traitement et de la sedation palliative ?
3.1.1 Clarification terminologique
Segundo Nunes et al. (2007), a microestrutura da liga submetida a tratamento de envelhecimento, fica praticamente estabilizada para tempos da ordem de 1000 horas. A microestrutura básica do aço modificado com nióbio é constituída por uma matriz austenítica e carbetos massivos primários de cromo e nióbio, que lhe conferem grande estabilidade microestrutural a altas temperaturas, pois o elemento nióbio é considerado um estabilizador de carbetos. Isso acontece pelo fato de que o nióbio tem uma maior afinidade química com o carbono, do que com o cromo, e essa afinidade química pode explicar porque a adição de nióbio confere maior estabilidade microestrutural à alta temperatura ao aço (CASTRO, 2012). Devido à sua elevada afinidade química com o carbono, o nióbio consome parte deste elemento, que está dissolvida na matriz, diminuindo assim a disponibilidade na matriz desta para formar carbetos de cromo. Em consequência disso, os carbetos de cromo apresentam-se em menor fração volumétrica e em menor tamanho, o que favorece melhores propriedades mecânicas, pois com o refinamento dos precipitados na matriz, passa a existir particulados que bloqueiam os mecanismos de deformação, como por exemplo, mecanismos de escorregamento de discordâncias em deformação por escalada em alta temperatura (OLSON, 1985). A Microestrutura do estado bruto de fusão do aço estudado por Castro (2012) e os respectivos carbetos primários são ilustrados na Figura 9.
Figura 9: Microestrutura no estado bruto de fusão e carbetos primários Fonte: Adaptado de Castro (2012)
A adição de nióbio causa a desfragmentação da rede de carbetos primários, sendo esse efeito aumentado com uma maior adição de nióbio. Essa desfragmentação é considerada a responsável por minimizar a deformação por fluência que ocorrem entre os carbetos e a matriz. Outro efeito causado pela adição de nióbio no aço, na condição como fundido, é a mudança na estequiometria dos carbetos de cromo, passando de carbetos primários do tipo M7C3 para carbetos do tipo M23C6, aumentando-se esse efeito conforme se aumenta o teor de nióbio (DE ALMEIDA SOARES et al., 1992). Portanto, a exposição do aço à altas temperaturas e a adição de nióbio levam a precipitação secundária, resultando em precipitados mais finos e menos coalescidos quando comparado com a estrutura básica do aço HP sem a adição de nióbio, e assim, após certo tempo de trabalho e com a adição de nióbio na liga, pode-se obter grande estabilidade microestrutural em alta temperatura (NUNES et al., 2007) e consequentemente favorecendo a melhoria das propriedades mecânicas.
Devido a exposição do material a altas temperaturas, na faixa de 700 a 900°C, e o surgimento do efeito de envelhecimento, tem sido reportado por muitos pesquisadores (ALVINO, 2014; BARBABELA et al., 1991a; 1991b; DE ALMEIDA SOARES et al., 1992) a transformação do carbetos de nióbio (NbC) em uma nova fase, denominada fase “G”, que é composta de Ni16Nb6Si7 (POWELL; PILKINGTON; MILLER, 1988) . Essa fase foi detectada em associação com carbetos de cromo, no momento em que o carbono do NbC é expelido e o nióbio se liga com níquel e silício formando a fase “G” (BARBABELA et al., 1991a; POWELL; PILKINGTON; MILLER, 1988).
Em seu trabalho com transformações de fase pelo efeito do envelhecimento no aço, De Almeida Soares et al. (1992) resumem as transformações de fases devido aos efeitos de adição de nióbio e condições de envelhecimento, conforme Tabela 2, e sua detecção normalmente é notada com o uso de microsopia eletrônica de transmissão devido ao seu reduzido tamanho.
Tabela 2: Fases detectadas em diferentes ligas e condições de envelhecimento Liga Condição da liga 0%Nb A 0,69%Nb B 1,23%Nb C 1,97%Nb D Como fundida Cr7C3 Cr7C3 Cr7C3 - - - - Cr23C6 - NbC NbC NbC Envelhecida a 700°C por 1000h Cr7C3 ↓ Cr7C3 ↓ Cr7C3 ↓ - Cr23C6 ↑ Cr23C6 ↑ Cr23C6 ↑ Cr23C6 ↑ - NbC ↓ NbC ↓ NbC ↓ - G ↑ G ↑ G ↑ Envelhecidaa 900°C por 1000h Cr23C6 ↑ Cr23C6 ↑ Cr23C6 ↑ Cr23C6 ↑ - NbC ↓ NbC ↓ NbC ↓ - G ↑ G ↑ G ↑ Envelhecida a 1100°C por 1000h Cr23C6 ↑ Cr23C6 ↑ Cr23C6 ↑ Cr23C6 ↑ - NbC ↑ NbC ↑ NbC ↑
As setas indicam aumento de fase(↑) e diminuição da fase(↓).
Fonte: De Almeida Soares et al. (1992)
A Figura 10 apresentada por Barbabela et al. (1991b) mostra as quatro microestruturas das ligas mostradas detalhadas na Tabela 2 e ilustra o efeito significativo da precipitação de carbetos como efeito do aumento do teor de nióbio.
Figura 10: Efeito da precipitação de carbetos causado pela adição de Nióbio. a)0 %. b)0,69%. c)1,23%. d) 1,97%
O gráfico de barras da Figura 11 evidencia o predomínio da quantidade de carbetos do tipo Cr7C3 na liga não modificada com nióbio e, na medida em que se aumenta o teor de nióbio, a quantidade de carbetos de cromo primário diminui e aumenta-se a quantidade de carbetos de cromo secundário (Cr23C6) e de carbetos de nióbio (NbC). Então, a partir das análises destes resultados, conclui-se que são obtidas fases mais estáveis, nas quais, os carbetos de cromo primários, que tem maior fração volumétrica e tamanho, quando se tornam secundários, passam a ter menor fração volumétrica e proporcionando melhores resultados de propriedades mecânicas a altas temperaturas, como no caso da resistência a fluência, devido ao bloqueio de mecanismos de deformação por deslizamento de discordâncias e escalada (DE ALMEIDA SOARES et al., 1992).
Figura 11: Gráfico de barras mostrando a fração em peso de cada tipo de carbeto formado identificado por meio de difração de raio-X e análise química do material como fundido, considerando suas relações estequiométricas
Fonte: De Almeida Soares et al. (1992)
. . . O Ca eto de Ni io
Pode ser observado pela microestrutura dos materiais estudados por Barbabela et al. (1991b) que devido à adição de nióbio, liga D, haverá precipitação de carbetos em relação à liga A, onde não houve massiva precipitação de carbetos secundários na matriz, e sim ocorre a coalescência de carbetos na região interdendrítica, conforme ilustra a Figura 12:
Figura 12: Efeito da adição de Nióbio na precipitação de carbetos secundários na matriz do aço, a coalescência de carbetos na região interdendrítica. A) Aço HP básico; B) Aço HP modificado com 1,97% de Nb
Fonte: Barbabela et al. (1991b)
Tal efeito é causado pela adição de nióbio, que associado ao carbono gera um carbeto fortemente ligado de geometria cúbica de corpo centrado, onde micrografias óticas apresentadas por De Almeida Soares et al. (1992) mostram os carbetos primários exibindo uma morfologia de “Escrita Chinesa” que pode ser vista pela Figura 13, em que o parâmetro de rede encontrado neste tipo de carbeto foi de 0,47 nm. Após o envelhecimento da liga em 700 e 900ºC o NbC mostrou instabilidade em frente aos elementos Níquel e Silício, que estavam dissolvidos na matriz, e assim passaram a formar a “Fase G” (YAN et al., 2011). Após o envelhecimento, devido à instabilidade do carbeto de Nióbio em temperaturas entre 700 e 927°C, praticamente todos são transformados em fase G, podendo-se considerá-las como fases ricas em nióbio.
Figura 13: a)Sistema de carbetos de Nióbio primários exibindo uma morfologia de escrita chinesa no aço em estado bruto de fusão (Ribeiro, 2000), b) Detalhe da morfologia de escrita chinasa