Nesta Dissertação são apresentados os resultados do estudo da evolução microestrutural de um aço inoxidável dúplex UNS S32205 durante o processo de laminação a frio e posterior recozimento em 1080ºC. Amostras do aço na condição como-recebida, laminadas a frio e recozidas isotermicamente foram caracterizadas utilizando as técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura, dilatometria, espectroscopia de energia dispersiva (EDS), microdureza Vickers, difração de raios X, magnetização de amostra vibrante, macrotextura e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). No material na condição como-recebido foi possível observar uma microestrutura com a austenita parcialmente recristalizada (53%) apresentando maclas de recozimento e a ferrita recuperada. Uma fração volumétrica de cerca de 50% de cada fase foi encontrada. Cálculos termodinâmicos e análises químicas via EDS mostram boa concordância quanto à partição de soluto existente entre a ferrita e a austenita. Análises de magnetização mostraram que não houve variação considerável na fração de fase magnética nas amostras laminadas a frio até 79% de redução em espessura, ou seja, não foi possível observar a formação de martensita induzida por deformação nas condições de laminação utilizadas. Medidas do campo coercivo (Hc) e magnetização remanente (MR) mostram, porém, um comportamento quase linear em relação ao grau de deformação. Por meio de medidas de difração de raios X, utilizando uma análise qualitativa do alargamento de picos difratados, observou-se maior encruamento da austenita durante a laminação a frio. O mesmo comportamento foi encontrado em medidas de dureza individual de fases, assim como em análises de desorientação média de kernel (KAM) obtidos via EBSD. Análises de macrotextura e microtextura mostraram que o material na condição como-recebido possui uma textura forte, principalmente a ferrita, apesar de ser proveniente de um processo de laminação a quente. Durante a laminação a frio não foram observadas grandes mudanças nas componentes de textura em ambas as fases, porém, observou-se a intensificação da componente Goss-Latão na austenita, devido à deformação plástica e à formação de bandas de cisalhamento. Na ferrita observou-se uma típica intensificação da fibra ??com o aumento da deformação plástica. As amostras deformadas 43% e 64% recozidas em 1080 ºC apresentaram uma microestrutura totalmente recristalizada após 3 min de tratamento, caracterizada pela formação de uma estrutura tipo \"bambu\". Com 1 min de tratamento, através de análises de espalhamento da orientação de grão (GOS), observou-se a ocorrência de recristalização primária na ferrita (42% de grãos recristalizados) na amostra laminada 43%. Por outro lado, a austenita manteve uma microestrutura levemente recuperada. Com uma deformação de 64%, a fração recristalizada da ferrita não foi alterada significativamente enquanto que a austenita apresentou uma fração recristalizada de 43%. Análises de KAM mostraram uma maior diferença de energia armazenada na austenita do que na ferrita entre as amostras laminadas até 43% e 64%. Após o recozimento não foram observadas mudanças significativas na microtextura de ambas as fases. Porém, na ferrita observou-se um aumento considerável da fração dos contornos especiais (CSL) ?3, ?13b e ?29a (entre 11% e 12% no total) enquanto que na austenita somente um aumento na fração dos contornos tipo ?3 (cerca de 15%) associados aos contornos de macla foi identificado. / In this Dissertation, results of the study of the microstructural evolution of a duplex stainless steel UNS S32205 during the cold rolling process and further isothermal annealing at 1080ºC are reported. Samples of the steel in the as-received, cold-rolled and annealed conditions were characterized using light and scanning electron microscopy, dilatometry, energy dispersive spectroscopy (EDS), Vickers hardness, X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetization, macrotexture (XRD) and electron backscatter diffraction (EBSD). In the as-received material it was possible to observe a microstructure with partially recrystallized austenite (53%) with the presence of annealing twins and recovered ferrite. A volume fraction of approximately 50% of each phase was found. Thermodynamic calculations and chemical analysis via EDS showed good agreement on solute partitioning between ferrite and austenite. Magnetization analysis showed that there was no considerable changes in the magnetic phase fraction in the samples cold rolled up to 79% in thickness reduction. Hence, it was not possible to observe the formation of deformation induced martensite with the rolling conditions used in this work. Measurements of the coercive field (Hc) and remnant magnetization (MR) show, however, an almost linear behavior in relation to the degree of deformation. Through X-ray diffraction measurements, using a qualitative analysis of the diffracted peaks broadening, a higher work hardening of austenite was observed during cold rolling. The same behavior was found in hardness measurements of individual phases, and in the average kernel misorientation analysis (KAM) obtained by EBSD. Analysis of macrotexture and microtexture showed a strong texture in the as-received material, especially in ferrite, although this material was obtained by a hot-rolling process. During cold-rolling, no significant changes were observed in the texture components of both phases. However, an increase of the Goss-to-Brass component in austenite was noticed, and it may be related to the work hardening and to the formation of shear bands. In ferrite, the strengthening of the ?-fiber was noticed with increasing strain. The samples deformed 43% and 64% and annealed at 1080ºC showed a fully recrystallized microstructure after 3 min of annealing, forming a \"bamboo\" like structure. After 1-min annealing, by using grain orientation spread (GOS) analyzes, it was possible to observe the occurrence of primary recrystallization in ferrite (42% of recrystallized grains) in the 43% cold-rolled sample. On the other hand, austenite kept a slightly recovered microstructure. With a strain of 64%, the recrystallized fraction of ferrite did not change significantly, whereas austenite presented a recrystallized fraction of 45%. KAM analyzes showed a higher stored energy difference in austenite than in ferrite between the 43% and 64% rolled samples. Nevertheless, after annealing, a considerable increase in the fraction of special boundaries (CSL) ?3, ?13b and ?29a (between 11% and 12% in total) was observed in ferrite, while in austenite only an increase in the ?3 boundaries (about 15%), associated with the twin coherent boundaries, was identified.

Nesta Dissertação são apresentados os resultados do estudo da evolução microestrutural de um aço inoxidável dúplex UNS S32205 durante o processo de laminação a frio e posterior recozimento em 1080ºC. Amostras do aço na condição como-recebida, laminadas a frio e recozidas isotermicamente foram caracterizadas utilizando as técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura, dilatometria, espectroscopia de energia dispersiva (EDS), microdureza Vickers, difração de raios X, magnetização de amostra vibrante, macrotextura e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). No material na condição como-recebido foi possível observar uma microestrutura com a austenita parcialmente recristalizada (53%) apresentando maclas de recozimento e a ferrita recuperada. Uma fração volumétrica de cerca de 50% de cada fase foi encontrada. Cálculos termodinâmicos e análises químicas via EDS mostram boa concordância quanto à partição de soluto existente entre a ferrita e a austenita. Análises de magnetização mostraram que não houve variação considerável na fração de fase magnética nas amostras laminadas a frio até 79% de redução em espessura, ou seja, não foi possível observar a formação de martensita induzida por deformação nas condições de laminação utilizadas. Medidas do campo coercivo (Hc) e magnetização remanente (MR) mostram, porém, um comportamento quase linear em relação ao grau de deformação. Por meio de medidas de difração de raios X, utilizando uma análise qualitativa do alargamento de picos difratados, observou-se maior encruamento da austenita durante a laminação a frio. O mesmo comportamento foi encontrado em medidas de dureza individual de fases, assim como em análises de desorientação média de kernel (KAM) obtidos via EBSD. Análises de macrotextura e microtextura mostraram que o material na condição como-recebido possui uma textura forte, principalmente a ferrita, apesar de ser proveniente de um processo de laminação a quente. Durante a laminação a frio não foram observadas grandes mudanças nas componentes de textura em ambas as fases, porém, observou-se a intensificação da componente Goss-Latão na austenita, devido à deformação plástica e à formação de bandas de cisalhamento. Na ferrita observou-se uma típica intensificação da fibra ??com o aumento da deformação plástica. As amostras deformadas 43% e 64% recozidas em 1080 ºC apresentaram uma microestrutura totalmente recristalizada após 3 min de tratamento, caracterizada pela formação de uma estrutura tipo \"bambu\". Com 1 min de tratamento, através de análises de espalhamento da orientação de grão (GOS), observou-se a ocorrência de recristalização primária na ferrita (42% de grãos recristalizados) na amostra laminada 43%. Por outro lado, a austenita manteve uma microestrutura levemente recuperada. Com uma deformação de 64%, a fração recristalizada da ferrita não foi alterada significativamente enquanto que a austenita apresentou uma fração recristalizada de 43%. Análises de KAM mostraram uma maior diferença de energia armazenada na austenita do que na ferrita entre as amostras laminadas até 43% e 64%. Após o recozimento não foram observadas mudanças significativas na microtextura de ambas as fases. Porém, na ferrita observou-se um aumento considerável da fração dos contornos especiais (CSL) ?3, ?13b e ?29a (entre 11% e 12% no total) enquanto que na austenita somente um aumento na fração dos contornos tipo ?3 (cerca de 15%) associados aos contornos de macla foi identificado. / In this Dissertation, results of the study of the microstructural evolution of a duplex stainless steel UNS S32205 during the cold rolling process and further isothermal annealing at 1080ºC are reported. Samples of the steel in the as-received, cold-rolled and annealed conditions were characterized using light and scanning electron microscopy, dilatometry, energy dispersive spectroscopy (EDS), Vickers hardness, X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetization, macrotexture (XRD) and electron backscatter diffraction (EBSD). In the as-received material it was possible to observe a microstructure with partially recrystallized austenite (53%) with the presence of annealing twins and recovered ferrite. A volume fraction of approximately 50% of each phase was found. Thermodynamic calculations and chemical analysis via EDS showed good agreement on solute partitioning between ferrite and austenite. Magnetization analysis showed that there was no considerable changes in the magnetic phase fraction in the samples cold rolled up to 79% in thickness reduction. Hence, it was not possible to observe the formation of deformation induced martensite with the rolling conditions used in this work. Measurements of the coercive field (Hc) and remnant magnetization (MR) show, however, an almost linear behavior in relation to the degree of deformation. Through X-ray diffraction measurements, using a qualitative analysis of the diffracted peaks broadening, a higher work hardening of austenite was observed during cold rolling. The same behavior was found in hardness measurements of individual phases, and in the average kernel misorientation analysis (KAM) obtained by EBSD. Analysis of macrotexture and microtexture showed a strong texture in the as-received material, especially in ferrite, although this material was obtained by a hot-rolling process. During cold-rolling, no significant changes were observed in the texture components of both phases. However, an increase of the Goss-to-Brass component in austenite was noticed, and it may be related to the work hardening and to the formation of shear bands. In ferrite, the strengthening of the ?-fiber was noticed with increasing strain. The samples deformed 43% and 64% and annealed at 1080ºC showed a fully recrystallized microstructure after 3 min of annealing, forming a \"bamboo\" like structure. After 1-min annealing, by using grain orientation spread (GOS) analyzes, it was possible to observe the occurrence of primary recrystallization in ferrite (42% of recrystallized grains) in the 43% cold-rolled sample. On the other hand, austenite kept a slightly recovered microstructure. With a strain of 64%, the recrystallized fraction of ferrite did not change significantly, whereas austenite presented a recrystallized fraction of 45%. KAM analyzes showed a higher stored energy difference in austenite than in ferrite between the 43% and 64% rolled samples. Nevertheless, after annealing, a considerable increase in the fraction of special boundaries (CSL) ?3, ?13b and ?29a (between 11% and 12% in total) was observed in ferrite, while in austenite only an increase in the ?3 boundaries (about 15%), associated with the twin coherent boundaries, was identified.

Submitted by ARTHUR MORAES E VIDEIRA null (arthur_moraesevideira@hotmail.com) on 2016-03-16T18:35:45Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Arthur correção final da defesa e da biblioteca.pdf: 11305264 bytes, checksum: 7992d45387d9cef930c107c374ce2902 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-03-21T17:56:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 videira_am_me_ilha.pdf: 11305264 bytes, checksum: 7992d45387d9cef930c107c374ce2902 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-21T17:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 videira_am_me_ilha.pdf: 11305264 bytes, checksum: 7992d45387d9cef930c107c374ce2902 (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / O emprego de aços inoxidáveis duplex na indústria atual vem aumentando devido as suas características que combinam boas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Esses aços são constituídos por uma estrutura bifásica com frações volumétricas de 50% ferrita e 50% austenita. Portanto, o desenvolvimento de técnicas para melhorar a soldagem dos aços duplex se faz necessário, de modo a garantir que o balanço de fases e as propriedades do material não sejam severamente prejudicados neste processo. Este trabalho tem o objetivo de caracterizar juntas soldadas com o processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) no aço inoxidável duplex UNS S32205. Foram realizadas soldagens na condição autógena com aporte térmico variando entre 261,00 J/mm e 652,50 J/mm. Seguiu-se com a análise do metal base e dos cordões de solda mediante ensaios de dureza Vickers, EDS (Espectroscopia por Dispersão de Energia), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia óptica (MO). Os resultados apresentaram a região do metal de solda com fração volumétrica de austenita variando entre de 21,71% e 33,89%. Essa variação se deve às menores taxas de resfriamento dos aportes térmicos com valores maiores, que permitem uma maior formação de austenita. Quanto a geometria do cordão, foi observado que valores maiores de aporte térmico, provocaram cordões mais largos e profundos, variando entre 3,9 e 5,9 mm de largura e 0,65 a 1,29 mm de profundidade. Na zona termicamente afetada mais próxima do metal de solda, a dureza Vickers apresentou valores maiores que o metal base, devido a presença de maior percentual de ferrita nessa região. Não se identificou a presença de fases frágeis no material. / The use of duplex stainless steels in industry is increasing due to their characteristics that combine good mechanical and corrosion resistance properties. These steels are comprised of a biphasic structure volume fraction of 50% ferrite and 50% austenite. Therefore, the development of techniques to improve the welding of duplex steels it is necessary, in order to ensure that the phase balance and the material properties are not severely harmed in the process. This work aims to characterize welded joints with the GTAW process in UNS S32205 duplex stainless steel. Autogenous welds were performed with heat input ranging from 261.00 J/mm and 652.50 J/mm. The next step was the analysis of base metal and weld beads by Vickers hardness testing, EDS, electronic and optical microscopy. The results showed the weld metal region with volume fraction of austenite ranging between 21.71% and 33.89%. This variation is due to the lower cooling rates of high heat input values, wich allow a greater formation of austenite. About the geometry, it was observed that higher values of heat input, led to wider and deeper welded joints, ranging between 3.9 and 5.9mm width and 0.65 and 1.29mm depth. In the nearest heat affected zone of the weld metal, Vickers hardness showed higher values than the base metal due to the presence of higher percentage of ferrite. Was not identified brittle phases in the material.

Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Resumo: O emprego de aços inoxidáveis duplex na indústria atual vem aumentando devido as suas características que combinam boas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Esses aços são constituídos por uma estrutura bifásica com frações volumétricas de 50% ferrita e 50% austenita. Portanto, o desenvolvimento de técnicas para melhorar a soldagem dos aços duplex se faz necessário, de modo a garantir que o balanço de fases e as propriedades do material não sejam severamente prejudicados neste processo. Este trabalho tem o objetivo de caracterizar juntas soldadas com o processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) no aço inoxidável duplex UNS S32205. Foram realizadas soldagens na condição autógena com aporte térmico variando entre 261,00 J/mm e 652,50 J/mm. Seguiu-se com a análise do metal base e dos cordões de solda mediante ensaios de dureza Vickers, EDS (Espectroscopia por Dispersão de Energia), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia óptica (MO). Os resultados apresentaram a região do metal de solda com fração volumétrica de austenita variando entre de 21,71% e 33,89%. Essa variação se deve às menores taxas de resfriamento dos aportes térmicos com valores maiores, que permitem uma maior formação de austenita. Quanto a geometria do cordão, foi observado que valores maiores de aporte térmico, provocaram cordões mais largos e profundos, variando entre 3,9 e 5,9 mm de largura e 0,65 a 1,29 mm de profundidade. Na zona termicamente afetada mais próxima do metal de sold... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of duplex stainless steels in industry is increasing due to their characteristics that combine good mechanical and corrosion resistance properties. These steels are comprised of a biphasic structure volume fraction of 50% ferrite and 50% austenite. Therefore, the development of techniques to improve the welding of duplex steels it is necessary, in order to ensure that the phase balance and the material properties are not severely harmed in the process. This work aims to characterize welded joints with the GTAW process in UNS S32205 duplex stainless steel. Autogenous welds were performed with heat input ranging from 261.00 J/mm and 652.50 J/mm. The next step was the analysis of base metal and weld beads by Vickers hardness testing, EDS, electronic and optical microscopy. The results showed the weld metal region with volume fraction of austenite ranging between 21.71% and 33.89%. This variation is due to the lower cooling rates of high heat input values, wich allow a greater formation of austenite. About the geometry, it was observed that higher values of heat input, led to wider and deeper welded joints, ranging between 3.9 and 5.9mm width and 0.65 and 1.29mm depth. In the nearest heat affected zone of the weld metal, Vickers hardness showed higher values than the base metal due to the presence of higher percentage of ferrite. Was not identified brittle phases in the material. / Mestre