Estudo da cinética da reação de decomposição da fase martensítica no sistema 'CUALMNAG'

Abstract

Neste trabalho a cinética de decomposição da fase martensítica nas ligas Cu-9%Al-6%Mn-4%Ag, Cu-9%Al-6%Mn-5%Ag, Cu-9%Al-8%Mn-4%Ag e Cu-9%Al-8%Mn-5%Ag foi estudada usando calorimetria exploratória diferencial (DSC), difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise por dispersão de energias de raios X (EDXS) e medidas de variação da microdureza com a temperatura de têmpera e o tempo de envelhecimento. O estudo cinético foi realizado a partir da aplicação de métodos isotérmico e não-isotérmico. Para o estudo cinético realizado sob condição não-isotérmica foram obtidas curvas DSC em quatro razões de aquecimento diferentes para obter os valores de Ea pelo método de Kissinger, considerando o pico endotérmico em torno de 380 ºC o qual corresponde as reações β’1 e 1α+2+T3. Para o estudo da cinética isotérmica foram realizadas medidas de microdureza com o tempo de envelhecimento em quatro temperaturas diferentes. A partir das curvas microdureza com o tempo de envelhecimento foi possível obter os parâmetros cinéticos (n, k e Ea), utilizando-se as equações de Johnson-Mehl-Avrami (JMA) e Arrhenius. Resultados obtidos por difratometria de raios X permitiram verificar que durante o processo de envelhecimento ocorre a reação de decomposição parcial da fase martensítica, como também, as reações associadas com a precipitação de fase α e formação da fase α2. Análise dos valores de Ea obtidos para as ligas referidas pelos diferentes métodos mostrou que durante o aquecimento contínuo a reação de decomposição da fase martensítica deve ser perturbada principalmente pela presença de Ag enquanto que os valores de Ea obtidos pelo método isotérmico mostraram que este processo é principalmente influenciado pela presença...

In this work, the kinetics of martensitic phase decomposition in the Cu-9wt.%Al-6wt.%Mn-4wt.%Ag, Cu-9wt.%Al-6wt.%Mn-5wt.%Ag, Cu-9wt.%Al-8wt.%Mn-4wt.%Ag e Cu-9wt.%Al-8wt.%Mn-5wt.%Ag was studied using differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDXS) and microhardness changes measurements with temperature and time. Kinetic data were obtained using isothermal and non-isothermal methods. The Kissinger method was used for non-isothermal analysis, and values of the activation energy were calculated considering the DSC curves obtained in four different heating rates and the endothermic peak at about 380 ºC, which corresponds to the β’1 and 1α+2+T3 reactions. The isothermal ageing kinetics was studied considering four different ageing temperatures and the kinetic parameters n, k and Ea were obtained using the Johnson-Mehl-Avrami (JMA) and the Arrhenius equations. Results from X-ray diffraction showed that partial martensitic phase decomposition occurs during ageing, together with α phase precipitation and α2 phase formation reactions. The activation energy values obtained from different methods indicated that during continuous heating the martensitic phase decomposition reaction is disturbed mainly by the presence of Ag, while in isothermal conditions this process is influenced by the presence of Mn. Ag additions shift the equilibrium concentration to higher Al values, enhancing the 2 phase formation and decreasing the activation energy value, while Mn additions... (Complete abstract click electronic access below)