Foi estudado o efeito do elemento químico berílio nos aços inoxidáveis austeníticos objetivando um material com boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Para isso foram fundidas a vácuo, três ligas inoxidáveis experimentais utilizando a matriz do aço inoxidável austenítico AISI do tipo 18-10. Os resultados foram direcionados às ligas experimentais nos estados solubilizado; solubilizado e envelhecido; solubilizado deformado 30% e envelhecido. Os testes metalográficos, de microdureza, corrosão e dilatométricos evidenciaram o berílio como um elemento de forte efeito envelhecedor, em tempos de tratamento relativamente curtos, propiciando aos aços inoxidáveis experimentais bons padrões de alongamento em parceria com boa resistência ao escoamento. Tais parâmetros possibilitam às ligas experimentais serem utilizadas como materiais que possam ser obtidos em formas desejadas e possuindo a propriedade que não é própria dos aços inoxidáveis austeníticos, isto é, o envelhecimento. / The effect of the chemical element beryllium in austenitic stainless steel was studied as an attempt to design a material with good mechanical properties and resistent to corrosion. Three experimental stainless steel alloy were cast in vaccum using the matrix of the austenitic stainless steel type 18-10. The results were directed with the experimental alloys in the states solubilised, solubilised and aged, and solubilised and worked to 30% and aged. The metallographic, micro-hardness, corrosion and dilatometric tests showed the remarkable effect of the element beryllium as a powerful aging agent for relatively short treatment times giving good paters of elongation as well as good mechanical properties to the tested stainless steels. Such parameters make it possible for the experimental alloys, to be used as materiais in different shapes and having the property which is not a characteristic of this steel, that is, aging.

Foi estudado o efeito do elemento químico berílio nos aços inoxidáveis austeníticos objetivando um material com boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Para isso foram fundidas a vácuo, três ligas inoxidáveis experimentais utilizando a matriz do aço inoxidável austenítico AISI do tipo 18-10. Os resultados foram direcionados às ligas experimentais nos estados solubilizado; solubilizado e envelhecido; solubilizado deformado 30% e envelhecido. Os testes metalográficos, de microdureza, corrosão e dilatométricos evidenciaram o berílio como um elemento de forte efeito envelhecedor, em tempos de tratamento relativamente curtos, propiciando aos aços inoxidáveis experimentais bons padrões de alongamento em parceria com boa resistência ao escoamento. Tais parâmetros possibilitam às ligas experimentais serem utilizadas como materiais que possam ser obtidos em formas desejadas e possuindo a propriedade que não é própria dos aços inoxidáveis austeníticos, isto é, o envelhecimento. / The effect of the chemical element beryllium in austenitic stainless steel was studied as an attempt to design a material with good mechanical properties and resistent to corrosion. Three experimental stainless steel alloy were cast in vaccum using the matrix of the austenitic stainless steel type 18-10. The results were directed with the experimental alloys in the states solubilised, solubilised and aged, and solubilised and worked to 30% and aged. The metallographic, micro-hardness, corrosion and dilatometric tests showed the remarkable effect of the element beryllium as a powerful aging agent for relatively short treatment times giving good paters of elongation as well as good mechanical properties to the tested stainless steels. Such parameters make it possible for the experimental alloys, to be used as materiais in different shapes and having the property which is not a characteristic of this steel, that is, aging.

Chapas laminadas a quente com 6 mm de espessura dos aços AISI 304L e 316L apresentaram na condição inicial uma microestrutura composta por grãos recristalizados equiaxiais de austenita e ilhas de ferrita δ, em maior quantidade no centro da chapa. A austenita apresentou textura cristalográfica fraca, com um gradiente de textura ao longo da espessura. Os tratamentos térmicos de solubilização causaram a eliminação da ferrita, mas não causaram modificação substancial na textura. Os fenômenos de encruamento, recuperação e recristalização foram então estudados após solubilização, seguida de deformação por laminação em diferentes temperaturas e posterior recozimento das amostras deformadas. O endurecimento por deformação e a porcentagem de martensita α’ formada mostraram forte dependência com a composição química da austenita e com a temperatura de deformação. A textura de deformação encontrada nos aços inoxidáveis austeníticos 304L e 316L é característica dos materiais CFC com baixa e média energia de empilhamento laminados a frio. A temperatura de reversão da martensita α’ foi próxima de 550°C, praticamente não depende da quantidade presente e é praticamente idêntica nos dois aços. O aço 316L apresentou maior resistência à recristalização, pois tem maior EDE e apresenta menor endurecimento por deformação em relação ao 304L. A temperatura de recristalização situouse aproximadamente 150°C acima da temperatura de reversão da martensita α’. A temperatura de laminação não influenciou significativamente a temperatura de recristalização. A textura de recristalização nos dois aços continuou sendo semelhante à textura de deformação. As propriedades mecânicas de tração dos dois aços mostraram-se muito sensíveis à temperatura do ensaio. Tratamentos mecânicos e térmicos adequados produziram combinações interessantes de propriedades mecânicas nos dois aços, tais como limite de escoamento por volta de 1000 MPa com alongamento da ordem de 10%. Os resultados do presente trabalho sugerem que para se obter nos aços inoxidáveis austeníticos combinações atrativas de alta resistência mecânica com ductilidade razoável, por meio de tratamentos mecanotérmicos ou termomecânicos, duas diretrizes devem ser observadas: i) durante a deformação grandes quantidades de martensita devem ser produzidas e as principais variáveis neste aspecto são a EDE do aço e a quantidade e a temperatura de deformação; ii) durante o recozimento do material encruado deve ocorrer reversão da martensita, mas a recristalização completa deve ser evitada, por meio do controle rigoroso da temperatura e do tempo de recozimento, obtendo-se uma microestrutura muito fina de grãos e sub-grãos. A possibilidade de tratamentos sucessivos de deformação/recozimento é promissora e deve ser explorada em trabalhos futuros. A caracterização microestrutural foi realizada com auxílio de várias técnicas complementares de análise microestrutural, tais como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), medidas magnéticas, difração de raios X (análise de fases e determinação de textura) e microdureza Vickers. A caracterização mecânica envolveu a realização de ensaio de tração em várias temperaturas, com a determinação de limite de escoamento, limite de resistência, alongamento total e coeficiente de encruamento n. / Hot rolled AISI 304L and 316L austenitic stainless steel sheets, 6mm thick, presented recrystallized equiaxial grains with austenite and islands of delta ferrite, in larger quantities mainly in the center of both steel sheets. The austenite had a weak texture, with a gradient through the thickness. The solution annealing eliminated delta ferrite, however it did not change the texture. Phenomena such as work hardening and strain induced α’ martensite formation showed strong dependency on the chemistry composition and rolling temperature. The rolling texture observed in AISI 304L and 316L austenitic stainless steels is characteristic of FCC materials with low and medium stacking fault energy (SFE), after cold rolling. The α’ reversion temperature was around 550°C for both steels and was independent of the volume fraction of α’ martensite. The AISI 316L showed a strong recrystallization resistance as it has higher SFE and smaller work hardening than the AISI 304L. The recrystallization start temperature is approximately 150°C higher than the α’ reversion temperature. The rolling temperature did not influence the recrystallization temperature. Recrystallization texture for both steels remained similar to the rolling texture. Proper thermal and mechanical treatments provided interesting combinations of mechanical properties for both steels, such as yield strength around 1000 MPa with 10% elongation. These results suggest that the obtained austenitic stainless steels provide attractive combinations not only with high mechanical resistance but also with reasonable toughness and ductility. Through thermo-mechanical treatments, two point must be stressed: i) during the deformation great quantities of α’ martensite are being produced due to the SFE of the steel and the degree and the temperature of deformation; ii) during the annealing treatment of the work hardened material the α’martensite reverts to austenite, but complete recrystallization must be avoided, thus strict control of temperature and annealing time must be ensured to obtain a refined microstructure (of grains and subgrains). The possibilities of employing successive deformation / annealing treatments is promising and should be explored in future research. Several microstructural characterization techniques have been employed: optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), magnetic measurements, X-ray diffraction to analyze phases and textures, and Vickers microhardness tests. Mechanical characterization involved tensile testing at different temperatures, with determination of yield strength, tensile strength, total elongation and strain hardening coefficient n.

Os aços inoxidáveis austeníticos são materiais atrativos para serem utilizados em vários setores industriais que operam sob meios corrosivos, como por exemplo: indústria química, alcooleira, petroquímica, de papel e celulose, na prospecção de petróleo e nas indústrias têxtil e farmacêutica. Contudo, apresentam propriedades tribológicas pobres. No sentido de melhorar essas propriedades, como aumentar a dureza superficial, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga, vários métodos de tratamentos superficiais vêm sendo utilizados. Dentre eles, o mais eficiente é a nitretação por plasma. Este processo é realizado em uma câmara de vácuo sob uma mistura gasosa de hidrogênio e nitrogênio. É aplicada uma diferença de potencial entre o cátodo (porta amostras) e o ânodo (paredes da câmara), acelerando os íons contra a superfície da peça, aquecendo-a e arrancando elétrons de sua superfície. Os íons reagem com espécies da superfície do plasma formando compostos instáveis do tipo FeN que se recombinam para formarem nitretos estáveis. O sucesso deste tratamento se deve à baixa temperatura de operação, ao menor tempo efetivo de tratamento e ao controle da uniformidade da espessura da camada. A camada de nitretos formada durante o tratamento possui uma influência positiva na vida em fadiga de um componente, graças a dois motivos principais. O primeiro é o atraso na nucleação da trinca devido ao aumento da resistência mecânica superficial. O segundo motivo está relacionado com a introdução de tensões residuais compressivas durante o processo de endurecimento da superfície, que retarda a iniciação da trinca e diminui o fator de intensidade de tensão. Os corpos de prova foram nitretados a 400ºC durante 6 horas, com uma pressão de 4,5 mbar e utilizando uma mistura gasosa de 80% vol.H2 e 20%vol.N2. Ocorreu um aumento da resistência mecânica próxima á superfície, devido à camada de nitretos, o que ficou evidente com o sensível aumento no valor do limite de fadiga do material nitretado em relação ao não nitretado. O limite de fadiga do aço AISI 316 não tratado foi de 400MPa e do nitretado foi de 510MPa, enquanto que, para o aço AISI 304, o limite de fadiga do material não tratado foi de 380MPa e o limite para material submetido ao tratamento de nitretação foi de 560MPa. / The austenitic stainless steels are attractive materials to many industrial sectors which work on corrosive environments, as chemical industry alcohol, petrochemical, cellulose industries, in the petroleum prospection and pharmaceutical and textiles industries. However, they present poor tribological properties. In order to improve these properties, like increasing superficial hardness, wear and fatigue resistance superficial heat treatment methods have being used. The most efficient is the plasma nitriding process which occurs in a vacuum container under hydrogen and nitrogen gas mixture. A potential difference is applied between the cathode (samples receptor) and the anode (container walls), accelerating the ions against the piece, heating it and removing electron from the surface of material. These atoms react with the surface plasma species, producing unstable compounds like FeN, which recombine producing stable nitrides. The success of this treatment is due to the low temperature operation, the short effective time of treatment and to the uniformity control of the layer’s thickness. The nitrides layer produced during the treatment have a positive influence in the fatigue life of a component, thanks to two main reasons. The first is the retardation in crack nucleation due to increasing of superficial mechanical strength. The second reason is due to introduction of compressive residual stress during the surface hardening process, which retards de crack initiation process. The specimens were nitriding at 400°C during 6 hours, at a 4,5mbar pressure and using a gas mixture of 80% vol. H2 and 20% vol. N2. The surface mechanical strength increased, due to the nitrides layer, which was evident with the sensitive increase in the fatigue limit of the nitriding specimens, comparing to the untreated ones. The fatigue limit of the AlSl 316 steel in untreated condition was 400 MPa and in nitriding condition was 510 MPa, whereas AlSl 304 steel, the fatigue limit of the untreated condition was 480 MPa and the fatigue limit for the nitrided condition was 560 MPa.

Nitretos de ferro são importantes materiais em metalurgia, especialmente como constituintes das chamadas camadas de compostos, produzidas na superfície de peças fabricadas em aço e endurecidas por nitretação e carbonitretação. Mais recentemente, os nitretos de ferro reapareceram na literatura, mas agora, como filmes finos e potenciais candidatos para utilização em cabeças de gravação magnéticas. Com o objetivo de investigar este assunto, uma série de experimentos de nitretação iônica é conduzida em amostras de aço inoxidável austenítico da classe SAE 303, usando um aparato experimental baseado em uma descarga luminescente dc localizada entre os pólos magnéticos de um eletroíma. Neste sistema, a amostra é colocada como catodo e o campo magnético (B), uniforme e perpendicular à superfície da amostra, pode variar de zero a 1440 gauss. Os processos de nitretação são levados a efeito sob uma temperatura constante de 430 oC e pressão de 5,0 Torr, enquanto diferentes misturas de N2-H2 são usadas. As camadas nitretadas são caracterizadas por difração de raios-X, microdurezas Vickers e Knoop, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia Mössbauer de elétrons de conversão (Conversion Electron Mössbauer Spectroscopy, CEMS). Os resultados mostram uma forte influência do campo magnético aplicado sobre as propriedades mecânicas da superfície das amostras, como conseqüência das diferentes fases de nitretos formadas. Um decréscimo na dureza superficial, com o aumento do campo magnético, é observado em todas as condições estudadas. As camadas nitretadas obtidas, utilizando-se uma mistura de 20% N2 - 80% H2, são monofásicas, consistindo de nitretos do tipo e. Já as camadas nitretadas, produzidas utilizando-se misturas mais ricas em nitrogênio, 50% N2 - 50% H2 e 80% N2 - 20% H2, revelam-se polifásicas, sendo contituídas pelos nitretos e e g', ocorrendo a formação do nitreto Fe4.4N em detrimento do nitreto Fe3N com o aumento do campo magnético.

Foram estudados os processos de trefilação de duas ligas de NiTi denominadas VIM66 (martensítica) e VIM68 (austenítica) à temperatura ambiente. O forjamento rotativo e a trefilação convencional em máquina monoblocodeformando se barras de 15 mm de diâmetro até fios 2,56 mm comprovaram a viabilidade dos dois processos. Os fios de diâmetro 2,56 mm, solubilizados a 850 C por 15 minutos, foram trefilados sem recozimentos intermediários até a ruptura na máquina Instron à25, 50, 100, e 150 C. Os melhores resultados foram 8 passes para a liga VIM66 a 25 C e 11 passes para a liga VIM68 passes a 100 C resultando respectivamente em diâmetros finais de 1,476 mm (RA= 70,19 %) e 1,146 mm (RA de 81,45 %). As curvas tensão-deformação apresentavam uma única tensão de escoamento (material convencional)quando ensaiadas acima de MDe dupla tensão de escoamento (material com EMF) quando abaixo de MD. Independente da liga verificou-se que o trabalho de trefilação (wt) para pequenas deformações (1P) aumenta com o aumento da temperatura; é constante para deformações intermediárias (2P) e decresce para deformações maiores (>3P), isto é, para pequenas deformações prevalecem as características de ligas com EMF e para deformações maiores, as de um material convencional. Nas temperaturas ensaiadas, o trabalho uniforme (wu) foi no máximo de 50% do trabalho total de trefilação (wt), isto é, no máximo 50% da energia é utilizada para deformar efetivamente o material. Como resultado prático, este trabalho mostrou que para um alto grau de deformação, como no processo de trefilação, é desejável que a operação seja feita em temperaturas altas independente do estado termodinâmico da liga.

Chapas laminadas a quente com 6 mm de espessura dos aços AISI 304L e 316L apresentaram na condição inicial uma microestrutura composta por grãos recristalizados equiaxiais de austenita e ilhas de ferrita δ, em maior quantidade no centro da chapa. A austenita apresentou textura cristalográfica fraca, com um gradiente de textura ao longo da espessura. Os tratamentos térmicos de solubilização causaram a eliminação da ferrita, mas não causaram modificação substancial na textura. Os fenômenos de encruamento, recuperação e recristalização foram então estudados após solubilização, seguida de deformação por laminação em diferentes temperaturas e posterior recozimento das amostras deformadas. O endurecimento por deformação e a porcentagem de martensita α’ formada mostraram forte dependência com a composição química da austenita e com a temperatura de deformação. A textura de deformação encontrada nos aços inoxidáveis austeníticos 304L e 316L é característica dos materiais CFC com baixa e média energia de empilhamento laminados a frio. A temperatura de reversão da martensita α’ foi próxima de 550°C, praticamente não depende da quantidade presente e é praticamente idêntica nos dois aços. O aço 316L apresentou maior resistência à recristalização, pois tem maior EDE e apresenta menor endurecimento por deformação em relação ao 304L. A temperatura de recristalização situouse aproximadamente 150°C acima da temperatura de reversão da martensita α’. A temperatura de laminação não influenciou significativamente a temperatura de recristalização. A textura de recristalização nos dois aços continuou sendo semelhante à textura de deformação. As propriedades mecânicas de tração dos dois aços mostraram-se muito sensíveis à temperatura do ensaio. Tratamentos mecânicos e térmicos adequados produziram combinações interessantes de propriedades mecânicas nos dois aços, tais como limite de escoamento por volta de 1000 MPa com alongamento da ordem de 10%. Os resultados do presente trabalho sugerem que para se obter nos aços inoxidáveis austeníticos combinações atrativas de alta resistência mecânica com ductilidade razoável, por meio de tratamentos mecanotérmicos ou termomecânicos, duas diretrizes devem ser observadas: i) durante a deformação grandes quantidades de martensita devem ser produzidas e as principais variáveis neste aspecto são a EDE do aço e a quantidade e a temperatura de deformação; ii) durante o recozimento do material encruado deve ocorrer reversão da martensita, mas a recristalização completa deve ser evitada, por meio do controle rigoroso da temperatura e do tempo de recozimento, obtendo-se uma microestrutura muito fina de grãos e sub-grãos. A possibilidade de tratamentos sucessivos de deformação/recozimento é promissora e deve ser explorada em trabalhos futuros. A caracterização microestrutural foi realizada com auxílio de várias técnicas complementares de análise microestrutural, tais como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), medidas magnéticas, difração de raios X (análise de fases e determinação de textura) e microdureza Vickers. A caracterização mecânica envolveu a realização de ensaio de tração em várias temperaturas, com a determinação de limite de escoamento, limite de resistência, alongamento total e coeficiente de encruamento n. / Hot rolled AISI 304L and 316L austenitic stainless steel sheets, 6mm thick, presented recrystallized equiaxial grains with austenite and islands of delta ferrite, in larger quantities mainly in the center of both steel sheets. The austenite had a weak texture, with a gradient through the thickness. The solution annealing eliminated delta ferrite, however it did not change the texture. Phenomena such as work hardening and strain induced α’ martensite formation showed strong dependency on the chemistry composition and rolling temperature. The rolling texture observed in AISI 304L and 316L austenitic stainless steels is characteristic of FCC materials with low and medium stacking fault energy (SFE), after cold rolling. The α’ reversion temperature was around 550°C for both steels and was independent of the volume fraction of α’ martensite. The AISI 316L showed a strong recrystallization resistance as it has higher SFE and smaller work hardening than the AISI 304L. The recrystallization start temperature is approximately 150°C higher than the α’ reversion temperature. The rolling temperature did not influence the recrystallization temperature. Recrystallization texture for both steels remained similar to the rolling texture. Proper thermal and mechanical treatments provided interesting combinations of mechanical properties for both steels, such as yield strength around 1000 MPa with 10% elongation. These results suggest that the obtained austenitic stainless steels provide attractive combinations not only with high mechanical resistance but also with reasonable toughness and ductility. Through thermo-mechanical treatments, two point must be stressed: i) during the deformation great quantities of α’ martensite are being produced due to the SFE of the steel and the degree and the temperature of deformation; ii) during the annealing treatment of the work hardened material the α’martensite reverts to austenite, but complete recrystallization must be avoided, thus strict control of temperature and annealing time must be ensured to obtain a refined microstructure (of grains and subgrains). The possibilities of employing successive deformation / annealing treatments is promising and should be explored in future research. Several microstructural characterization techniques have been employed: optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), magnetic measurements, X-ray diffraction to analyze phases and textures, and Vickers microhardness tests. Mechanical characterization involved tensile testing at different temperatures, with determination of yield strength, tensile strength, total elongation and strain hardening coefficient n.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-02 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Given the variety of metallic materials used in orthopedic implants, the austenitic stainless steel type 316L and F138 have been widely used in Brazil as biocompatible material. Used by the public health, mainly due to it is low cost of manufacture compared to other materials, and because of the good combination of properties of which can be highlighted: The biocompatibility, the mechanical strength and corrosion resistance. However, these materials in contact with physiological fluids of the human body, allow the emergence of mechanisms of degradation such as corrosion, causing adverse reactions to patients.This fact causing possible premature failure of these implants, thus causing inconvenience to them and an additional cost the Unified Health System (SUS) replacement in these products. This work was developed in partnership with the Department of Graduate Studies of Engineering Materials, University of Mackenzie and the Department of Orthopedics and Tramautolog, Santa Casa de Misericordia de São Paulo (DOT-SCM-SP), motivated to perform a research study of the quality of orthopedic surgical implants, particularly osteosynthesis (plates and screws), removed from patients to identify the causes and failures, and possibly to use these results in the prevention of future occurrences of errors. Following the criteria specified in ISO 5832-1 and ASTM F138 that use a methodology, which consists of techniques for visual inspection, chemical analysis, macro and micro-structural characterization and examination fractographic. / Dada a diversidade de materiais metálicos utilizados em implantes ortopédicos, os aços inoxidáveis austeníticos do tipo 316L e F138 têm sido amplamente empregados no Brasil como materiais biocompatíveis. Eles são utilizados pela Rede Pública de Saúde, devido principalmente ao seu baixo custo de fabricação, em relação aos outros materiais e por apresentarem uma boa combinação de propriedades, das quais podem ser destacadas: a biocompatibilidade, a resistência mecânica e a corrosão. Porém, estes materiais, em contato com fluídos fisiológicos do corpo humano, possibilitam o surgimento dos mecanismos de degradação, tais como a corrosão, causando reações adversas aos pacientes, possíveis falhas prematuras destes implantes, gerando assim transtornos a estes e um custo adicional ao Sistema Único de Saúde (SUS), nas recolocações destes produtos. Este trabalho foi elaborado em parceria com o Departamento de Pós-Graduação de Engenharia de Materiais da Universidade Mackenzie e o Departamento de Ortopedia e Tramautologia da Santa Casa de Misericórdia de São Paulo (DOT-SCM-SP), motivado na elaboração de um estudo investigativo, da qualidade desses implantes cirúrgicos ortopédicos, em especial osteossínteses (placas e pinos), removidos de pacientes com o objetivo de identificar as causas e falhas, e possivelmente utilizar estes resultados na prevenção de ocorrências de futuros erros. Seguindo os critérios especificados nas normas ISO 5832-1 e ASTM F138 em que se aplica uma metodologia, que consiste em técnicas de inspeção visual, análise química, caracterização macro e microestrutural e exame fractográfico das superfícies.

Este trabalho teve por objetivo estudar o efeito dos parâmetros de corte e dos tratamentos térmicos na usinagem de três aços inoxidáveis austeníticos (ABNT 303, 304 e 310). Estes aços apresentam mesma estrutura cristalina e microestrutura semelhante. O aço ABNT 303 tem composição próxima ao ABNT 304, exceto pelo elevado teor de enxofre. Já o aço ABNT 310 apresenta maiores teores de elementos de ligas. Esses materiais foram tratados termicamente (solubilização ou envelhecimento). Os aços estudados foram caracterizados microestruturalmente e foram realizadas medidas de dureza Vickers. Os aços foram então torneados em várias condições de usinagem, variando principalmente a relação avanço por profundidade de corte. Foram medidas as forças de corte e de avanço em algumas das condições e coletados os cavacos resultantes para análise morfológica, que foram realizadas utilizando-se principalmente microscopia óptica e eletrônica de varredura. Foram também medidas as rugosidades e determinados os perfis das superfícies usinadas para a avaliação do acabamento superficial. Os resultados obtidos neste trabalho permitiram determinar algumas diferenças no comportamento dos três aços inoxidáveis estudados. As maiores diferenças foram verificadas quando as superfícies foram observadas utilizando microscopia. O aço ABNT 303 apresentou as piores superfícies e os menores esforços de corte em relação aos aços ABNT 304 e 310. A utilização de diferentes ferramentas neste trabalho mostrou influência principalmente na formação do cavaco, não tendo muita influencia nos esforços de corte e tão pouco no acabamento superficial. Os tratamentos térmicos realizados propiciaram a formação de outras fases, as quais causaram alterações na microestrutura. No entanto, esses tratamentos térmicos não alteraram de forma significativa o processo de torneamento. Finalmente, a formação de martensitas induzidas por deformação foi identificada no cavaco, mas não pode ser quantificada. / The main objective of this work is to study and evaluate the effect of cutting parameters, the cutting tool and the heat treatments in the turning process of three different types of austenitic stainless steels (ABNT 303, 304 e 310). The steels studied are structurally and microstructurally comparable. The chemical composition of the ABNT 303 and the ABNT 304 is similar except for the presence of sulfur in the ABNT 303 steel which alloeds the manganese sulfide formation. On the other hand, the ABNT 310 steel is richer in alloying elements and has lower tendency to strain induced martensite formation than the other steels studied. The steels studied were also heat treated in different conditions (annealed and aged). The materials were microstructurally characterized and Vickers hardness was also measured. The turning tests were carried out by using different cutting parameters, mainly the feedcutting depth relations. These relations lead to a plane state of tension or a plane state of deformation. The cutting and feed forces were measured during turning tests. During the tests the chips were also collected for morphological analysis through optical and scanning electron microscopies. The roughness and the surfaces characteristics were also determined to evaluate the surface finishing. The major difference in the steels turned was related to surface finishing observed by using optical and scanning electron microscopies. On the whole, the ABNT 303 steel presented the worst surface and the lowest cutting forces. However, the differences among all results were not significant. The tests carried out also showed there was not considerable difference between the tools used except for the chip morphology. The heat treatments led to precipitation in the steels studied and changes in their microstructure. However, the microstructural changes hardly affected the results of the turning tests. Finally, the martensite formation was detected although this phase could be not quantified.

Os aços inoxidáveis austeníticos são materiais atrativos para serem utilizados em vários setores industriais que operam sob meios corrosivos, como por exemplo: indústria química, alcooleira, petroquímica, de papel e celulose, na prospecção de petróleo e nas indústrias têxtil e farmacêutica. Contudo, apresentam propriedades tribológicas pobres. No sentido de melhorar essas propriedades, como aumentar a dureza superficial, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga, vários métodos de tratamentos superficiais vêm sendo utilizados. Dentre eles, o mais eficiente é a nitretação por plasma. Este processo é realizado em uma câmara de vácuo sob uma mistura gasosa de hidrogênio e nitrogênio. É aplicada uma diferença de potencial entre o cátodo (porta amostras) e o ânodo (paredes da câmara), acelerando os íons contra a superfície da peça, aquecendo-a e arrancando elétrons de sua superfície. Os íons reagem com espécies da superfície do plasma formando compostos instáveis do tipo FeN que se recombinam para formarem nitretos estáveis. O sucesso deste tratamento se deve à baixa temperatura de operação, ao menor tempo efetivo de tratamento e ao controle da uniformidade da espessura da camada. A camada de nitretos formada durante o tratamento possui uma influência positiva na vida em fadiga de um componente, graças a dois motivos principais. O primeiro é o atraso na nucleação da trinca devido ao aumento da resistência mecânica superficial. O segundo motivo está relacionado com a introdução de tensões residuais compressivas durante o processo de endurecimento da superfície, que retarda a iniciação da trinca e diminui o fator de intensidade de tensão. Os corpos de prova foram nitretados a 400ºC durante 6 horas, com uma pressão de 4,5 mbar e utilizando uma mistura gasosa de 80% vol.H2 e 20%vol.N2. Ocorreu um aumento da resistência mecânica próxima á superfície, devido à camada de nitretos, o que ficou evidente com o sensível aumento no valor do limite de fadiga do material nitretado em relação ao não nitretado. O limite de fadiga do aço AISI 316 não tratado foi de 400MPa e do nitretado foi de 510MPa, enquanto que, para o aço AISI 304, o limite de fadiga do material não tratado foi de 380MPa e o limite para material submetido ao tratamento de nitretação foi de 560MPa. / The austenitic stainless steels are attractive materials to many industrial sectors which work on corrosive environments, as chemical industry alcohol, petrochemical, cellulose industries, in the petroleum prospection and pharmaceutical and textiles industries. However, they present poor tribological properties. In order to improve these properties, like increasing superficial hardness, wear and fatigue resistance superficial heat treatment methods have being used. The most efficient is the plasma nitriding process which occurs in a vacuum container under hydrogen and nitrogen gas mixture. A potential difference is applied between the cathode (samples receptor) and the anode (container walls), accelerating the ions against the piece, heating it and removing electron from the surface of material. These atoms react with the surface plasma species, producing unstable compounds like FeN, which recombine producing stable nitrides. The success of this treatment is due to the low temperature operation, the short effective time of treatment and to the uniformity control of the layer’s thickness. The nitrides layer produced during the treatment have a positive influence in the fatigue life of a component, thanks to two main reasons. The first is the retardation in crack nucleation due to increasing of superficial mechanical strength. The second reason is due to introduction of compressive residual stress during the surface hardening process, which retards de crack initiation process. The specimens were nitriding at 400°C during 6 hours, at a 4,5mbar pressure and using a gas mixture of 80% vol. H2 and 20% vol. N2. The surface mechanical strength increased, due to the nitrides layer, which was evident with the sensitive increase in the fatigue limit of the nitriding specimens, comparing to the untreated ones. The fatigue limit of the AlSl 316 steel in untreated condition was 400 MPa and in nitriding condition was 510 MPa, whereas AlSl 304 steel, the fatigue limit of the untreated condition was 480 MPa and the fatigue limit for the nitrided condition was 560 MPa.