Avaliação da temperatura de austenitização e de revenimento em um aço microligado com boro e titâneo

Abstract

RESUMO: Os aços OCTG (Oil Country Tubular Goods) são utilizados na forma de tubos na coluna de revestimento das paredes dos poços de petróleo e apresentam estrutura martensítica com elevada dureza após têmpera e revenido. Em razão do custo elevado do cromo, níquel e molibdênio, adicionados ao aço para aumentar a temperabilidade, uma alternativa utilizada é a substituição destes elementos pelo boro que possui baixa solubilidade na ferrita e a adição de até 0,0030 % aumenta a dureza, a tensão de escoamento e a resistência máxima à tração. A fim de manter a eficiência do boro em solução é necessário adicionar titânio, para formação de nitretos de titânio. Estes precipitados permanecem na matriz, mesmo em temperaturas de 1250 °C e inibem o crescimento do grão austenítico. No presente estudo, foram avaliadas a dureza, a microdureza, a microestrutura, a resistência mecânica e a tenacidade de um aço microligado com boro e titânio, após têmpera e revenimento em diferentes temperaturas. Inicialmente o aço foi elaborado e laminado à quente até a espessura de 7,5 mm. Em seguida, amostras foram cortadas no sentido longitudinal e submetidas ao tratamento térmico de têmpera a 850, 950 e 1050 °C seguidas do revenimento a 200, 400 e 600 ºC. Após a têmpera nestas temperaturas não houve diferença significativa nos tamanhos de grãos austeníticos. No entanto, durante o resfriamento após a austenitização, ocorreu a formação de martensita autorrevenida que reduz a dureza, a tensão de escoamento e a resistência máxima à tração, e aumenta o alongamento. Com relação ao revenimento a 200 °C foi observado um aumento da dureza e da tensão de escoamento, com queda da tenacidade em relação à têmpera.

ABSTRACT: The OCTG (Oil Country Tubular Goods) steels are used in the form of tubes in the casing string from the walls of oil wells and provide martensitic structure with high hardness after quenching and tempering. Because of the high cost of chromium, nickel and molybdenum, added to steel to increase hardenability, an alternative used is to replace these elements by boron that has low solubility in the ferrite and the addition of up to 0.0030% increases the hardness, the yield stress and the maximum tensile strength. In order to maintain the efficiency of boron in solution it is necessary to add titanium, for the formation of titanium nitrides. These precipitates remain in the matrix even at temperatures of 1250 °C and inhibit austenitic grain growth. In the present study, the hardness, microhardness, microstructure, mechanical strength and toughness of a microalloyed steel containing boron and titanium were evaluated after quenching and tempering at different temperatures. Initially, the steel was prepared and hot-rolled until a thickness of 7.5 mm. Afterwards, samples were cut in the longitudinal direction and submitted to the heat treatment of quenching at 850, 950 and 1050 °C followed by tempering at 200, 400 and 600 °C. After quenching at these temperatures there was no significant difference in austenitic grain sizes. However, during cooling after austenitization, there was the formation of auto tempering martensite which reduces hardness, yield stress and maximum tensile strength, and increases elongation. With respect to tempering at 200 °C an increase in hardness and yield stress was observed, with a decrease in toughness in relation to quenching.