Study of the microstructural evolution and magnetic properties of a cold rolled AISI 201 austenitic stainless steel

Nos últimos anos, devido ao elevado preço do níquel, uma nova série de aços inoxidáveis austeníticos com um menor teor de níquel foi criada. A essa nova série foi dado o nome de série 200. Dentre os aços dessa classe, o AISI 201 tem sido utilizado em aplicações onde a elevada resistência à corrosão não é tão necessária. Neste trabalho de Mestrado investigou-se a formação e a reversão da martensita induzida por deformação em um aço inoxidável austenítico AISI 201 laminado a frio em 20, 40 e 60% de redução em espessura. Das chapas laminadas foram retiradas amostras que foram recozidas em várias temperaturas (200-800oC) por 1 hora. Amostras do material laminado em 60% de redução em espessura também foram recozidas por várias temperaturas (200-800oC) e por vários tempos (5-180min). Com isso, avaliou-se a evolução microestrutural do material durante a laminação frio e durante o recozimento por meio de medidas de microdureza Vickers, microscopias óptica, eletrônica de varredura e eletrônica de transmissão, difração de elétrons retroespalhados, difração de raios X e medidas de magnetização. Além disso, foram realizados cálculos termodinâmicos para a previsão da formação de fases nesse material. Constatou-se que o material de partida não era completamente austenítico, possuindo uma pequena fração de ferrita ? residual em sua microestrutura. Com relação às medidas de magnetização, observou-se que a fração de fase ferromagnética (martensita) aumenta com o aumento da deformação, aumentando a magnetização de saturação (Ms) do material. Para pequenas deformações (20% de redução em espessura) houve a ocorrência de um pico no valor de campo coercivo do material (Hc). Com o aumento da deformação (40 e 60%) os valores de Hc diminuíram. Com relação à reversão da martensita induzida por deformação durante os recozimentos, observou-se que ela ocorre na faixa de temperatura de 500-700oC para o material laminado em 60% de redução em espessura. O comportamento do material nesse estudo corrobora o que tem sido reportado na literatura para os aços da série 300. Entretanto, pouco tem sido publicado com relação às propriedades magnéticas do aço inoxidável austenítico AISI 201, principalmente com relação ao campo coercivo. Neste trabalho também foram realizadas medidas de magnetização durante o recozimento das amostras (condição in situ). Os parâmetros obtidos desses experimentos in situ foram comparados com aqueles obtidos para as amostras recozidas isotermicamente.In the last years, since nickel price increased, another series of austenitic stainless steel with less amount of nickel has emerged: the series 200. The AISI 201 stainless steel has been used where intermediated corrosion resistance is needed. In this work, the formation of strain-induced martensite and its reversion in an AISI 201 austenitic stainless steel were studied. The material was characterized in terms of microstructure and then cold rolled up to 20, 40 and 60% of thickness reduction. For all degree of reduction, samples were annealed at several temperatures (200-800oC) for 1 hour. Additional samples taken from the 60% cold-rolled material were also annealed at several temperatures (200-800oC) for several times (5-180minutes). The microstructural evolution during cold rolling and annealing was evaluated using microhardness Vikers testing, light optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, electron backscatter diffraction, X-Ray diffraction and magnetization measurements. Phase predictions were also performed using software Thermo-calc©. It was observed that the as-received material was not fully austenitic. It has a small fraction of ?-ferrite within its matrix. The amount of ferromagnetic phase (martensite) increases with increasing deformation. For small deformation (20%), there is a peak in the coercive field of the material (Hc). As deformation increases, Hc values decrease. It was also observed that the martensite reversion takes place at 500-700oC. The behavior of the material is in accordance with what has been reported in the literature for the 300 series. However, only few works have been reported concerning AISI 201 stainless steel and its magnetic properties. In this work, magnetic measurements were also carried out during annealing (in situ condition). The obtained parameters from the in situ magnetic measurements were compared to those ones obtained from the isothermally annealed samples

Transformações de fase em um aço de alto Mn: mecanismos de encruamento, reversão da austenita e transformação martensítica atérmica

In this work, phase transformations in a high-Mn steel containing 17.6 wt.% of Mn and belonging to the Fe-Mn-Al-Si-C-Ni system were investigated for a variety of states, including cold rolled and annealed ones. The strain hardening mechanisms of austenite, ε-, and α\'-martensite were tracked during cold rolling. The complex superposition of several displacive reactions were revealed for each phase with the aid of the combinatorial use of XRD measurements (coupled with the software MAUD), ECCI-SEM, and EBSD. Dilatometry measurements revealed that the austenite reversion splits into two stages during continuous annealing. Such phenomenon is due to strong elemental partitioning between the growing austenite and the α\'-matrix, as simulated using the software DICTRA and confirmed via near-atomic resolution APT. Results provided new insights that the successful austenite nucleation is preceded by long-range elemental partitioning. Besides, the growth of austenite is also given by strong elemental partitioning and solute redistribution within both austenite and α\'-martensite. Magnetic properties were also investigated for several microstructures of the present steel, modified by means of straining and/or annealing. The formation of nano reversed γ-grains in the early stages of the austenite reversion is sufficient to induce strong magnetic shape anisotropy. Using in-situ magnetic measurements and thermodynamic modelling, the Curie temperature of the steel was evaluated, as well as the stability of austenite during controlled conditions of cooling. The influence of local changes in chemical composition on the magnetic properties was deeply investigated by means of magnetic measurements, thermodynamic simulations (Thermo-Calc), high-resolution microscopy, including STEM, and APT. The findings revealed that short- and long-range chemical fluctuations strongly affect the saturation magnetization of the steel and brought new insights on the use of magnetic probing as tool for quantification of phases in Mn-based steels.Neste trabalho, transformações de fases foram estudadas em um aço contento 17,6 % em massa de Mn e pertencente ao sistema Fe-Mn-Al-Si-C-Ni. Os mecanismos de encruamento na austenita, martensitas ε e α\' foram monitorados durante a laminação a frio. A complexa superposição de várias transformações adifusionais foram reveladas para cada fase com auxílio de medidas de difração de raios X (acopladas ao uso do software MAUD), ECCI e EBSD. Medidas de dilatometria revelaram que a reversão da austenita ocorre em dois estágios durante recozimentos contínuos. Esse fenômeno é devido à pronunciada partição de elementos entre a austenita revertida e a matriz martensítica, como mostrado por meio de simulações utilizando-se o software DICTRA e confirmado via APT. Os resultados obtidos evidenciaram que a nucleação bem-sucedida da austenita é precedida da partição de longo alcance de elementos químicos. Além disso, o crescimento da austenita revertida também é acompanhado de partição de longo alcance e redistribuição de solutos entre as fases γ e α\'. As propriedades magnéticas do presente aço também foram investigadas para uma ampla variedade de microestruturas, modificadas por deformação e/ou recozimento. Foi observado que a formação de grãos austeníticos de ordem nanométrica no início da reversão é suficiente para induzir pronunciada anisotropia magnética de forma. Por meio de medidas de magnetização in-situ e modelamento termodinâmico, a temperatura de Curie foi avaliada como também a estabilidade da austenita frente ao resfriamento controlado. A influência de mudanças composicionais sobre as propriedades magnéticas foi detalhadamente investigada com auxílio de medidas magnéticas, simulações termodinâmicas (Thermo-Calc), microscopia de alta resolução, incluindo microscopia eletrônica de transmissão (MET), e APT. Os resultados mostraram que flutuações químicas de curto e longo alcance afetam fortemente a magnetização de saturação do material. Além disso, este trabalho trouxe novos insights acerca do uso de medidas de magnetização como uma ferramenta para quantificação de fases em aços a base de Mn

Adsorption study of a macro-RAFT agent onto SiO 2 -coated Gd 2 O 3 :Eu 3+ nanorods: Requirements and limitations

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Influence of Microstructure on the Corrosion Resistance of AISI 317L (UNS S31703)

<div><p>The AISI 317L stainless steel is an austenitic grade with at least 3%Mo. Recently, this steel has replaced AISI 316L in many applications in chemical and petrochemical industries, due to its higher pitting corrosion resistance. The microstructure of the hot rolled and annealed material studied in this work consists of austenitic grains and 4.0% of delta ferrite (δ) with elongated islands morphology. This microstructure was modified by three processes: cold rolling with 87% of reduction, aging at 450ºC for 400 h, and welding by gas tungsten arc welding (GTAW) process. The corrosion resistance was evaluated by anodic polarization tests (ASTM G-61) and critical pitting temperature tests (ASTM G-150). Cold rolling produced a microstructure consisting of elongated grains of austenite and martensite α', high dislocation density and the elongated islands of delta ferrite present in the annealed material. Welding produced a dendritic microstructure with 7.0% of delta ferrite and some σ precipitated in the ferrite. Finally, the aging at 450ºC for 400 h provoked the decomposition of ferrite. The results show that these microstructural changes affected the pitting corrosion resistance, as detected by ASTM G-61 and ASTM G-150 tests.</p></div