Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-10-17T12:55:37Z No. of bitstreams: 1 DissRS.pdf: 4073988 bytes, checksum: da1928533791f458afedb1273b891cab (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T14:00:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRS.pdf: 4073988 bytes, checksum: da1928533791f458afedb1273b891cab (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T14:00:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRS.pdf: 4073988 bytes, checksum: da1928533791f458afedb1273b891cab (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T14:00:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRS.pdf: 4073988 bytes, checksum: da1928533791f458afedb1273b891cab (MD5) Previous issue date: 2016-03-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this work, the mechanical and corrosion properties of two lean duplex steels (LDSS) 2101 and 2404 aged at 475 °C for up to 2000 h were assessed, and the obtained results were compared with the standard duplex stainless steel (DSS) 2205. The microstructural changes were analyzed by means of optical microscopy (OM), X ray diffraction (XRD), measured by ferritescope and transmission electron microscopy (TEM). The mechanical properties were assessed based on Vickers microhardness measurements and Charpy impact tests. The corrosion resistance was assessed by double loop electrochemical potentiokinetic reactivation (DL-EPR), anodic polarization in 3.5% NaCl solution and immersion tests in ferric chloride solution. The analysis by optical microscope and X ray diffraction of the samples solution treated and aged for 2000 h of the studied materials do not reveal microstructural change as a function of thermal aging. However, the measurements by ferritescope show a decrease in magnetic permeability of the ferrite with the extension of aging time for 2000 h. TEM analysis of the samples aged for 2000 h show that the formation of α’ phase occurs in all materials. However, precipitation of G phase is much greater in the AID 2205. Hardness measurements show that the hardening effect caused by the formation of α’ phase is higher in DSS 2205. On the other hand, impact tests show that the LDSS 2404 has the smaller impact toughness property of the studied alloys as a function of thermal aging. DL-EPR results show that the LDSS 2101 has the greater degree of Cr depletion with aging for 2000 h. Anodic polarization measurements of the materials studied show that the thermal aging for 2000 h promotes a decrease in Epit, causing an increase in the density and size of pits. Immersion tests in ferric chloride solution showed a higher corrosion rate for the DSS 2205 as a function of aging time for 2000 h / Neste trabalho, as propriedades mecânicas e de corrosão de dois aços lean duplex (AILD) 2101 e 2404 envelhecidos a 475 °C por até 2000 h foram avaliadas, e os resultados obtidos foram comparados com o aço inoxidável duplex (AID) padrão 2205. As mudanças microestruturais foram analisadas por meio de microscopia ótica (MO), difração de raios X (DRX), medidas por ferritoscópio e microscopia eletrônica de transmissão (MET). As propriedades mecânicas foram avaliadas com base em medidas de microdureza Vickers e ensaios de impacto Charpy. A resistência à corrosão foi avaliada por testes de reativação eletroquímica potenciocinética de ciclo duplo (DL-EPR), polarização anódica em solução de NaCl 3,5% e ensaios de imersão em solução de cloreto férrico. As análises em microscópio ótico e difração de raios X das amostras solubilizadas e envelhecidas por 2000 h dos materiais estudados não revelaram nenhuma alteração microestrutural em função do envelhecimento térmico. No entanto, as medidas por ferritoscópio mostraram uma diminuição na permeabilidade magnética da ferrita com o prolongamento do tempo de envelhecimento por 2000 h. As análises de MET das amostras envelhecidas por 2000 h mostraram que a formação da fase α’ ocorre em todos os materiais. No entanto, a precipitação da fase G é muito maior no AID 2205. As medidas de dureza indicaram que o efeito endurecedor provocado pela formação da fase α’ é maior no AID 2205. Os ensaios de impacto revelaram que o AILD 2404 possui a menor propriedade de tenacidade ao impacto das ligas estudadas em função do envelhecimento térmico. Os resultados de DL-EPR mostraram que o AILD 2101 apresenta o maior grau de empobrecimento em Cr com o envelhecimento por 2000 h. As medidas de polarização anódica dos materiais estudados revelaram que o envelhecimento térmico por 2000 h promove uma diminuição nos Epite, causando um aumento na densidade e no tamanho dos pites. Os ensaios de imersão em solução de cloreto férrico mostraram uma maior taxa de corrosão para o AID 2205 em função do tempo de envelhecimento por 2000 h.

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.

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.

abstract: Both two-way relays (TWR) and full-duplex (FD) radios are spectrally efficient, and their integration shows great potential to further improve the spectral efficiency, which offers a solution to the fifth generation wireless systems. High quality channel state information (CSI) are the key components for the implementation and the performance of the FD TWR system, making channel estimation in FD TWRs crucial. The impact of channel estimation on spectral efficiency in half-duplex multiple-input-multiple-output (MIMO) TWR systems is investigated. The trade-off between training and data energy is proposed. In the case that two sources are symmetric in power and number of antennas, a closed-form for the optimal ratio of data energy to total energy is derived. It can be shown that the achievable rate is a monotonically increasing function of the data length. The asymmetric case is discussed as well. Efficient and accurate training schemes for FD TWRs are essential for profiting from the inherent spectrally efficient structures of both FD and TWRs. A novel one-block training scheme with a maximum likelihood (ML) estimator is proposed to estimate the channels between the nodes and the residual self-interference (RSI) channel simultaneously. Baseline training schemes are also considered to compare with the one-block scheme. The Cramer-Rao bounds (CRBs) of the training schemes are derived and analyzed by using the asymptotic properties of Toeplitz matrices. The benefit of estimating the RSI channel is shown analytically in terms of Fisher information. To obtain fundamental and analytic results of how the RSI affects the spectral efficiency, one-way FD relay systems are studied. Optimal training design and ML channel estimation are proposed to estimate the RSI channel. The CRBs are derived and analyzed in closed-form so that the optimal training sequence can be found via minimizing the CRB. Extensions of the training scheme to frequency-selective channels and multiple relays are also presented. Simultaneously sensing and transmission in an FD cognitive radio system with MIMO is considered. The trade-off between the transmission rate and the detection accuracy is characterized by the sum-rate of the primary and the secondary users. Different beamforming and combining schemes are proposed and compared. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Electrical Engineering 2018

abstract: In-band full-duplex relays are envisioned as promising solution to increase the throughput of next generation wireless communications. Full-duplex relays, being able to transmit and receive at same carrier frequency, offers increased spectral efficiency compared to half-duplex relays that transmit and receive at different frequencies or times. The practical implementation of full-duplex relays is limited by the strong self-interference caused by the coupling of relay's own transit signals to its desired received signals. Several techniques have been proposed in literature to mitigate the relay self-interference. In this thesis, the performance of in-band full-duplex multiple-input multiple-output (MIMO) relays is considered in the context of simultaneous communications and channel estimation. In particular, adaptive spatial transmit techniques is considered to protect the full-duplex radio's receive array. It is assumed that relay's transmit and receive antenna phase centers are physically distinct. This allows the radio to employ adaptive spatial transmit and receive processing to mitigate self-interference. The performance of this protection is dependent upon numerous factors, including channel estimation accuracy, which is the focus of this thesis. In particular, the concentration is on estimating the self-interference channel. A novel approach of simultaneous signaling to estimate the self-interference channel in MIMO full-duplex relays is proposed. To achieve this simultaneous communications and channel estimation, a full-rank pilot signal at a reduced relative power is transmitted simultaneously with a low rank communication waveform. The self-interference mitigation is investigated in the context of eigenvalue spread of spatial relay receive co-variance matrix. Performance is demonstrated by using simulations, in which orthogonal-frequency division-multiplexing communications and pilot sequences are employed. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Electrical Engineering 2014

Os aços inoxidáveis duplex são ligas Fe-Cr-Ni-Mo, apresentando em sua maioria também o N, como elemento de liga, substituindo parcialmente o níquel. Possuem uma microestrutura balanceada, composta de 50% de ferrita (?) e 50% de austenita (?), aproximadamente. Combinam elevadas propriedades mecânicas associadas a excelente resistência à corrosão. Estes aços são classificados conforme a sua composição química. Uma classe recente são os aços duplex baixa liga (lean duplex), que possuem teores de Ni e Mo reduzidos. A soldabilidade dos aços duplex baixa liga, como o UNS S82441, é pior que a dos austeníticos e que alguns aços duplex de outras classes. O presente trabalho tem como objetivo estudar a influência da variação da energia de soldagem na soldabilidade do aço inoxidável duplex UNS S82441, variando-se a energia de soldagem. Foi utilizado o processo MIG/MAG (Metal inerte gás / metal ativo gás) na realização de cordões de solda em chapas com 100 x 300 x 6,1 mm. O metal de adição empregado foi o ER2209 segundo a norma AWS A5.9 e gás de proteção com 98%Ar + 2%O2, com energias de soldagem de 0,85; 1,07 e 1,34 kJ/mm. As juntas soldadas e o metal de base foram caracterizados microestruturalmente utilizando técnicas como: Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Metalografia Quantitativa, Difração de Raios-X, Análise por Difração de Elétrons Retroespalhados (EBSD), Análise por Calorimetria Diferencial e Análise por Dilatometria. As juntas e o metal de base foram caracterizados com relação as suas propriedades mecânicas e de resistência a corrosão com os seguintes ensaios: Ensaio de Microdureza, Ensaio de impacto Charpy V e Ensaio de Corrosão pela técnica de varredura de eletrodo em vibração (Scanning Vibrating Electrode Technique - SVET). Através da análise de imagens com o Microscópio Óptico notou-se a precipitação de austenita de diferentes tipos: alotriomorfa, de Widmanstatten e intragranular e um desbalanceamento da microestrutura para todas as energias de soldagem. O MEV comprovou a existência de fases secundárias, previstas pelo programa do Thermo-calc®. Foram observados maiores valores de microdureza da ferrita e da austenita na zona afetada pelo calor e na zona fundida para o caso em que foi empregado baixa energia de soldagem. A resistência à corrosão destes corpos de prova foi analisada utilizando-se a técnica local de Varredura com Eletrodo Vibratório (SVET). Foi observado que a variação da energia de soldagem influencia de maneira distinta, ao longo do tempo de exposição dos corpos de prova, a corrosão nas diferentes zonas em torno dos cordões de solda. Inicialmente, o cordão de solda com energia de soldagem menor, foi o que sofreu maior intensidade de corrosão e o de maior energia de soldagem, a menor intensidade de corrosão. O cordão de solda de energia intermediária, após 10 horas, foi o que sofreu maior intensidade de corrosão. / Duplex stainless steels are Fe-Cr-Ni-Mo-C alloys, which have a balanced microstructure composed of 50% of ferrite and 50% of austenite, approximately. They combine good mechanical properties and excellent corrosion resistance. These steels are classified according to their chemical composition. A recent class is the lean duplex stainless steels having lower content of Ni and Mo. The weldability of lean duplex steels, like UNS S82441, is worse than that of austenitic and duplex steels of different types. The objective of this work is to study the influence of the variation in welding heat input on lean duplex stainless steel UNS S82441 weldability. GMAW (Gas Metal Arc Welding) was used to weld plates with 100 x 300 x 6.1 mm. The filler metal was ER2209 according to AWS standard A5.9; and shielding gas with 98% Ar + 2% O2 using welding heat inputs of 0.71; 0.98 and 1.42 kJ/mm. Welded joints and base metal were microstructurally characterized using techniques such as optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), quantitative metallography, X-rays diffraction of, analysis by backscattered electrons diffraction (EBSD), analysis by differential calorimetry s and dilatometry . The joints and the base metal were characterized with respect to their mechanical properties and corrosion resistance using the following tests: Microhardness test, Charpy V Impact test and corrosion test by Scanning Vibrating Electrode Technique (SVET). Through image analysis with an Optical Microscope it was observed that there was an unbalanced microstructure for all welding heat inputs. The SEM showed the existence of secondary phases, confirmed by X-rays diffraction and by the Thermo-calc® program. Higher values of ferrite and austenite microhardness were observed in the heat affected zone and in the fusion zone in the case where low welding energy was used. The corrosion resistance of these specimens was analyzed using the local Vibratory Electrode Scanning Technique (SVET). It was observed that the variation of the welding heat input influences the corrosion in the different zones around the weld beads, during the time of exposure of the specimens. The weld bead with the lowest welding heat input was the one that suffered the highest corrosion intensity and the sample welded with the highest welding energy presented the lowest corrosion intensity.

The super duplex stainless steels are often used in applications where high mechanical strength is required, combined with corrosion resistance, especially in highly aggressive environments. However, when certain manufacturing processes are involved (hot forming or welding, for example) can occur the precipitation of undesirable phases, causing reduction of both mechanical properties as well as corrosion resistance. Particularly between 700 and 900 ÂC may occur sigma phase formation. This phase is responsible for the reduction of corrosion and mechanical resistance of super duplex steels. Through computer simulation in Thermo-CalC program, the phase diagram of ASTM A890 GRADE 1C super duplex stainless steel showed higher precipitated fraction of this phase in 830 ÂC temperature. Thus, this essay aims to evaluate the influence of isothermal treatment time in regards to this material aging, the corrosion resistance due to the formation of sigma phase. The evaluation of corrosion resistance was performed through open circuit potential monitoring, electrochemical impedance and potentiodynamic polarization tests (anodic branch) in 0.5 M H2SO4 solution, 0.5 M H2SO4 + 0.5M HCl and 0.5 M HCl at temperatures of 25, 35 and 45 ÂC. Additionally, a microstructural characterization of this material was performed by quantification phase through optical microscopy, morphological analysis by Scanning and Transmission Electron Microscopy, coupled techniques Electron backscattered diffraction and Electron Energy Dispersion Spectroscopy, and Vickers microhardness measures. The microstructural and morphological characterization confirmed the presence of sigma phase in super duplex stainless steel 1C and that the amount of this phase increases with aging heat treatment time. This phase showed a greater microhardness than the ferrite and austenite phases. The aging heat treatment influenced negatively on corrosion resistance of the steel when exposed to acidic solutions of H2SO4 and HCl at 25 ÂC, mainly when these are present in the same solution, probably due to their low pH. In this solution (H2SO4 + HCl), both increasing the aging heat treatment time as well as the temperature (35 and 45 ÂC), affects negatively the sample corrosion resistance, decreasing acoording a higher content of this phase. / Os aÃos inoxidÃveis super duplex sÃo frequentemente utilizados em aplicaÃÃes onde à necessÃria uma grande resistÃncia mecÃnica, combinada a resistÃncia à corrosÃo, especialmente em ambientes de elevada agressividade. Entretanto, ao sofrer determinados processos de fabricaÃÃo (conformaÃÃo a quente ou soldagem, por exemplo), pode ocorrer à precipitaÃÃo de fases indesejÃveis, que causam tanto reduÃÃo de propriedades mecÃnicas quanto afetam a resistÃncia à corrosÃo. Particularmente entre 700 ÂC e 900 ÂC pode ocorrer à formaÃÃo de fase sigma. Esta fase à responsÃvel pela reduÃÃo da resistÃncia à corrosÃo e mecÃnica dos aÃos inoxidÃveis super duplex. Por meio de simulaÃÃo computacional no programa Thermo-CalCÂ, o diagrama de fases do aÃo inoxidÃvel super duplex ASTM A890 GRAU 1C apresentou maior fraÃÃo precipitada desta fase na temperatura de 830 ÂC. Assim, o presente trabalho tem por objetivo avaliar a influÃncia do tempo de tratamento isotÃrmico de envelhecimento deste material, na resistÃncia à corrosÃo devido à formaÃÃo da fase sigma. A avaliaÃÃo da resistÃncia à corrosÃo foi realizada por meio do monitoramento do potencial de circuito aberto, impedÃncia eletroquÃmica e de ensaios de polarizaÃÃo potenciodinÃmica (ramo anÃdico) em soluÃÃo de H2SO4 0,5 M, H2SO4 0,5 M + HCl 0,5 M e HCl 0,5 M, nas temperaturas de 25, 35 e 45 ÂC. Adicionalmente, foi realizada a caracterizaÃÃo microestrutural desse material atravÃs de quantificaÃÃo de fases por microscopia Ãtica, anÃlise morfolÃgica por Microscopia EletrÃnica de Varredura e TransmissÃo, acoplados as tÃcnicas de DifraÃÃo de ElÃtrons Retroespalhados e Espectroscopia de DispersÃo de Energia de ElÃtrons, alÃm de medidas de microdureza vickers. A caracterizaÃÃo microestrutural e morfolÃgica confirmou a presenÃa de fase sigma no aÃo inoxidÃvel super duplex 1C e que a quantidade desta fase aumenta com o tempo de tratamento tÃrmico de envelhecimento. Esta fase apresentou microdureza maior que as fases ferrita e austenita. O tratamento tÃrmico de envelhecimento influenciou de maneira negativa na resistÃncia a corrosÃo desse aÃo quando exposto a soluÃÃes Ãcidas de H2SO4 e HCl a 25 C, principalmente quando este estÃo presentes na mesma soluÃÃo, devido provavelmente ao seu baixo pH. Nesta soluÃÃo (H2SO4 + HCl), tanto o aumento do tempo de tratamento tÃrmico de envelhecimento quanto o aumento da temperatura (35 e 45 ÂC), afetam negativamente na resistÃncia à corrosÃo do material estudado, diminuindo à medida que se tem um maior conteÃdo de fase sigma.

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.

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.

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