Corrosão Intergranular

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1 Corrosão Intergranular As regiões de Contorno de Grão são mais reativas que a Matriz. Contornos de Grão (CG): Impurezas Enriquecimento e/ou empobrecimento de elementos de liga Precipitação de fases Características: O processo de corrosão envolve o grão, que perde a ligação com a matriz. O processo corrosivo dissolve uma pequena massa, mas a perda de massa do material é relativamente grande, devido a perda (desprendimento) dos grãos envolvidos pela corrosão. 1

2 Exemplos: Fe em CG de Al (a segregação de Fe é catódica) Cr 23 C 6 em aços inoxidáveis (gera gradiente de Cr) CuAl 2 em ligas de Al (o CuAl 2 aumenta o LR, mas é catódico; com solubilização e têmpera, impede-se a CI mas diminui-se o LR) Al em ligas de Zn (o Zn é anódico) 2

3 Corrosão intergranular de ligas de alumínio somente ligas 2xxx, 5xxx e 7xxx são susceptíveis à corrosão intergranular nas ligas 2xxx e nas ligas 7xxx contendo cobre a corrosão intergranular é devida ao empobrecimento em cobre no contorno de grão nas ligas 5xxx a corrosão intergranular é devida à precipitação no contorno de grão de Mg 2 Al 3 que é anódico com relação à liga nas ligas 7xxx sem cobre a corrosão intergranular é devida à precipitação no contorno de grão de constituintes contendo Zn e Mg que são anódicos com relação à liga Fonte: Aula Prof. Stepahn Wolynec 3

4 Cabeçotes de liga de alumínio Um lote de cabeçotes de motor de automóvel, fundidos numa liga de alumínio, sofreu durante o armazenamento uma corrosão localizada caracterizada por pontos brancos. Um outro lote, fundido em mesma liga, estava isento desses pontos. Submetidos ao ensaio de corrosão intergranular, constatou-se que apenas o material do primeiro lote era susceptível a este tipo de ataque. Fonte: Aula Prof. Stepahn Wolynec 4

5 Corrosão intergranular na liga ER5356 utilizada na soldagem de chapas da liga de alumínio AA5052 de um tanque de ácido nítrico O tanque foi fabricado com a liga AA5052 (2,5% Mg), tendo a soldagem sido realizada com a liga ER5654 e em alguns trechos com a liga ER5356 (4,5%<Mg<5,5%). A solda sofreu corrosão intergranular, inclusive com perfuração do tanque, em soldas ER5356 que apresentavam teor de Mg da ordem de 6%, superior ao especificado. Corrosão da fase beta (Mg 2 Al 3 ) precipitada em contorno de grão. Fonte: Aula Prof. Stepahn Wolynec 5

6 Aços Inoxidáveis Austeníticos (Morfologia Sensitização) Aspecto Macro versus Micrográfico 6

7 Aços Inoxidáveis Austeníticos (Morfologia Sensitização) Aspecto Macro versus Micrográfico Referência: José Veríssimo - SENAI Trabalho para o Prof. Robson maio/

8 Aços Inoxidáveis Austeníticos (Morfologia Sensitização) Aspecto Macro versus Micrográfico Cordão de solda Região sensitizada Fonte: Aula Prof. Stepahn Wolynec 8

9 Aços Inoxidáveis Austeníticos (Morfologia Sensitização) Aspecto Macro versus Micrográfico Detalhe Corrosão intergranular num vaso de pressão de aço inoxidável AISI 304 Microestrutura Fonte: Aula Prof. Stepahn Wolynec 9

10 Cr 23 C 6 52x x6 = ,3%Cr (Cr,Fe) 23 C 6 52x x6 = %Cr Mecanismos de Corrosão Intergranular (originalmente para Aços Inoxidáveis, mas atende outras ligas). 10

11 Mecanismos de Corrosão Intergranular (originalmente para Aços Inoxidáveis, mas atende outras ligas). 11

12 Aços Inoxidáveis Austeníticos (Morfologia Sensitização) Micrografia óptica de aço inoxidável austenítico sensitizado mostrando corrosão intergranular. Aumento: 200x. SHREIR, p.1:38 (Fig 1.7). SHREIR, p.1:39 (Fig 1.8). Esquema da corrosão intergranular em aço SHREIR, p.1:39 (Fig 1.8). 12

13 Aços Inoxidáveis Austeníticos (Morfologia Sensitização) Tempo (min) Variação do teor de Cr através do contorno de grão de aço SHREIR, p.1:39 (Fig 1.8). Curva TTS do aço AISI 304 tratado a 1066 o C (HENTHORNE, In: MAGRI, M., Dissertação de Mestrado, EPUSP, 1995, p.25, Fig

14 Aços Inoxidáveis Ferríticos (Morfologia Sensitização) UNS S43000 aquecido a 1200 C e resfriado em óleo após Prática W. Aumento: 100x. Idem. Aumento: 1000x. Rogério Felipe Pires ABM

15 Aços Inoxidáveis Ferríticos (Morfologia Sensitização) UNS S43000 solubilizado a 1200 C e resfriado em água em MO após Prática W. Idem, em MEV após ataque com reagente Vilella (ácido pícrico + clorídrico + etanol). Carlos Augusto Serna Giraldo, ABM

16 Aços Inoxidáveis Ferríticos (Morfologia Sensitização) Microstructure of UNS S43000 after solution treatment at 1,160 C for 20 min. SEM. The precipitation of intergranular chromium carbides can be noted. Etchant: 0.5M H 2 SO 4. Esquema da corrosão intergranular em aço SHREIR, p.1:39 (Fig 1.8). PARONI, Alexandra Silvia Matheisen Sensitization and pitting corrosion resistance of ferritic stainless steel aged at 800 C. Corrosion, NACE, vol. 62, n. 11, p , November, ISSN

17 Aços Inoxidáveis Ferríticos (Morfologia Sensitização) Comparação entre curvas TTS dos aços AISI 304 e AISI 430 tratados a 1066 o C (HENTHORNE, In: MAGRI, Marcelo, Dissertação de Mestrado, EPUSP, 1995, p.25, Fig ) 17

18 Aços Inoxidáveis Ferríticos (Morfologia Sensitização) O coeficiente de difusão do Cr é ~100 vezes maior na ferrita. Todos os fenômenos controlados pela difusão do Cr ocorrem em menor tempo: precipitação, sensitização e recuperação. 18

19 Austeníticos: ASTM A262 Prática A Ensaios de imersão Ferríticos: ASTM A763 Prática W Ensaios de imersão Avaliação da Corrosão Intergranular EPR: Método Eletroquímico de Reativação Potenciodinâmica DL-EPR : trata-se de um ensaio potenciodinâmico com ciclo duplo. Curvas de polarização potenciodinâmica: 2 o. máximo de densidade de corrente anódica 19

20 Prática A e W Imersão: 2. Máximo de densidade de corrente anódica EPR Curvas de polarização anódica do ferro e cromo puro e de ligas binárias Fe-Cr em solução H 2 SO 4 a 25 C (COWAN II; TEDMON, 1973). [Carlos A. Serna Giraldo, Doutorado, 2006]. 20

21 Potencial (V ECS ) Potencial (V ECS ) Formas de atuação dos métodos de avaliação: Práticas A e W: determinam a presença ou ausência de fases ricas em Cr. O eletrólito e o potencial utilizados provocam-se a dissolução das fases ricas em Cr. Região de alto potencial (>1V). Imersão: determina a perda de massa após corrosão intergranular dissolve as regiões pobres em Cr. (Região acima do trecho ativo e início da passivação.) Curvas de Polarização: a i 2.max é proporcional à área empobrecida. EPR: determina o GS (Grau de Sensitização) através de parâmetro proporcional à relação: área empobrecida/área da matriz. 1,5 1 0,5 0-0,5-1 1,5 1 0,5 0-0, Densidade de corrente ( A / cm²) Densidade de corrente ( A / cm²) 21

22 Potencial (V ECS ) Potencial (V ECS ) Curvas de polarização potenciodinâmica: 2 o máximo de densidade de corrente anódica 1,5 1 0,5 0-0, ,5 1 0,5 0-0, Densidade de corrente ( A / cm²) Densidade de corrente ( A / cm²) Curva de polarização para o aço AISI 410 temperado a partir de 975 o C e revenido a 300 o C. Curva de polarização para o aço AISI 410 temperado a partir de 975 o C e revenido a 550 o C. 22

23 ASTM A262 Prática A - Austeníticos Step - Degraus Ditch - Vala 23

24 As fotos em MEV são do aluno José Veríssimo - SENAI Trabalho para o Prof. Robson maio/2008. Dual - Mista End grain pits Pites profundos nos contornos de grão Diferentes tipos de pites 24

25 ASTM A262 Prática A Austeníticos - Bruto de Fusão Ilhas de ferrita em matriz austenítica fundidos e soldas Valas interdendríticas 25

26 ASTM A262 Imersão - Austeníticos Desintegração intergranular de um aço inoxidável AISI 304 provocada por tratamento de sensitização de 30 min a 650ºC, após ensaio em solução ácida de sulfato de cobre. Fonte: Aula Prof. Stepahn Wolynec 26

27 Prática X da norma ASTM A763 - Ferríticos Ensaio de imersão em solução de ácido sulfúrico-sulfato férrico em ebulição. Aço UNS S43000 após Prática X. Tratamento térmico: 600 C 20 min. Observa-se a amplitude e profundidade das valas nos contorno de grão e ausência de grãos o que proporciona uma maior perda de massa e conseqüentemente, maior taxa de corrosão. [Carlos Augusto Serna Giraldo, Doutorado, 2006.] 28

28 Prática X da norma ASTM A763 - Ferríticos Ensaio de imersão em solução de ácido sulfúrico-sulfato férrico em ebulição. Precipitados Aço UNS S43000 após Prática X mostrando ataque geral no grão e uma rede continua de precipitados no contorno do grão (carbonetos e/ou nitretos de cromo). Tratamento térmico: 600 C 5 min. O GS pelo DL-EPR é maior do que o recuperado mas é bem menor do que o 1 máximo, a 10 min. [Carlos Augusto Serna Giraldo, Doutorado, 2006.] 29

29 GS = i r / i a = 1,67mV/s i r i a i r i a Diagrama esquemático do ensaio DL-EPR. (Carlos A. Serna Giraldo, Doutorado, MAJIDI, STREICHER, 1986). 30

30 Pote ncial (V EC S ) ,E-0 8 1,E-0 7 1,E-0 6 1,E-0 5 1,E-0 4 1,E-0 3 1,E-0 2 1,E-0 1 de ns idade de corre nte (ma /cm2) DL-EPR em 0,5M H 2 SO 4 para o aço UNS S43000 tratado a 550 C por 2 horas e morfologia após polarização. Observa-se ataque das regiões pobres em cromo. [Carlos Augusto Serna Giraldo, Doutorado, 2006.] 31

31 Referências Bibliográficas 1. SHREIR, L. L. Corrosion. 2a. ed. London. Newnes - Butterworths, p.1: MAGRI, Marcelo; ALONSO, Neusa. Métodos para avaliação da corrosão intergranular em aços inoxidáveis. Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP/Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, n. 95/009, p. 3. MAGRI, Marcelo. Corrosão intergranular em Aços Inoxidáveis. In: Métodos eletroquímicos para avaliação da sensitização do aço inoxidável martensítico AISI 410. Dissertação de Mestrado, Escola Politécnica - USP, 1995, 150p. Capítulo 2.3, p ALONSO-FALLEIROS, Neusa; MAGRI, M.; FALLEIROS, I. G. S. Intergranular corrosion in a martensitic stainless steel detected by electrochemical tests. Corrosion, NACE, vol. 55, n. 8, p , August,