Como mencionado nas seções 2.4.2 e 3.3.5, o acompanhamento da variação do fluxo de calor com a temperatura em diversas taxas de aquecimento permite analisar a cinética de precipitação e de reversão da martensita em aços maraging. As figuras 59 e 60 apresentam o fluxo de calor7 em função da temperatura para diversas taxas de aquecimento em aços maraging 300A e 350C.
Figura 59: Variação do fluxo de calor em função da temperatura para diversas taxas de aquecimento no aço maraging 300A.
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Essa é a nomenclatura mais usada na teoria de análises térmicas é fluxo de calor. Todavia, o termo equivalente em fenômenos de transporte seria taxa de transferência de calor por unidade de massa. Nesse sentido, o fluxo de calor, em análises térmicas, tem um sentido diferente daquele tradicionalmente definido na teoria de fenômenos de transporte.
Figura 60: Variação do fluxo de calor em função da temperatura para diversas taxas de aquecimento no aço maraging 350C.
Os dados de fluxo de calor mostrados nas figuras 59 e 60 evidenciam que os aços maraging possuem reações endotérmicas e exotérmicas durante o aquecimento, pois há variações do fluxo de calor medido que resulta no aparecimento de picos e vales. Para que as transformações de fase sejam analisadas de forma apropriada é necessário corrigir a linha de base do sinal de DSC. Tal procedimento também foi aplicado na análise de dados feita por Guo e coautores (2004) para um aço maraging 250.
As curvas de DSC dos aços maraging 300A e 350C com a linha da base corrigida são apresentadas nas figuras 61 e 62.
Figura 61: Variação do fluxo de calor corrigida em função da temperatura para diversas taxas de aquecimento no aço maraging 300A.
Figura 62: Variação do fluxo de calor corrigida em função da temperatura para diversas taxas de aquecimento no aço maraging 350C.
As figuras 61 e 62 mostram que tanto a precipitação de compostos intermetálicos quanto a reversão da martensita podem ocorrer em duas etapas. Estudos anteriores feitos por Carvalho e coautores (2013) e Kapoor e coautores (2003) mostraram a ocorrência de duas etapas para a reversão da martensita em aços maraging 300 e 350, o que foi atribuído à existência de dois mecanismos de transformação. Esses mecanismos são a reversão da martensita pela difusão de elementos de liga e a reversão da martensita para austenita por mecanismos de
cisalhamento similares à transformação martensítica, ocorrida durante o resfriamento.
Carvalho e coautores (2013) também observaram em experimentos de dilatometria que a proporção dos elementos de liga nos aços maraging podem influenciar nessa divisão em duas etapas. Aços maraging que contenham maiores teores de cobalto, por exemplo o aço maraging 350 em relação ao aço maraging 300, possuem uma maior tendência de apresentar uma única etapa. Esse mesmo comportamento pode ser observado nas figuras 61 e 62. O aço maraging 300A tem uma divisão em duas etapas para todas as taxas de aquecimento entre 10 e 50 °C/min, enquanto o aço maraging apresenta esse comportamento apenas para taxas de aquecimento de 10 a 30 °C/min.
Guo e Sha (2004) também analisaram a ocorrência de transformações de fase durante o aquecimento para um aço maraging 250. Entretanto, eles analisaram a reversão da martensita apenas no intervalo entre 600 e 730 °C, o que não tornou possível a análise da reversão da martensita como um todo. Dessa maneira, o foco da análise deles foi o estudo da cinética de reversão pelo mecanismo de difusão. Carvalho et al. (2013) e Kapoor et al. (2003) observaram que a reversão da martensita pode ocorrer até temperaturas em torno de 800 °C, o que evidencia a consistência dos resultados obtidos com estudos anteriores.
As figuras 61 e 62 mostram também que a reação de precipitação pode ocorrer em duas etapas nos aços maraging 300A e 350C. Estudos anteriores realizados por Kapoor et al. (2003) e Carvalho et al. (2013) não evidenciaram por meio de dilatometria a ocorrência de duas etapas de precipitação em aços maraging 300 e 350; possivelmente, em virtude da precipitação de compostos intermetálicos causar uma pequena distorção de até 0,08% na amostra, impossibilitando a detecção da precipitação em seus estágios iniciais. Guo e coautores (2004) também não detectaram a separação em dois estágios em experimentos com DSC para o aço maraging 250, o que ocorreu devido à menor concentração de cobalto no aço maraging 250 quando comparado aos aços maraging 300 e 350.
As figuras 63 e 64 apresentam a influência da taxa de aquecimento nas temperaturas de precipitação e reversão da martensita nos aços maraging 300A e 350C. A figura 63 mostra que a temperatura de início de precipitação do estágio 1 (PS1) é menor para o aço maraging 350C do que o aço maraging 300A devido ao maior teor de cobalto que diminui a solubilidade do molibdênio (PETERS, 1968;
CARVALHO, 2012). Já o início da segunda etapa da precipitação ocorre em temperaturas mais baixas para o aço maraging 300A, em relação àquelas verificadas para o aço maraging 350C. Sha et al. (1993a) observaram em um aço maraging 300 que o molibdênio tem uma difusão mais lenta do que o observado para o titânio. Vale ressaltar que não foi possível obter as temperaturas de transformação para a primeira etapa para o aço maraging 300, para a taxa de aquecimento 10 e 20 °C/min. A figura 63 mostra também que as temperaturas de transformações aumentam com a taxa de aquecimento devido à natureza difusional da reação de precipitação.
Figura 63: Variação das temperaturas de precipitação para diversas taxas de aquecimento nos aços maraging 300A e 350C.
A figura 64 apresenta as temperaturas de início e término da reversão da martensita para os aços maraging 300A e 350C em diversas taxas de aquecimento.
Figura 64: Variação das temperaturas de reversão da martensita para diversas taxas de aquecimento nos aços maraging 300A e 350C.
A figura 64 mostra que a temperatura apresenta comportamento crescente com o aumento da taxa de aquecimento. Além disso, a análise comparativa dos aços maraging 300A e 350C são influenciadas pelo teor dos elementos de liga. O cobalto tem o papel de retardar a reversão da martensita, o que explica as maiores temperaturas de reversão para o aço maraging 350C em relação ao aço maraging 300A. Peters (1968) observou que maiores teores de cobalto em ligas de aços maraging levam à formação de uma menor fração volumétrica de austenita.
Nas figuras 65 e 66 são apresentados os diagramas CHT dos aços maraging 300A e 350C elaborados com base nas temperaturas de transformações de fase das figuras 63 e 64.
Figura 65: Diagrama CHT das transformações de fase no aço maraging 300A.
Figura 66: Diagrama CHT das transformações de fase no aço maraging 350C.
As figuras 65 e 66 ilustram como as transformações de fase ocorrem nos aços maraging 300A e 350C. Até a temperatura de P1S, a martensita α’ está supersaturada em elementos de liga. Entre as temperaturas P1S e P1F, há a formação dos primeiros precipitados na microestrutura martensítica. Já no intervalo entre P2S e P2F ocorre a formação de outros tipos de precipitados, denotado por precip2. Por fim, entre as temperaturas de reversão da martensita AS e AF, há a reversão da martensita e formação de outros precipitados em relação àqueles presentes no intervalo P2S e P2F, denotado por precip3. Por fim, antes que a
martensita seja totalmente transformada em austenita, há a dissolução dos precipitados tipo 3 e, em seguida, a reversão da martensita é completada.
4.2.2 Análise cinética por meio do método de Kissinger pela máxima taxa de