Submitted by Maria Eneide de Souza Araujo (mearaujo@ipen.br) on 2015-02-20T19:46:12Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-02-20T19:46:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A causa imediata do acidente na usina nuclear de Fukushima Daiichi de março de 2011 foi o derretimento do núcleo do reator. Durante este processo, o zircônio do revestimento do combustível reagiu com a água, produzindo uma grande quantidade de hidrogênio. Esse hidrogênio, combinado com os materiais radioativos voláteis, vazou do vaso de contenção e entrou no edifício de reator, resultando em explosões. No passado, o aço inoxidável foi utilizado como revestimento em muitos reatores de água pressurizada (PWR), e seu desempenho sob irradiação foi excelente; entretanto, o aço inoxidável foi substituído por uma liga à base de zircônio como material de revestimento, principalmente devido à sua mais baixa seção de choque de absorção de nêutrons. Hoje, o revestimento de aço inoxidável aparece novamente como uma possível solução para problemas de segurança relacionados a explosão e a produção de hidrogênio. O objetivo desta tese de doutorado é discutir o desempenho sob irradiação de varetas combustíveis usando aço inoxidável como material de revestimento. Os resultados mostram que varetas de aço inoxidável exibem temperaturas mais baixas no combustível e maiores larguras da folga pastilha-revestimento do que as varetas revestidas por Zircaloy e essa folga não fecha durante a irradiação. O desempenho térmico das duas varetas combustíveis é muito semelhante, e a penalidade de maior absorção de nêutrons em razão do uso de aço inoxidável pode ser compensada pela combinação de um pequeno aumento no enriquecimento do U-235 e modificações no tamanho do espaçamento entre as varetas combustíveis. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Pedro Silva Filho (pfsilva@ipen.br) on 2017-11-16T17:59:00Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-11-16T17:59:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho foram realizados experimentos de soldagem circunferencial em tubos de aço inoxidável super duplex UNS S32750, com diâmetros de 19,05 mm e 48,20 mm. Foram executadas soldas utilizando-se diversos parâmetros de soldagem num equipamento MIG com controle CMT&reg Cold Metal Transfer. Os cordões de solda foram avaliados por inspeção visual e dimensional, além dos ensaios de tração e microdureza Vickers, bem como a análise microestrutural em conjunto com análise de precipitação de fases, a qual foi realizada em acordo com a prática A da norma ASTM A923, e ensaio de corrosão conforme a prática A da norma ASTM G48 em conjunto com a norma ASTM A923. Os resultados indicaram que a soldagem do tubo com diâmetro de 19,05 mm apresentou cordão de solda com dimensões inaceitáveis conforme norma, tendo sido esta condição atribuída a utilização de um elevado diâmetro do arame para as condições (parâmetros) usadas de soldagem. A soldagem do tubo com diâmetro de 48,20 mm apresentou falta de penetração nas condições empregadas, quando soldado pelo processo CMT&reg convencional. No caso da utilização do CMT&reg combinado com arco pulsado, em condições que geraram maior aporte de calor durante a soldagem, assim obteve-se penetração total da junta e acabamento superficial adequado. Os resultados indicaram que a soldagem utilizando o processo CMT&reg combinado com arco pulsado, nas condições (parâmetros) empregados geraram bom acabamento superficial, aliado propriedades mecânicas compatíveis, atendendo exigências de normas, bem como uma microestrutura balanceada e alta resistência à corrosão. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Os aÃos inoxidÃveis austenÃticos, quando soldados e expostos a certos ambientes corrosivos, podem sofrer corrosÃo nas regiÃes adjacentes Ãs soldas. Estas regiÃes, em geral, estÃo associadas à precipitaÃÃo de carbonetos de cromo nos contornos dos grÃos da austenita (sentizaÃÃo). A anÃlise da influÃncia da energia de soldagem sobre a sentizaÃÃo à de interesse em diversos setores industriais importantes, como à o caso do setor petroquÃmico. Assim, estudou-se a influÃncia do processo de soldagem, da energia da regiÃo sensitizada. Foram utilizadas, para este estudo trÃs tÃcnicas bÃsicas de avaliaÃÃo de zona de reativaÃÃo eletroquÃmica potenciocinÃtica, pelo mÃtodo cÃclico (REPC). Para tanto, foram soldados trÃstipos de aÃo (AIS 304, AISI 304L e AISI 316L) com trÃs energias de soldagem para cada aÃo, em trÃs processos de soldagem (eletrodo revestido, TIG e MIG). A simulaÃÃo, realizada do software nÃo considerou os efeitos dos outros elementos quÃmicos alÃm do carbono. AtravÃs de microscopia Ãtica foi possÃvel observar o fenÃmeno de precipitaÃÃo dos carbonetos de cromo, mesmo quando esses precipitados ocorreram de forma dispersa. O mÃtodo REPC mostrou-se bastante eficaz em determinar essa regiÃo e em quantificar a faixa de precipitaÃÃo de carbonetos. Este metido apresentou vantagens sobre a microscopia Ãtica jà que permitiu identificar regiÃes de precipitaÃÃo de difÃcil observaÃÃo em microscopia Ãtica. A anÃlise atravÃs das tÃcnicas utilizadas mostrou que o processo de energia de soldagem influem consideravelmente na extensÃo sintetizada dos aÃÃes estudados. / Os aÃos inoxidÃveis austenÃticos, quando soldados e expostos a certos ambientes corrosivos, podem sofrer corrosÃo nas regiÃes adjacentes Ãs soldas. Estas regiÃes, em geral, estÃo associadas à precipitaÃÃo de carbonetos de cromo nos contornos dos grÃos da austenita (sentizaÃÃo). A anÃlise da influÃncia da energia de soldagem sobre a sentizaÃÃo à de interesse em diversos setores industriais importantes, como à o caso do setor petroquÃmico. Assim, estudou-se a influÃncia do processo de soldagem, da energia da regiÃo sensitizada. Foram utilizadas, para este estudo trÃs tÃcnicas bÃsicas de avaliaÃÃo de zona de reativaÃÃo eletroquÃmica potenciocinÃtica, pelo mÃtodo cÃclico (REPC). Para tanto, foram soldados trÃstipos de aÃo (AIS 304, AISI 304L e AISI 316L) com trÃs energias de soldagem para cada aÃo, em trÃs processos de soldagem (eletrodo revestido, TIG e MIG). A simulaÃÃo, realizada do software nÃo considerou os efeitos dos outros elementos quÃmicos alÃm do carbono. AtravÃs de microscopia Ãtica foi possÃvel observar o fenÃmeno de precipitaÃÃo dos carbonetos de cromo, mesmo quando esses precipitados ocorreram de forma dispersa. O mÃtodo REPC mostrou-se bastante eficaz em determinar essa regiÃo e em quantificar a faixa de precipitaÃÃo de carbonetos. Este metido apresentou vantagens sobre a microscopia Ãtica jà que permitiu identificar regiÃes de precipitaÃÃo de difÃcil observaÃÃo em microscopia Ãtica. A anÃlise atravÃs das tÃcnicas utilizadas mostrou que o processo de energia de soldagem influem consideravelmente na extensÃo sintetizada dos aÃÃes estudados.

Os aços inoxidáveis ferríticos são naturalmente ferromagnéticos, o que impossibilita sua utilização em próteses ortopédicas. Apesar disso, em algumas aplicações específicas, faz-se necessário o uso de um biomaterial ferromagnético, como nas próteses odontológicas e faciais com conectores magnéticos. Este trabalho apresenta o estudo da resistência à corrosão e citotoxicidade do aço inoxidável ferrítico AISI 444, para avaliar seu potencial de uso como um biomaterial. O aço AISI 444 possui baixo teor de níquel, teores extrabaixos de intersticiais (C e N) e é estabilizado com Ti e Nb. Como materiais de referência foram utilizados o aço inoxidável austenítico ISO 5832-1 (ASTM F-138), por ser o biomaterial metálico mais empregado na fabricação de próteses ortopédicas, e uma base ferromagnética do sistema de fixação de próteses odontológicas, feita em aço inoxidável ferrítico (NeoM). O ensaio de citotoxicidade in vitro, pelo método de incorporação do corante vermelho neutro, revelou que o aço inoxidável AISI 444 não apresentou citotoxicidade. O comportamento frente à corrosão foi estudado por meio de curvas de polarização anódica potenciodinâmicas e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). O meio de ensaio foi uma solução salina tamponada de fosfato (PBS), em condição naturalmente aerada e em fresta, a temperatura de 37 ºC. Para simular a condição de fresta dos ensaios eletroquímicos foi desenvolvido um novo equipamento. As propriedades eletrônicas do filme passivo foram avaliadas pela técnica de Mott-Schottky. Em meio aerado, os resultados de EIE indicaram que todos os materiais se mostraram passivos. As curvas de polarização indicaram que a resistência à corrosão por pite do aço AISI 444 foi equivalente à do aço ISO 5832-1, porém superior à do NeoM. Pelos diagramas de Mott-Schottky, conclui-se que o filme óxido no aço AISI 444 possui menor concentração de dopantes que o aço NeoM. Isto sugere que o aço AISI 444 apresenta maior resistência à transferência de carga através do filme passivo. Em condição de fresta, as polarizações indicaram taxas de corrosão baixas para ambos os aços, porém superiores para o aço ISO 5832-1, em comparação ao aço AISI 444. As micrografias das superfícies dos aços, após polarização, revelaram um maior ataque corrosivo no aço ISO 5832-1 do que no aço AISI 444. O aço NeoM apresentou composição química fora da especificação da norma. Os baixos teores de Cr e de Mo, além das altas concentrações de sulfetos, foram as prováveis causas da menor resistência à corrosão do NeoM, indicada pelos ensaios eletroquímicos. O equipamento proposto para avaliação da resistência à corrosão, em condição de fresta, mostrou boa reprodutibilidade de resultados. O aço inoxidável AISI 444 apresentou alta potencialidade para uso como biomaterial, especialmente na fabricação de componentes protéticos com fixação magnética. / Ferritic stainless steels are ferromagnetic materials. This property does not allow their use in orthopedic prosthesis. Nevertheless, in some specific applications, this characteristic is very useful, such as, for fixing dental and facial prostheses by using magnetic attachments. In this study, the corrosion resistance and cytotoxicity of the AISI 444 ferritic stainless steel, with low nickel content, extra-low interstitial levels (C and N) and with the addition of Ti and Nb as stabilizers, were investigated to evaluate its potentiality for biomaterials fabrication. The ISO 5832 austenitic stainless steel (SS) and a commercial universal keeper for dental attachment (Neo-magnet System) were evaluated for comparison reasons. The first stainless steel is the most used metallic material for orthopedic prostheses fabrication, and the second one, is a ferromagnetic keeper for dental prostheses (NeoM). In vitro cytotoxicity analysis was performed by the red neutral incorporation method. The results showed that the AISI 444 stainless steel is non cytotoxic. The corrosion resistance was studied by anodic polarization methods and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), in a saline phosphate buffered solution (PBS) at 37 °C, either naturally aerated or under crevice condition. A new device was developed to simulate the crevice condition on electrochemical tests. The electronic properties of the passive film formed on AISI 444 SS were evaluated by the Mott-Schottky approach. All tested materials showed passivity in the PBS medium and the passive oxide film presented a duplex nature. In aerated condition, the resistance to pitting corrosion associated to AISI 444 SS was similar to that of the ISO 5832 SS and both were superior to that of the NeoM SS. The 444 SS oxide film showed lower dopants concentration than the NeoM SS, suggesting that the 444 SS film presents a higher resistance to charge transfer through it than the fim on the NeoM SS. Under crevice conditions, the potentiodinamic polarization tests indicated low corrosion rates for both steels, but slightly higher for the ISO 5832 SS when compared to the AISI 444 SS tested. Observation of the surface, after crevice polarization, indicated a larger area of corrosive attack on the ISO 5832-1 SS than on the AISI 444 SS.The chemical composition of the NeoM SS was out of the standard specification. The low levels of Cr and Mo in the NeoM, and the high concentration of MnS precipitates, are the probable cause of its lower corrosion resistance. The new devide proposed for crevice corrosion resistance evaluation, showed good reproducibility of results.The AISI 444 stainless steel showed a high potential for use as a biomaterial, especially for the manufacture of prosthetic components with magnetic attachment.

Este trabalho tem por objetivo estudar a eficiência dos oxiânions molibdato (MoO4 2-) e tungstato (WO4 2-) na inibição da corrosão localizada em aços inoxidáveis austeníticos (347 e 304L) em sistemas de água com alto grau de pureza na presença de íons cloreto (Cl-). Para avaliar a ação dos oxiânions estudados foram empregadas técnicas eletroquímicas de monitoramento do potencial de circuito aberto (Eoc), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), polarização cíclica (PC) e cronoamperometria (CA). Para caracterização superficial foram utilizadas microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (SEM). Os ensaios foram realizados em meios contendo somente água pura desoxigenada e água pura desoxigenada contendo íons cloreto (50, 100, 200, 300 e 500 ppm) variando a concentração (0, 10-4, 10-3 e 10-2 M) dos inibidores molibdato e tungstato de sódio. Todos os experimentos foram realizados à temperatura ambiente e em condições hidrodinâmicas controladas, empregando o sistema de eletrodo de disco rotativo (RDE) com velocidade constante de1200 rpm. Os resultados mostraram que os aços inoxidáveis 347 e 304L permanecem passivos em água pura, uma vez que o meio não é agressivo. Entretanto, a adição de íons cloreto tornou-os susceptíveis à corrosão por pites, pois os cloretos atuam como desapassivadores, fragilizando o filme passivo que fornece proteção aos aços inoxidáveis. O aumento da concentração dos íons cloreto no eletrólito aumentou a sua agressividade para os dois aços estudados, sendo observado o precoce aparecimento da corrosão. No entanto, a adição dos inibidores molibdato e tungstato de sódio melhorou a qualidade da camada passiva, aumentando os valores de potencial de pite (Ep) e de módulo de impedância, mantendo a passividade dos aços num amplo intervalo de potenciais. Ensaios cronoamperométricos mostraram que na presença dos oxiânions os valores medidos de densidade de corrente de resposta para os aços inoxidáveis 347 e 304L foram acentuadamente menores em relação aos valores obtidos na ausência dos mesmos, confirmando que os inibidores utilizados atuam na melhora da camada passiva, diminuindo a sensibilidade aos cloretos e conseqüentemente aumentando a resistência contra a corrosão por pites dos aços. O estudo mostrou que os melhores resultados para ambos os aços foram obtidos na presença de 10-2 M de inibidor, tanto para o tungstato quanto para o molibdato, sendo este com eficiência levemente melhor. Além disso, o aço 304L sem partículas incrustadas de alumina mostrou-se menos susceptível aos ataques dos cloretos do que o aço 347. Nas amostras que tiveram a superfície tratada com lixas de abrasivo de alumina, essas partículas foram incrustadas nos aços e isso levou ao desaparecimento de um potencial de pite bem definido. Na presença de alta concentração de cloretos, essas partículas foram arrancadas pelo ataque às regiões deformadas mecanicamente, localizadas ao redor das partículas incrustadas e as propriedades do aço em si puderam ser verificadas. / The aim of this work is to study the efficiency of molibdate (MoO4 2-) and tungstate (WO4 2-) oxianions in the inhibition of the localized corrosion in austenitic stainless steels (347 and 304L) in high purity water systems in the presence of chloride ions (Cl-). In order to evaluate the action of the oxianions electrochemical techniques as open circuit potential (OCP), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic polarization (CP) and chronoamperometry (CA) were accomplished. For surface characterization optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) were used. The experiments were carried out in deoxygenated pure water and deoxygenated pure water containing chloride ions (50, 100, 200, 300 and 500 ppm) adding different concentrations (0, 10-4, 10-3 and 10-2 M) of molibdate and tungstate ions. All the experiments were performed at room temperature under controlled hydrodynamic conditions using a rotating disk electrode (RDE) at constant rotation speed of 1200 rpm. The results showed that 347 and 304L stainless steels remain passive in pure water, since the environment is not aggressive. However, in the presence of chloride ions they become susceptive to pitting corrosion, with chloride ions acting depassivity agents weakening the passive film that supplies protection to the stainless steels. The increase of chloride ions concentration in the electrolyte enhanced the aggressiveness for both steels evidenced by a precocious accurance of pitting corrosion. On the other hand, the addition of sodium molibdate and tungstate inhibitors improved the quality of the passive layer, increasing the pitting potentials (Ep) and the impedance modulus, improving the the passivity of steels a large of potential range. Chronoamperometric measurements showed that in the presence of oxianions response current density for 347 and 304L stainless steels was strongly diminished in relation to the values obtained in the absence of the inhibitors, confirming that the inhibitors act in the improvement of the passive layer, decreasing its sensitivity to chlorides and consequently increasing the steels resistance against pitting corrosion. Results showed that the best results for both steels were obtained in the presence of 10- 2 M tungstate or molibdate, being this latter with efficiency lightly better. Moreover, the 304L stainless steel showed to be less susceptive to pitting corrosion compared to 347 stainless steel. For stainless steel specimens previously treated with Al2O3 emery papers, Al2O3 particles become embedded in the steel surface and led to the indefinition of the pitting potential values. In the presence of high chloride concentrations, the mechanically affected region of steel in the surrounding of Al2O3 particles was attacked and Al2O3 particles were removed reveling the stainless steel own resistance to chlorides.

Aços inoxidáveis dúplex apresentam uma estrutura composta por ferrita e austenita. O fato de a austenita ser estável à temperatura ambiente possibilita que esses aços sejam usados no estudo da reação de formação da austenita a partir da ferrita, podendo os resultados ser aplicados a aços de baixa liga, em que a austenita se transforma em martensita no resfriamento brusco, e a outros sistemas com transformações entre fases cúbicas de corpo centrado (CCC) e cúbicas de face centrada (CFC). Foram realizados estudos em um aço inoxidável dúplex do tipo DIN W.Nr. 1.4462 (UNS 31803). As amostras foram solubilizadas no campo ferrítico a 1325°C e resfriadas em água. As amostras foram ainda tratadas isotermicamente em temperaturas entre 700°C e 1100°C por tempos entre 5.000 e 30.000 segundos. Deste modo, a formação de austenita a partir da ferrita foi estudada em seu estágio inicial e em estágios avançados da reação, com relação aos seus aspectos morfológicos e cristalográficos. As morfologias encontradas apresentaram variações dependentes dos segmentos de contorno de grão em que as partículas se formam. As partículas nucleadas nos contornos de grão podem ser adequadamente descritas pela classificação morfológica de Dubé. Além disso, essas partículas apresentaram, em geral, relações de orientação do tipo Kurdjumov-Sachs e Nishyiama-Wassermann com pelo menos um dos dois grãos, podendo ser encontradas relações intermediárias entre essas duas. . Em alguns casos, as partículas mantêm relações de orientação com os dois grãos adjacentes, apresentando pequenos desvios das relações exatas relatadas na literatura. As partículas de austenita intragranulares apresentam desvios em relação à relações exatas maiores do que os encontrados nas partículas de contornos de grão. Em alguns casos, as partículas intragranulares aparentam não apresentar relações de orientação com a matriz ferrítica. / Duplex Stainless Steels have a structure composed by ferrite and austenite. The fact that austenite, in these steels, is stable at low temperatures, allows the use of these steels in studies of austenite formation from ferrite, in such way that the results can be applied to low alloy steels, in which austenite transforms to martensite upon rapid cooling, and to other systems containing transformations between body-centred cubic (BCC) and face-centred cubic (FCC) phases. Studies were performed on a DIN W.Nr. 1.4462 (UNS 31803) duplex stainless steel. The samples were solution treated in the ferrite region at 1325°C and water cooled. Samples were then submitted to isothermal treatments at temperatures between 700°C and 1100°C for up to 30.000 seconds. In this way, austenite formation from ferrite was studied on initial and advanced stages of the reaction, concerning morphological and crystallographic aspects. The morphologies observed varied with the grain boundary segment in which the particles were formed. The grain boundary particles may be adequately described by the Dubé classification. Moreover, these particles presented Kurdjumov-Sachs and Nishyiama-Wassermann orientation relationships with at least one of the adjacent grains, with possibilities of occurrence of intermediate relationships between K-S and N-W relationships. In some cases, the particles show orientation relationships with both adjacent grains, with small deviations form the exact relationships reported in literature. Intragranular austenite particles show higher deviations from the exact relationships than grain boundary particles. In some cases, intragranular particles have no apparent orientation relationships with the ferrite matrix.

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.

Les aciers inoxydables austénitiques sont utilisés dans de nombreuses applications. L'alliage 310S possède des teneurs en chrome et en nickel particulièrement élevées qui lui confèrent une excellente résistance pour les utilisations à hautes températures. Néanmoins, pour des applications combinant cyclage thermique et chargement mécanique, la prédiction de la durée de vie des pièces est délicate. En effet, si de nombreuses données sont disponibles dans la littérature concernant le vieillissement et le fluage isotherme des aciers austénitiques, celles dédiées aux sollicitations couplées sont très rares et s’avèrent insuffisantes pour rendre compte des phénomènes macroscopiques observés industriellement. Une étude a donc été menée pour comprendre les mécanismes mis en jeu. Le vieillissement d’un acier 310S a été exploré pour plusieurs cycles thermiques à 870°C. Les microstructures obtenues ont été caractérisées par différents moyens expérimentaux. L’effet critique du cyclage thermique sur la germination et la croissance des précipités a été quantifié mettant en évidence une accélération de la germination de la phase sigma. D’autre part, des essais mécaniques à 20, 650, 780 et 870°C ont été réalisés sur une large plage de contraintes. Les résultats confirment la forte influence de la modification de la microstructure sur les propriétés élastiques et sur celles en fluage. L’augmentation conjointe du module d’Young, de la limite à rupture et des vitesses de fluage a été observée. La prédiction de la durée de vie de composants subissant des cyclages thermomécaniques doit donc tenir compte de l’évolution de la microstructure. Ces travaux aboutissent donc à une double modélisation qui permet, d’une part, de décrire la cinétique de transformation de phase et, d’autre part, de prédire les vitesses de fluage de l’acier 310S, en isotherme comme en cyclage thermomécanique, dans des conditions représentatives des conditions de service des pièces industrielles. / Austenitic stainless steels are widely used in industrial applications. 310S stainless steel has high chromium and nickel contents, providing a competitive mechanical behavior for high temperature utilizations. Nevertheless, lifetime prediction is difficult to assess under coupled mechanical and thermal solicitations. Many data are available on aging and isothermal creep of austenitic stainless steels, but few consider the coupled effect of multiple solicitations. These data are insufficient to explain industrial macroscopic observations. The aim of this study was thus to explore the involved mechanisms in such a case. 310S stainless steel aging was investigated under various thermal cycling solicitations at 870°C. The obtained microstructures were characterized by numerous experimental means. The effect of thermal cycling on nucleation and growth of sigma phase precipitates was quantified. The results of the present work revealed enhanced sigma phase nucleation in these non-isothermal conditions. In addition, mechanical tests were carried out at 20, 650, 780 and 870°C under a large range of stresses. The results highlight a noticeable influence of microstructural evolution on elastic and creep properties of this alloy. Simultaneous increases of Young modulus, rupture stress and creep rates were evidenced. It was thus evidenced that lifetime prediction of components under thermomechanical cycling must take into account the microstructure change during lifetime. Finally, two models were proposed in order to assess microstructural changes and creep behavior that apply to isothermal and thermomechanical cycling conditions mimicking in service conditions of industrial components.

Les neuropathies périphériques sont des dysfonctions causées par certaines maladies (diabète, mucoviscidose). Celles-ci peuvent être rapidement diagnostiquées par la technologie SudoscanTM. Cette technologie non invasive, est basée sur des mesures électrochimiques via l’imposition de faibles potentiels entre des électrodes appliquées sur la peau et la mesure de faibles courants. Les résultats obtenus sont liés à la composition de la sueur associée à l’innervation des glandes sudoripares. Les résultats obtenus in vivo donnent une réponse caractéristique à l’anode, qui permet de déterminer le type de maladie et son avancement. Afin de mieux comprendre les phénomènes mis en jeu aux électrodes et d’optimiser la sensibilité des mesures in vivo, des manipulations ont été réalisées in vitro dans des solutions mimant la composition de la sueur. Pour simuler la résistance du corps et réduire les densités de courant obtenues in vitro la viscosité de l’électrolyte a été augmentée. Cet électrolyte a permis d’atteindre des densités de courant in vitro proches de celles obtenues in vivo. Le second objectif de cette étude est d’analyser le comportement électrochimique in vitro de différents aciers inoxydables biocompatibles et leur résistance à la corrosion dans un milieu physiologique à pH neutre. Nous nous sommes plus précisément intéressés à l’influence de la concentration en ions chlorure sur la corrosion, aux échelles de concentrations trouvées dans la sueur, (36mM 120mM). L’objectif est de permettre une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu et d’analyser la sensibilité des matériaux aux ions chlorures, pour déterminer le matériau le plus prometteur pour la technologie. / A non-invasive device based on measurements of electrochemical skin conductance can detect small fiber neuropathy, a sweat gland dysfunction implicated in several diseases. In this context, the SudoscanTM technology developed by Impeto Medical provides early diagnosis, rapid and noninvasive analysis. This technology is based on measurements of skin current density via the imposition of low amplitude voltages (4 to 1.5V) between electrodes applied to the skin and measuring the low current generated. These electrodes are sensitive to the composition of the sweat produced by the eccrine glands when stimulated. The results obtained in vivo provide a characteristic response on the anode, which determines the type of disease and its progress. To better understand the phenomena involved at electrodes and to optimize the sensitivity of in vivo measurements, manipulations were performed in vitro with solutions mimicking the composition of the sweat. To simulate the resistance of the body and to reduce the current densities obtained in vitro, the viscosity of the electrolyte has been increased. This electrolyte has achieved in vitro current densities similar to those obtained in vivo. The second objective of this study is to analyze the electrochemical behavior of different biocompatible stainless steels and their corrosion resistance in a physiological medium at neutral pH. We specifically interested in the influence of the chloride ion concentration on the corrosion, in the range of sweat’s. The objective is to enable a better understanding of the phenomena involved and analyze the sensitivity of materials to chloride ions, to determine the most promising material for technology.