Esta tese tem por objetivo avaliar a incerteza de medição no ensaio de fadiga do aço inoxidável AISI 316L em corpos de prova instrumentados ensaiados em temperatura ambiente em três níveis de rugosidade. Para isso, foi utilizado o método matemático de Monte Carlo para calcular o valor da incerteza com base nas variáveis de entrada. Para atingir esse objetivo foram realizados diversos ensaios de fadiga utilizando um número de corpos de prova suficientes para garantir confiabilidade estatística conforme norma ASTM E739-10 (ASTM, 2010), a uma frequência de ensaio de 20 Hz e razão de carregamento de 0,1. Nesta etapa 36 corpos de prova foram divididos em três grupos com valores de tensão 480, 500 e 520 MPa com três níveis de rugosidade distintos. Para o desenvolvimento do modelo matemático, cada fonte de incerteza teve distribuição de probabilidade determinada com base no comportamento estatístico característico de cada variável. Sendo assim, a partir de um modelo matemático desenvolvido foi possível determinar incerteza de medição do valor da tensão corrigida e do n° de ciclos, com uso do software Matlab®. Os resultados de incerteza de medição foram comparados aos valores obtidos pelo método Kragten, mostrando valores semelhantes entre os dois métodos matemáticos. / This thesis aims to evaluate the measurement uncertainty in the fatigue test of AISI 316L stainless steel in instrumented specimens tested at room temperature in three levels of roughness. For this, the mathematical method of Monte Carlo was used to evaluate the value of uncertainty based on the input variables. To achieve this goal several fatigue tests using a number of specimens sufficient to ensure statistical reliability according to ASTM E739-10 (ASTM, 2010) at test frequency of 20 Hz and stress ratio of 0.1 were tested. In this step 36 specimens were divided into three stress values of 480, 500 and 520 MPa with three different levels of roughness. For the mathematical development, each source of uncertainty probability distribution was initially determined based on the statistical behavior characteristic of each variable. A mathematical model was derived to determine the uncertainty of the stress value and number of cycles, using the Matlab® software. The combined uncertainty of results were compared to values obtained by Kragten method, showing similar values between the two mathematical methods.

A microestrutura típica dos aços inoxidáveis duplex (AID) e superduplex (AISD) proporciona uma excelente combinação de resistência à corrosão e propriedades mecânicas. Como resultado, os AID e AISD possuem aplicações na indústria do óleo e gás, papel e celulose, química, petroquímica e geração de energia. Neste trabalho, foi realizado um estudo com o objetivo de analisar a influência de diferentes frações volumétricas das fases ferrita (d) e austenita (g) nas propriedades mecânicas do aço UNS-S32760. Inicialmente foi realizado um estudo termodinâmico-computacional, a fim de acompanhar a evolução das fases em termos de quantidade e composição química no intervalo de temperaturas compreendido entre 1050°C e 1150°C. Após as simulações termodinâmicas, foi realizada a caracterização mecânica e metalúrgica do aço em estudo. Assim, tendo por base as simulações termodinâmicas e objetivando-se analisar a evolução das fases ferrita e austenita, foram realizados tratamentos isotérmicos em diferentes tempos e temperaturas. Para tanto, fez-se uso (i) do software de simulação termodinâmica FactSage v. 6.4, (ii) técnicas metalográficas e DRX e, (iii) de uma máquina de ensaios universal. Os resultados mostraram que as frações volumétricas das fases ferrita e austenita são função do tempo e temperatura empregados e indicaram, também, forte correlação entre a morfologia e distribuição das fases e as propriedades mecânicas do aço inoxidável superduplex UNS-S32760. / The typical microstructure of duplex (DSS) and superduplex (SDSS) stainless steels provides an excellent combination of corrosion resistance and mechanical properties. As a result, DSS and SDSS have applications in the oil and gas industry, pulp and paper, chemical, petrochemical and power generation. In this work, a study was conducted in order to analyze the influence of different volume fractions of ferrite and austenite phases on the mechanical properties of UNS-S32760 steel. Initially a computational thermodynamic study was conducted in order to follow the phase evolution in terms of amount and chemical composition in the temperature range between 1050°C and 1150°C. After the thermodynamic simulation, the mechanical and metallurgical characterization of the steel under study were carried out. Thus, based on the thermodynamic simulations and aiming to study the development of ferrite and austenite phases, isothermal treatments were performed at several time span and temperature. Consequently, (i) the thermodynamic simulation software FactSage v. 6.4, (ii) metallographic techniques and XRD and, (iii) a universal testing machine were use. The results showed that the volume fraction of ferrite and austenite phases are a function of the time and temperature and also indicated a strong correlation between morphology and phase distribution and the mechanical properties of superduplex stainless steel UNS-S32760.

No Rio Grande do Sul opera uma planta piloto que incinera resíduos do setor coureirocalçadista; o processo de gaseificação e combustão gera uma cinza contendo alto teor de cromo (~55% Cr2O3). O objetivo do presente trabalho foi avaliar a possibilidade de aproveitamento do cromo da “cinza de couro” na produção de aço inoxidável (no reator Forno Elétrico a Arco), utilizando-se como ferramenta a Termodinâmica Computacional. Inicialmente fez-se um estudo sobre os fundamentos termodinâmicos dos sistemas envolvidos. Partiu-se de sistemas simples, com grau crescente de complexidade, avaliando-se a possibilidade de redução do Cr2O3(s) presente na cinza. Após esse estudo, foram realizadas simulações. Nas proporções analisadas, os resultados mostram que não acontece incorporação de cromo ao banho com a adição da cinza, na temperatura de 1600 ºC, pois a escória é saturada em cromo. Na temperatura de 1700 ºC é possível a adição de certa quantidade de cinza, mas, no entanto, sob condições muito especiais, e com baixo rendimento (no melhor resultado obtido, apenas 6% do cromo adicionado através da cinza de couro é incorporado à fase banho). Verificou-se ainda que variar a basicidade da escória causa efeito bastante significativo no retorno de cromo ao banho. Se a cinza de couro for adicionada a um sistema escória-banho que inicialmente contém pouco cromo (é o caso de aços baixa liga), a maior parte do cromo adicionado é incorporada ao banho. Ou seja, adicionar Cr2O3(s) em escória de aços que tem como especificação baixos teores de cromo resulta em melhor aproveitamento do cromo da cinza. Quanto ao sistema CaO-SiO2-CrOx-MgO , verificou-se que a existência de magnésio leva à formação de picrocromita (MgO.Cr2O3), fase de difícil redução pelo silício. Adicionando-se ainda alumina a esse sistema, não se observaram mudanças significativas. / In Rio Grande do Sul State (Brazil) has been working a pilot plant that burns footwear leather waste. The gasification/combustion process generates an ash with high chromium content (~55% Cr2O3). The aim of this work was to evaluate the possibility of using the “leather ash” in the stainless steel production (in the Eletric Arc Furnace), with the aid of computational thermodynamics. The thermodynamic fundamentals of the involved systems were investigated. The possibility of reduction of the Cr2O3(s) present in the ash was evaluated starting at simpler systems, with increasing degree of complexity. After this preliminary study was done, the simulations were carried through. The results showed that incorporation of chromium to the bath by ash addition does not happen in the temperature of 1600ºC, since the slag is saturated in chromium. In the temperature of 1700ºC, it is possible the addition of certain amount of ash, however with low income (in the best result, only 6% of chromium added through the leather ash was incorporated to the bath). It was showed that slag basicity causes a significant effect in the return of chromium to the bath. If the leather ash is added to a slag-metal system which does not contain chromium, or which contains only a low quantity of chromium, the majority of the added chromium will be incorporated to the bath. Thus, Cr2O3(s) addition can be carried out for the production of another kinds of steel (with lower chromium content). It has been verified that magnesium leads to the picrochromite (MgO.Cr2O3) formation; for this phase, the reduction by silicon is not possible. Adding aluminium to the slags results in no significant changes observed.

Neste trabalho foram desenvolvidos procedimentos de soldagem pelo processo GMAW (CCC e Pulsado) para o aço inoxidável superduplex UNS S32760. Esta pesquisa justifica-se pelo fato de que o desempenho dos aços duplex/superduplex pode ser severamente afetado pelas alterações metalúrgicas causadas pelos ciclos térmicos impostos durante a soldagem. Sendo assim, é constante a busca pelo desenvolvimento de processos de soldagem e procedimentos que mantenham as propriedades mecânicas e de resistência à corrosão em patamares que atendam os requisitos cada vez maiores da indústria petroquímica. O objetivo deste trabalho é avaliar a resistência à corrosão do aço inoxidável superduplex UNS S32760 soldado pelo processo GMAW, empregando transferência metálica por Curto Circuito Controlado na raiz e Pulsada nos passes de enchimento e acabamento, sob três diferentes misturas gasosas (Ar-He-CO2, Ar-N2-CO2 e Ar puro). Também foi analisada a influência de diferentes condições de acabamento na solda de raiz (raiz como soldada, escovada, passivada e usinada) no ensaio de corrosão por pite. Foram realizados ensaios de corrosão segundo a norma ASTM G-48 e ensaios para a obtenção da Temperatura Crítica de Pite (CPT) segundo a norma ASTM G-150. Para melhor avaliar e discutir os resultados dos ensaios de corrosão foi realizado a quantificação de fases (contagem de ferrita/austenita), por microscopia ótica, além de avaliação da tenacidade por meio de ensaio Charpy. Os resultados mostraram que o processo GMAW não convencional, apesar do seu uso ainda estar bastante incipiente na indústria petroquímica, pode suprir a necessidade de um processo de alta produtividade com baixa energia de soldagem capaz de produzir juntas metalurgicamente adequadas. A preparação da superfície afeta diretamente os resultados no ensaio de corrosão, sendo o melhor acabamento (usinado) mais benéfico à resistência à corrosão. / In this work, welding procedures were developed using the GMAW (CCC and Pulsed) process for the UNS S32760 superduplex stainless steel. This research is justified by the fact that the performance of the duplex/superduplex steels can be severely affected by metallurgical changes caused by thermal cycling imposed during welding. So, its constant the search of the development of process and procedures to maintain the mechanical properties and corrosion resistance at levels that meet the increasing requirements of the petrochemical industry. The objective of this job was the evaluate the corrosion resistance of superduplex stainless steel UNS S32760 welded the GMAW process, using controlled short circuit metal transfer for the root and pulsed arc for the filling and capping runs under three different shielding gás (Ar-He-CO2, Ar-N2-CO2 and Ar). Also analyzed the influence of different finishing conditions of the weld root (as welded, brushed, pickled and machined) in the pitting corrosion test. Corrosion tests were performed according to ASTM G-48 and testing for the obtaining of critical pitting temperature (CPT) according to ASTM G-150. To better evaluate and discuss the results of corrosion tests was performed to quantify phases (counting the ferrite / austenite), by optical microscopy, and valuation of toughness by Charpy test. The results showed that non conventional GMAW process, although its use still to be quite incipient in petrochemical industry, it can supply the need of a process of high productivity with low heat input capable to produce committees appropriate metallurgy. The preparation of the surface directly affects the results in a corrosion test, being the best finish (machined) better resistance to corrosion.

A qualidade e a segurança dos produtos fabricados pelas indústrias de alimentos ficam comprometidas quando bactérias aderem e se multiplicam nas superfícies dos equipamentos utilizados na produção de alimentos. O aço inoxidável AISI (American Iron and Steel Institute) 304 e AISI 316 são os mais utilizados na fabricação de diversos tipos de equipamentos e utensílios para as indústrias de alimentos, sendo que muitos deles contêm soldas entre as junções de suas diferentes partes. Alguns pesquisadores relacionam a presença destas soldas à rugosidade e à dificuldade de higienização e consequente adesão microbiana nestas estruturas. No entanto, atualmente, existem poucos trabalhos que estudam o processo de adesão microbiana em soldas. O presente trabalho teve como objetivo investigar a adesão de um patógeno alimentar Gram-negativo (Salmonella Enteritidis) e um Grampositivo (Listeria monocytogenes) em aços inoxidáveis e em soldas MIG (Metal Inert Gas) e TIG (Tungsten Inert Gas); avaliar a influência da topografia e rugosidade dos materiais e a hidrofobicidade das superfícies e das células no processo de adesão; determinar a energia livre de interação e a energia de adesão entre as células e as superfícies e, por fim; estudar o efeito da modificação da superfície dos aços inoxidáveis através de nitretação a plasma na adesão de S. Enteritidis e L. monocytogenes. Os resultados mostraram que não houve diferença significativa (p > 0,05) entre o número de células aderidas às superfícies dos dois tipos de soldas e dos dois aços inoxidáveis para ambas as bactérias e indicaram que não houve correlação entre a adesão e a hidrofobicidade e a rugosidade das superfícies. O tratamento de nitretação a plasma foi capaz de alterar as superfícies dos aços inoxidáveis, reduzir a adesão bacteriana e, portanto, mostra-se como uma promissora tecnologia para prevenção da adesão microbiana. / The quality and safety of products manufactured by food industry are threatened when bacteria attach to and grow on surfaces of equipment used in food production. The stainless steel AISI (American Iron and Steel Institute) 304 and AISI 316 are the most various types used in the manufacture of equipment and utensils for the food industries. Many of these equipments contain welds between its different parts. Some researchers related the presence of these welds to increase the roughness and the difficulty of cleaning, and consequently microbial adhesion occures in these structures. However, currently, there are few researchers that study the process of microbial adhesion in welds. The present study aimed to investigate the adhesion of a Gram-negative (Salmonella Enteritidis) and Gram-positive (Listeria monocytogenes) food pathogens in stainless steels and MIG (Metal Inert Gas) and TIG (Tungsten Inert Gas) welds; evaluate the influence of topography and roughness of the materials and the hydrophobicity of the material surfaces and cells in the attachment process and determine the free energy of interaction and adhesion energy between cells and surfaces; and finally, also to evaluate the effect of plasma nitriding surface modification of stainless steels on the adhesion of S. Enteritidis and L. monocytogenes. The results showed that there is no significant difference (p > 0.05) between the numbers of cells attached to the surfaces of welds and stainless steel for both bacteria and indicated that there was no correlation between adhesion and hydrophobicity and roughness of surfaces. The plasma nitriding treatment was able to modify the surfaces of the stainless steel reducing bacterial adhesion and therefore there is demonstrated a promising technology for preventing microbial adhesion.

Este trabalho teve como objetivo caracterizar microestruturalmente a solda em chapa espessa utilizando a técnica de soldagem por fricção FHPP (Friction Hydro Pillar Processing). Para o estudo em questão foi escolhido soldar uma chapa base de aço inoxidável dúplex UNS S31803 com pino consumível de mesmo material e de aço inoxidável austenítico UNS S31673. O estudo foi realizado através de análise da seção longitudinal das soldas. Foram realizadas análises da macroestrutura e da microestrutura, assim como perfis de microdureza e quantificação de fases. Verificou-se significativa diferença na quantidade de material escoado, microestrutura formada e no equilíbrio quantitativo de fases entre as amostras soldadas. / This study aimed to characterize the microstructural welding thick plate using the technique of friction welding called Friction Hydro Pillar Processing (FHPP). For the study in question was chosen weld a base plate UNS S31803 duplex stainless steel with pin even consumable material and austenitic stainless steel UNS S31673. The study was conducted through analysis of the longitudinal section of the welds. Analyses of the macrostructure and microstructure, as well as microhardness profiles and quantification of phases. There was a significant difference in the amount of material disposed of, microstructure formed and balance of quantitative phase.

O presente estudo analisa dois tipos de aços inoxidáveis, o Austenítico AISI 316L e o Duplex AISI 318, para a fabricação de biorreatores. Esses aços possuem propriedades físicas e químicas que podem suprir as necessidades de resistências mecânicas e anticorrosivas dos ambientes dos biorreatores anaeróbicos. Para comparar os dois tipos de aço, foram feitos testes das propriedades mecânicas e químicas antes e depois da exposição ao ambiente de biorreação. Um protótipo de biorreator foi projetado no software Autodesk Inventor 2013 e construído com uma das ligas metálicas em estudo, o aço AISI 316L, criando um ambiente favorável aos testes de campo. Para tal utilizou-se processos de conformação e união de chapas por rebitagem e soldagem. As amostras dos aços para os testes mecânicos e de corrosão foram preparadas e inseridas no biorreator onde permaneceram por 14 meses. Os resultados dos ensaios mostraram que não houve alterações significativas nas propriedades mecânicas dos aços Duplex, porém as amostras de aço Austenítico apresentaram aumento na tensão de escoamento, na tensão limite de resistência e no módulo de elasticidade, demonstrando aumento na rigidez do material após a biorreação. Quanto às propriedades anticorrosivas os resultados apresentam uma leve vantagem do aço Duplex AISI 318 em relação ao Austenítico AISI 316L. Em relação à construção, os aços Austeníticos, por serem mais dúcteis, possuem melhor conformação; o Duplex AISI 318, por ter maior resistência mecânica, possibilita a construção com chapas mais finas, o que acarreta em redução de peso final do biorreator. O aço AISI 318 apresenta maior estabilidade nas propriedades mecânicas do que o AISI 316L. A relação favorável de custo-benefício da aplicação dos aços inoxidáveis na construção de biorreatores anaeróbios é comprovada pelas plantas de produção de biogás existentes em várias partes do mundo, principalmente na Europa. / The present study analyzes two kinds stainless steel, the Austenitic AISI 316L and the Duplex AISI 318 for manufacturing bioreactors. These kinds of stainless steel have the physical and chemical properties to meet the need the anticorrosive and mechanical resistances from the anaerobic bioreactors environments. Before and after the exposition to the bioreaction environment, both kinds of stainless steel were compared by testing their mechanical and chemical properties. A prototype bioreactor was designed in Autodesk Inventor 2013 software and built with on of the alloys in study, the AISI 316L, creating a favorable environment for fielding testing. For this purpose, we used the processes of forming and joining the plates by riveting and welding. The stainless steel samples for the mechanical and corrosion tests were prepared and placed in the bioreactor and they stayed there for fourteen months. Results show that there weren't significant changes in the mechanical properties of Duplex steel. However, Austenitic steel samples showed an increase in yield strength, resistence limit and in the elastic modulus, demonstrating an increase in the stiffness of the materials after bioreaction. The results show that there were not significant changes in mechanical properties, as the corrosive properties, results show a slight advantages of Duplex 318 compared to Austenitic AISI 316L. Regarding the construction, the Austenitic steel has better conformation, because it is more ductile and the Duplex steel has greater mechanical resistance and it enables the construction with thinner plates. Thus, the bioreactor becomes lighter. The AISI 318 steel has higher stability in mechanical properties than AISI 316L. The cost-benefit of the application of stainless steel in the construction of anaerobic bioreactors is proven by production plants of biogas worldwide, mainly in Europe.

Este trabalho analisa o efeito da adição de boro ao aço inoxidável austenítico 316L como um aditivo da sinterização no processo de metalurgia do pó. O efeito do B foi investigado em termos da densificação, microestrutura, dureza, resistência à oxidação e ao desgaste. Os pós de 316L foram misturados com 0,6% e 0,8% em massa de boro, compactados unixialmente a 800 MPa e sinterizados em atmosfera de argônio, a uma taxa de 10°C.min-1 na temperatura de 1240°C durante 30 min. A microestrutura e as fases cristalinas das amostras sinterizadas foram avaliadas por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS) e difração de raios X (DRX) utilizando o método de refinamento Rietveld. A técnica de calorimetria diferencial exploratória (DSC) foi realizada para estudar o comportamento das amostras de 316L com e sem adição de boro, nos estados sólido e líquido. A macrodureza das amostras sinterizadas foi medida na escala Vickers e a microdureza das fases formadas foi medida por meio de ensaios de indentação instrumentada. A composição química dos óxidos formados nas amostras de 316L com e sem adição de boro após os ensaios de oxidação cíclica nas temperaturas de 800°C, 900°C e 1000°C foram determinados por EDS e DRX. O coeficiente de atrito e o coeficiente de desgaste específico das amostras sinterizadas foram determinados por meio do ensaio de deslizamento alternado e os mecanismos de desgastes foram investigados por meio das técnicas de MEV-FEG e EDS. A adição de boro no 316L resulta em uma reação eutética entre o boro e a matriz austenítica do 316L. Os resultados de EDS e DRX revelaram a formação de dois boretos do tipo M2B ricos em Fe, Cr e Mo, (Fe,Cr)2B e (Cr,Mo)2B, provenientes da reação eutética, os quais se concentraram principalmente no contorno dos grãos austeníticos. A formação dos boretos do tipo M2B favoreceu a densificação, através da fase líquida formada durante a sinterização e promoveu o aumento da dureza, da resistência à oxidação e ao desgaste do aço inoxidável austenítico 316L. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES / This work analyses boron additions to AISI 316L austenitic stainless steels, as a sintering additive in the powder metallurgy process. The effect of boron addition was investigated in terms of densification, microstructure, hardness, oxidation resistance and wear behavior. Samples were prepared with 0.6 wt.% and 0.8 wt.% of boron, pressed to 800 MPa and sintered under argon atmosphere. Sintering cycle involved heating up to the sintering temperature of 1240°C, at a rate of 10°C.min-1, holding at this peak temperature for 30 min. Microstructure of the sintered bodies was examined by field emission scanning electron microscopy (FESEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction (XRD), using Rietveld refinement. Differential scanning calorimetry (DSC) was used to study the behavior of both the free and boron-containing 316L samples at solid and liquid states. The Vickers hardness of sintered samples was assessed. Microhardness was evaluated using instrumented indentation. The oxide chemical composition of 316L without and containing boron samples, after cyclic oxidation at 800°C, 900°C and 100°C, was determined by EDS and XRD. The friction coefficients and specific wear coefficient of sintered samples were determined by reciprocating sliding and the wear mechanisms by FESEM and EDS. Boron addition to AISI 316L steel resulted in an eutectic reaction between the austenitic matrix and boron. EDS and XRD results revealed the formation of (Fe,Cr)2B and (Cr,Mo)2B borides, from eutectic reaction, which were concentrated mainly in intergranular sites. The formation of M2B borides favored material densification through the development of a liquid phase during sintering, and promoted an increase in hardness, oxidation and wear resistance of AISI 316L steel.

Orientadores: Paulo Roberto Mei, Marcelo Martins / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T16:54:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ritoni_Edson_M.pdf: 17028449 bytes, checksum: ff3c80af25659fb887c45f05f84c0a74 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os aços inoxidáveis duplex são assim designados por apresentarem duas fases em sua microestrutura; a ferrita e a austenita. Para estudo foram selecionados dois aços inoxidáveis fundidos de acordo com as normas ASTM A890/A890M Gr. 1A (CD4MCu) e ASTM A890/890M Gr. 1B (CD4MCuN). O que difere estes dois aços inoxidáveis duplex é a presença do nitrogênio na composição química do CD4MCuN. O nitrogênio é um elemento fortemente austenitizante, o que favorece a formação desta fase neste aço, e faz com que as porcentagens das fases fiquem balanceadas em, aproximadamente, 50%. No aço inoxidável duplex que não contém nitrogênio há um desbalanceamento a favor da ferrita, que pode atingir valores em torno de 70% e como a austenita é responsável pela tenacidade neste aço, o mesmo não apresenta bons resultados nos ensaios de impacto. Um fator que pode favorecer o aumento de fase ferrita na microestrutura final é a temperatura de solubilização que, quanto mais elevada, maior será a fração volumétrica de ferrita. Com o interesse de avaliar a influência da temperatura de solubilização sobre a fração volumétrica das fases, foram realizados tratamentos térmicos de solubilização em temperaturas de 1050, 1100 e 1150 ºC por 2 horas, seguido de resfriamento em água. Para medir e comparar as propriedades mecânicas entre os dois aços foram realizados ensaios de impacto Charpy na condição solubilizado a 1100 ºC, em temperaturas de -195 a +120 ºC variando de 20 em 20 ºC e também ensaios de tração à temperatura ambiente. Na matriz ferrítica da microestrutura bruta de fundição destes aços, foram observados muitos precipitados ricos em cobre, caracterizados como Cu3N e Cu3,8Ni através de microscopia eletrônica de transmissão. A fração volumétrica de ferrita, aumentou com o aumento da temperatura de solubilização para os dois aços, porém a variação foi maior para o aço sem nitrogênio. O aço contendo nitrogênio apresentou maior energia média absorvida ao impacto (84J) e menor temperatura de transição dúctil para frágil (-70 ºC) quando comparado com 73 J e -35 ºC apresentados pelo aço sem nitrogênio, levando em consideração que o critério adotado foi o da energia média. Além disso, maior limite de resistência e alongamento apresentou o aço nitrogenado nos ensaios de tração. Com base nestes resultados, fica evidenciado o aumento na tenacidade destes aços proporcionado pela presença do nitrogênio. / Abstract: The duplex stainless steel has this name due the two different phases found in its microstructure; ferrite and austenite. To develop this research was selected two similar duplex steel, with and without nitrogen. One of then is the ASTM A890/A890M Gr. 1A (CD4MCu) and the other is the ASTM A890/890M Gr. 1B (CD4MCuN). Nitrogen is a strong austenitizing element witch favors the formation of this phase in this type of steel and allows the phase balance by, approximately, 50%. Duplex stainless steel that don't has nitrogen presents an unbalance between ferrite and austenite, favoring the ferrite formation that can reach values around 70% that makes the steel brittler and with lower toughness properties related to the same steel with nitrogen addition. One factor that may increase the ferrite phase in the final microstructure is the temperature of the solubilization; as higher it is, higher is the ferrite percentage. In the interest of measure influence of the solubilization temperature, solution heat treatments were performed at temperatures of 1050, 1100 and 1150 ºC during 2 hours, followed by water cooling. To measure and compare the toughness between both duplex stainless steel, with and without nitrogen, Charpy impact test was performed in the solubilized condition at 1100 ºC, with test temperature ranging from -195 to +120 ºC, in steps of 20 ºC. In the ferrite matrix of the microstructure as cast, were observed many precipitated rich in cooper, identified as Cu3N e Cu3,8Ni by transmission electronic microscopy. The ferrite content increased with solubilization temperature increase for both steel, however the variation was higher to the nitrogened steel. The nitrogened steel showed bigger energy absorbed in the impact (84 J) and smaller transition temperature of ductile to brittle fracture (-70 ºC), when compared with 73 J and 35 ºC showed for the steel without nitrogen. Moreover, higher tensile strength and elongation showed the nitrogened steel on tensile test. Based on these results, it is evident the increase in toughness of these steels provided by the presence of nitrogen. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T20:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeixeiraFilho_Fernando_D.pdf: 16227324 bytes, checksum: 1e8eaf8a048f169a1964f67a6dd9bcce (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O aço inoxidável endurecível por precipitação apresenta elevada resistência mecânica e à oxidação, tendo amplo campo de aplicações, em especial, na indústria aeronáutica. O presente trabalho avaliou a influência da utilização de fluido de corte no fresamento do aço inoxidável endurecível por precipitação 15-5PH (UNS S 15500), utilizando ferramenta de metal duro recoberta com TiAIN, nas operações de desbaste e acabamento. Foram realizados ensaios de desbaste e de acabamento, variando-se a classe da ferramenta de metal duro (M20-M40 e M30M40), a velocidade de corte (100 e 120 m/min nos ensaios de acabamento e 120 e 140 m/min nos ensaios de desbaste), as condições de lubrificação/refrigeração (sem fluido, aplicação de emulsão interna e externamente à ferramenta) e a concentração do fluido de corte na emulsão (7% e 12%). Finalmente, foram realizados ensaios adicionais, para efeito comparativo, com aplicação de fluido de corte integral em mínima quantidade de fluido (35 ml/h) e também em baixa vazão (250 ml/min). Foram medidos o desgaste e a vida da ferramenta, a potência consumida e a rugosidade da peça. A análise dos resultados permitiu concluir que a usinagem sem fluido de corte apresentou maior vida da ferramenta, quando comparada com a condição com emulsão, tanto para desbaste quanto para acabamento. A aplicação de mínima quantidade de fluido proporcionou uma vida maior que na condição sem fluido. A utilização de fluido integral causa uma diminuição na potência consumida, mesmo que a vazão deste fluido seja mínima como a que se tem quando se usa a técnica MQF. Mas a principal contribuição do trabalho é que a condição com baixa vazão de óleo integral apresentou a maior vida de ferramenta dentre todas as condições de refrigeração/lubrificação testadas, demonstrando que houve o efeito lubrificante do fluido, com redução da potência consumida / Abstract: The preciptation hardenable stainsless steel presents high mechanical strength and corrosion resistance, having a wide application field, specially in the aerospace industry. The present work evaluated the influence of cutting fluids in the 15-5PH stainless steel milling, using carbide tools, TiAIN coated. Experiments were carried out for roughing and finishing operations, varying the carbide tool c1ass (M20-M40 and M30-M40), the cutting speed (100 and 120 m/min for finishing operation and 120 and 140 m/min for roughing operation), the lubri-cooling conditions (without cutting fluid, internal and external emulsion application) and the emulsion concentration (7% and 12%). Finally, additional experiments were carried out, for comparison effects, with neat oil application with minimum quantity of fluid (35 ml/h) and also with low flow rate (250 ml/min). Tool wear, tool life, power consumption and workpiece roughness were measured. The analysis of the results allowed to conc1ude that the machining without cutting fluid gave longer tool life than with emulsion application, both in roughing and finishing conditions. The minimum quantity of fluid utilization led to a longer tool life than the dry condition. The use of neat oil led to a decrease of the power consumption, even with the minimum amount contained in the MQF technique. But the main contribution of this work is that the experiments with application of neat oil with low flow rate presented longer tool life than the other lubrication/refrigeration conditions experimented, showing that lubrication effect occurred when neat oil was used, with consequent reduction of power consumption / Doutorado / Engenharia de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica