Uma Contribuição para a Auto-Reparação de Aços em Serviço

Abstract

A auto-reparação de aços onde ocorrem falhas mecânicas pode ser uma realidade se se induzirem alterações fásicas cuja variação de volume consiga criar estados de tensão incompatíveis com a propagação das eventuais fissuras. O presente trabalho é uma contribuição para um melhor entendimento sobre a possibilidade de no caso de aços austeníticos com formação de martensite por deformação/tensão poderem ser reparados em serviço por ciclo térmico imposto, através da variação de volume devido à reversão parcial ou total de fases metaestáveis, austenite e martensite. Para alcançar tal objectivo e de modo a facilitar o estudo, optou-se por o limitar a 2D. Assim, foram depositados e caracterizados filmes finos de aço inoxidável austenítico sobre um substrato de ferro a, com e sem adição de azoto ou com níquel adicional de modo a obter fracções variáveis de fases CCC e CFC. Na verdade, ficou demonstrada a possibilidade de controlar por dopagem com nitrogénio ou níquel a quantidade de ferrite/martensite e austenite presente nos filmes finos. Além disso, posterior tratamento térmico, permite induzir alteração da relação austenite/ferrite e da orientação preferencial da austenite função do elemento utilizado como dopante. Os resultados são encorajadores para filmes finos de per si ou como espelho para aplicação em materiais 3D com efeitos em serviço auto-reparadores.

Abstract

Self-healing of steels where mechanical failures occur can be a reality if they induce phasic transformations whose volume variations can create stress states incompatible with the propagation of cracks. This work is a contribution to a better understanding, in the case of austenitic steels with formation of martensite by deformation/tension, of the possibility of in service repairing by thermal cycling, through the change in volume due to partial or total reversal of metastable phases, austenite and martensite. To achieve this objective and to facilitate the study, it was limited to 2D materials. Therefore, thin films of austenitic stainless steel were deposited and characterized on a substrate of iron a, with and without addition of nitrogen or additional nickel in order to obtain variable fractions of phases BCC and FCC. In fact, it was demonstrated the ability to control the amount of ferrite/martensite and austenite present in the thin films by doping with nitrogen or nickel. In addition, subsequent heat treatment, allows changes in the ratio austenite/ferrite and austenite’s preferred orientation to be induced, function of the doping element. The results are encouraging for thin films de per si or as a mirror for application on 3D materials with in service self-healing capability.