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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Efeito dos tratamentos térmicos e da severidade do entalhe na susceptibilidade à fragilização por hidrogênio do Inconel 718 avaliada pelo método de RSL
Alternate title (s): Effect of heat treatment and notch severity on the susceptibility to hydrogen embrittlement of Inconel 718 evaluated by the RSL method
Author: Souza, Danilo Eduardo Fonseca
First Advisor: Franco, Sinésio Domingues
First member of the Committee: Arencibia, Rosenda Valdés
Second member of the Committee: Paes, Marcelo Torres Piza
Summary: O hidrogênio, por ser o menor átomo existente, pode se difundir para dentro da microestrutura dos materiais, gerando tensões internas e, através de mecanismos complexos, levar à fratura prematura de componentes estruturais. Este fenômeno, afeta os principais grupos de ligas metálicas utilizados na indústria, desde aços até ligas de níquel super resistentes à corrosão, como o Inconel 718. O presente estudo investigou a influência dos tratamentos térmicos de envelhecimento na microestrutura e nas propriedades mecânicas da superliga Inconel 718, assim como o efeito da severidade do raio de arredondamento do entalhe na susceptibilidade à fragilização por hidrogênio utilizando o método de RSL (Rising Step Load), previsto na norma ASTM F1624. Para determinar a força limite invariante (Pth), foi proposto um método baseado na diferença entre a força de teste e a força prevista (setpoint) para um determinado patamar. Foram utilizados corpos de prova com entalhes com raio 250 μm, como previsto na norma ASTM F519 (ASTM, 2013), e de 80 μm, não normatizado com o objetivo de aumentar o fator de concentração local de tensões. O Inconel 718 foi submetido a dois tratamentos térmicos diferentes. No primeiro, baseado na norma API 6A CRA (2015), a qual traz as especificações para utilização do Inconel 718 em componentes submarinos, a solubilização foi feita a 1040 °C por 2 horas e o envelhecimento foi feito a 765 °C e 785 °C por 6 horas, obtendo-se microestruturas com pequenas plaquetas de fase δ nos contornos de grão e durezas de 34 e 37 HRC, respectivamente. O segundo tratamento térmico foi baseado na norma ASTM B637 (2015), sendo solubilizado a 1010 °C por 1 hora e envelhecido em dois patamares de temperatura sequenciais de 718 °C, por 8 horas, e 621 °C por, também, 8 horas, obtendo-se um material com dureza de 40 HRC e contornos de grão sem a presença perceptível de fase δ. Os materiais com raio crítico de 80 μm e fase δ nos contornos de grão mostraram-se mais susceptíveis à fragilização por hidrogênio, quando ensaiados pelo método RSL sob potencial catódico de -1,2 VAg/AgCl em solução aquosa de NaCl 3,5 % em comparação a seus pares com raio de 250 μm.
Abstract: Hydrogen, the smallest existing atom, can diffuse into the microstructure of materials, generating internal stresses and, through complex mechanisms, lead to premature fracture of structural components. This phenomenon affects the main groups of metal alloys used in the industry, from steels to niquel based corrosion-resistant alloys such as Inconel 718. The present study investigated the influence of ageing heat treatments on the microstructure and mechanical properties of the Inconel 718 superalloy, as well as the effect of notch roundness on the susceptibility to hydrogen embrittlement using the Rising Step Load (RSL) method, as predicted by ASTM F1624 standard. To determine the invariant threshold load (Pth), a method based on the difference between the test load and the predicted load (setpoint) was proposed for a given baseline load. Test coupons fabricated with notches with a 250 μm radius, as provided by ASTM F519 (ASTM, 2013) standard, were used as well as 80 μm, not standardized, in order increase the local stress concentration factor. Inconel 718 was subjected to two different heat treatments. In the first one, based on the API 6A CRA (2015) standard, which provides specifications for Inconel 718 use in subsea components, the solubilization was carried out at 1040 °C for 2 hours and the aging was done at 765 °C and 785 °C for 6 hours, obtaining microstructures with small platelets of δ phase at grain boundaries and hardness of 34 and 37 HRC, respectively. The second heat treatment was based on ASTM B637 (2015), solubilized at 1010 °C for 1 hour and aged at two sequential temperature levels of 718 °C for 8 hours and 621 °C for also 8 hours, a material with a hardness of 40 HRC and grain boundaries without noticeable amount of δ phase was obtained. Materials with a notch radius of 80 μm and δ phase in the grain boundaries were found more susceptible to hydrogen embrittlement when tested by the RSL method with a cathodic potential of -1.2 VAg / AgCl in 3.5 % aqueous NaCl solution compared to their peers with a radius of 250 μm.
Keywords: Rising step load
Inconel 718
Tratamentos térmicos
Proteção catódica
Fragilização por hidrogênio
Heat treatments
Cathodic protection
Hydrogen embrittlement
Engenharia mecânica
Ligas (Metalurgia) - Tratamento térmico
Hidrogênio
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: SOUZA, Danilo Eduardo Fonseca. Efeito dos tratamentos térmicos e da severidade do entalhe na susceptibilidade à fragilização por hidrogênio do Inconel 718 avaliada pelo método de RSL. 2018. 204 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. Disponível em http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1177
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1177
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22660
Date of defense: 28-Jun-2018
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