. Na Figura 55a
verifica-se o aumento do alongamento percentual com o aumento do teor de cromo, contudo esta diferença é clara para as ligas A1 e E1, apresentando a liga B1 um alongamento intermediário entre as ligas A1 e E1.
a)
b)
Figura 55. Valores de alongamento percentual para os diferentes teores de elementos das ligas. a) Variação do teor Cr (5% de Mo). b) Variação do teor de Mo (9% de Cr).
Ao analisar as ligas E1, E2 e E3 (Figura 55b), verifica-se que a liga E2 apresentou maior valor de alongamento percentual, seguido da liga E3, e por último,
da liga E1. Ressalta-se que esta diferença foi significativa considerando a análise de variância (Tabela 24), sendo verificado uma diferença entre os valores de alongamento das ligas E1 e E2.
Os valores de alongamento percentual obtidos para estas ligas estão abaixo dos valores de ligas comerciais como aço K44, alongamento de 32% (Catálogo Arcelor Mittal - site), e do aço P91, que possui entre 23% e 33% de alongamento percentual (ALAMO et al., 2007; FOURNIER et al., 2008). Estes resultados são um indício do efeito fragilizante dos altos teores de cromo e molibdênio.