Neste trabalho pretende-se estabelecer relações entre a micro e a nanoestrutura e a resistência à erosão-cavitação em aços inoxidáveis com alto teor de nitrogênio. Estas relações serão determinadas através do estudo dos mecanismos de deformação plástica e degradação observado nas superfícies e na micro e nanoestrutura durante ensaios de cavitação vibracional. As amostras do aço inoxidável duplex UNS S31803, com aproximadamente 0,9% N em peso, foram obtidas por nitretação gasosa em alta temperatura, divididas em amostras com nitrogênio em solução sólida e solubilizadas e amostras com nitrogênio em solução sólida e encruadas. As amostras de ensaio foram submetidas à cavitação vibratória em água destilada. Os mecanismos de dano que operam nas diferentes etapas do desgaste foram analisados utilizando microscópio eletrônico de varredura (MEV) para diferentes tempos de ensaio, analisando sempre o mesmo local através da perda de massa. A partir dos resultados obtidos nesse trabalho, observa-se que as amostras com nitrogênio em solução sólida e solubilizadas (318HTGN+Sol), e as laminadas (318HTGN+Enc), apresentaram taxa de desgaste 16 e 172 vezes menores, respectivamente, comparadas com o aço AISI 304L solubilizado. Por outro lado, a amostra do aço nitretado, com nitrogênio em solução sólida e solubilizado (318HTGN+Sol), e as laminadas (318HTGN+Enc), apresentaram taxa de desgaste 2 e 17 vezes menores, respectivamente, comparadas com o aço AISI 304L encruado. Foi possível constatar um aumento considerável do tempo de incubação, o que permitiu, de forma detalhada, acompanhar os mecanismos de deformação e evidenciar nos primeiros estágios da cavitação a formação de bandas de escorregamento. Foi possível, também, observar como os contornos de grão ou de macla, locais preferenciais de nucleação do dano, atuam quando comparados com danos no interior dos grãos. / This work aims to establish relationships between micro and nanostructure and cavitation-erosion resistance in high nitrogen stainless steels. These relations will be determined through the study of plastic deformation mechanisms and surface damage, as well as micro and nanostructure during vibratory cavitation testing. An UNS S 31803 samples with 0.9 N (%wt) were obtained by high temperature gas nitriding. Two sample groups were obtained: solubilized in solid solution and solubilized and work hardened. Vibratory cavitation tests were performed in distilled water. The damage mechanisms operating in different stages of wear were analyzed for different times in the same location using scanning electron microscopy (SEM). Mass losses were periodically measured during the cavitation-erosion tests. From the results, it was observed that the (318HTGN+Sol) samples, with nitrogen in solid solution showed wear rates 16.1 times smaller compared to those of the solubilized UNS S30403 steel. The work-hardened (318HTGN+Enc) samples showed wear rates 172.4 times smaller than UNS S30403specimens. The comparison of the 318HTGN+Sol samples with the work-hardened 304L+Enc specimens showed wear rates 2 times smaller, while the 318HTGN+Enc samples showed a wear rate 17 times smaller. Finally, a considerable increase of incubation time was readily observed, which allowed the detailed observation of the deformation mechanisms and the identification of the slip bands formation during the early stages of cavitation erosion. Additionally it was possible to observe the way the grain boundaries and twin boundaries are damaged, acting as preferential sites where the damage initially occurs.

O presente trabalho tem como objetivo caracterizar o aco inoxidavel ferritico UNS S44400 quanto a sua resistencia a corrosao em comparacao a dois acos inoxidaveis austeniticos UNS S30403 e S31603, utilizando ensaios de perda de massa e eletroquimicos, tanto em meio acido quanto em meio contendo cloreto. A utilizacao dos inoxidaveis ferriticos vem crescendo em detrimento da utilizacao dos austeniticos tanto no Brasil, quanto no mundo, principalmente devido ao cenario instavel do preco do Ni. Sendo assim, cada vez mais se torna necessaria a obtencao de argumentos tecnicos e cientificos que permitam comparar diferencas entre as duas familias, mostrando suas vantagens e desvantagens. Os metodos utilizados para a avaliacao da resistencia a corrosao generalizada foram perda de massa (apos imersao) e polarizacao potenciodinamica em 0,5M H2SO4. A resistencia a corrosao por pite foi estudada atraves de polarizacao potenciodinamica ciclica em 3,5%NaCl. No caso especifico dos meios contendo cloreto, alem de se estudar os materiais com acabamento de lixa #600, obtido em laboratorio, optou-se por um estudo mais detalhado em funcao do acabamento superficial obtido em usina. Os acabamentos examinados foram: (i) material recozido, decapado em Usina e lixado em laboratório (até lixa #600) - (LL); (ii) material recozido e decapado em Usina - (RD); e (iii) material recozido, decapado em Usina, tratado termicamente em laboratório e lixado (até lixa #600) - (SL). Em meio acido, os acos austeniticos nao apresentaram corrosao, enquanto o ferritico apresentou uma taxa de corrosao constante de 0,0146 mg.cm-2.min-1 (8,4x10-4 A.cm-2) para imersoes ate 24h. Pela aplicacao do metodo de extrapolacao do trecho linear de Tafel foi obtido valor similar de densidade de corrente, de 4,57x10-4 A.cm-2, ou seja possuem a mesma ordem de grandeza. Diferentemente dos resultados obtidos em meio acido, nos ensaios de resistencia a corrosao em meio contendo cloreto, o aco UNS S44400 apresentou potencial de pite superior (em 3,5%NaCl) ao UNS S30403 e valores muito proximos ao do aco UNS S31603, para todas as condicoes de acabamento superficial examinadas. Alem disso, foi observado um relevante efeito das condicoes de tratamento termico de solubilizacao dos materiais: o tratamento de solubilizacao realizado em laboratorio aumentou o potencial de pite. Os resultados de potencial de pite medio - Ep - obtidos antes do tratamento termico foram: 77mVAg/AgCl para o UNS S44400, 43mVAg/AgCl para o UNS S30403 e 345mVAg/AgCl para o UNS S31603, sendo que apos solubilizacao o Ep medio foi de: 336mVAg/AgCl; 294mVAg/AgCl e 374mVAg/AgCl, respectivamente. Por sua vez, ha diferenca de desempenho quando aplicados os diferentes acabamentos superficiais. Com relacao ao acabamento proveniente de Usina, ou seja, recozido e decapado (RD), foi o que resultou em melhor desempenho. Apesar da media resultante alta para o acabamento RD, a dispersao dos resultados tambem foi alta. Comparando-se os acos UNS S44400 e UNS S31603, recozidos e decapados o 444 teve um potencial de pite de (500 + 173)mVAg/AgCl, e o aco 316 apresentou (568 + 167)mVAg/AgCl. Nota-se, portanto, que quando a aplicacao exige resistencia a corrosao em meio contendo ion cloreto, o aco 444 pode substituir o 316L. / The main reason of this work is the characterization of the ferritic stainless steel UNS44400 regarding its corrosion resistance when compared to two austenitic steels, UNS 30403 and UNS31603, using loss of weight and electrochemical tests, in acid and chloride environments. The application of ferritic stainless steel is increasing, both in the Brazilian an international market, especially because of the nickel cost instability. So, more information is necessary regarding each kind of material, allowing the comparison of these two families showing their advantages and disadvantages in different applications. For that reason, the main purpose of this work is the characterization of the corrosion resistance of a ferritic stainless steel, UNS S44400, comparing it with two austenitic stainless steels, UNS S30403 and S31603. Weight loss and electrochemical tests were conducted in acid or chloride environments. The general corrosion resistance was analyzed through weight loss measurements and electrochemical polarization in 0,5M H2SO4. The pitting corrosion resistance was studied through polarization in 3,5%NaCl. For the tests in chloride environment, it was done a study comparing laboratory and mill finishing proceducts: annealed and pickled and wet sand in laboratory - (LL); annealed and pickled - (RD); annealed and pickled, heat treated in laboratory and wet sand in laboratory - (SL). In acid environment, the austenitic stainless steel did not show weight loss, while the ferritic had a constant corrosion rate of 0,0146 mg.cm-2.min-1 (8,4x10-4. A.cm-2) until 24 hours of immersion. This result was confirmed by the extrapolation of linear portion of the polarization curves (Tafel method), whose current density was 4,57x10-4 A.cm-2. In chloride environment, the UNS S44400 steel showed higher pitting potential in 3,5%NaCl compared to UNS S30403 and similar results for all finishes when compared with UNS S31603. Besides, it was observed that the heat treatment that was done in laboratory raised pitting potential. The pitting potential results were: before heat treatment, 77mVAg/AgCl for UNS S44400, 43mVECS, for UNS S30403 and 345mVAg/AgCl for UNS S31603; and after heat treatment they were: 336mVAg/AgCl; 294mVAg/AgC; and 374mVAg/AgCl, respectively. The annealed and pickled material that was tested directly from the Mill (RD) presented the highest pitting potential showing the importance of pickling process. Comparing the annealed and pickled UNS S44400 steel with UNS S31603, the mean pitting potential was (500 + 173)mVAg/AgCl and (568 + 167)mVAg/AgCl respectively, and considering the deviation of the tests, it was proved that it is possible to apply both UNS S44400 or UNS S31603 when a high pit corrosion resistance is required.

A soldagem tem grande importância no setor metroferroviário, pois é empregada na fabricação de componentes estruturais e no acabamento de vagões de passageiros, que em sua maior parte são de aço inoxidável. As juntas soldadas podem apresentar descontinuidades que são interrupções que afetam as propriedades mecânicas e metalúrgicas da junta soldada. A presença destas descontinuidades, dependendo do seu tamanho, natureza ou efeito combinado, pode ocasionar a reprovação da junta soldada, quer pela redução de propriedades mecânicas ou pela não aceitação, segundo critérios estabelecidos em normas. Uma estrutura que tenha uma solda reprovada durante sua qualificação ou inspeção, pela presença de descontinuidades pode ser recuperada, por meio de um retrabalho a ser realizado nesta junta. A refusão do cordão de solda por meio do processo TIG (Tungsten Inert Gas), sem a utilização do material de adição, é uma técnica de retrabalho que pode ser empregada, em especial pela viabilidade técnica e econômica do processo. Neste estudo analisou-se a influência que o processo de reparo por soldagem TIG exerceu no comportamento mecânico e microestrutural das juntas soldadas pelo processo MIG, por meio de: ensaios mecânicos (tração, fadiga e microdureza Vickers), ensaios não destrutivos (inspeção visual e líquidos penetrantes) e caracterização microestrutural do cordão de solda. Resultados das amostras de ensaio de tração e fadiga indicaram que o reparo dos cordões de solda não alterou o comportamento mecânico das juntas. As juntas submetidas ao reparo nas quais foram retirados os reforços dos cordões apresentaram modificações nas propriedades mecânicas, mas também apresentaram resultados satisfatórios. / The welding has great importance in manufacture of subway cars because it is used in the manufacture of structural components and finishing in passenger cars which are mostly stainless steel. Joints may show the presence of discontinuities. The discontinuities are interruptions that affect the mechanical and metallurgical properties of the weld. The presence of these discontinuities, depending on their size, nature or the combined effect may lead to failure of the weld either by reduction of mechanical properties or non-acceptance criteria established in standards. A structure that has a weld failed during its qualification or inspection by the presence of discontinuities can be retrieved through a rework to be done in this joint. The remelting of the weld using the TIG process without the use of additional material, rework is a technique that can be employed in particular the technical and economic feasibility of the process. This study analyzes the influence that the process of TIG welding rework has on mechanical behavior and microstructure of welded joints by means of: mechanical tests (tensile and Vickers hardness), non-destructive testing (visual inspection and liquid penetrant) and characterization microstructure of the weld. Results of tensile test specimens and fatigue indicated that the repair of the weld beads did not change the mechanical behavior of joints. The joints subjected to repair in which they were removed the ribs of the beads showed changes in the mechanical properties, but also had satisfactory results.

O efeito bactericida de íons cobre é bem conhecido; no entanto a atividade inibitória depende diretamente da concentração desses íons no material base. Contudo, essa concentração deve ser controlada, pois o excesso destes íons pode ser tóxico e além disso, a implantação de cobre pode comprometer a resistência a corrosão do substrato metálico. A propriedade bactericida é desejável para aplicação em ligas metálicas empregadas em diversos setores, na assepsia de materiais que tenham contato direto com subprodutos que necessitam alta pureza e com baixíssimos índices de contaminação. O aço inoxidável austenítico AISI 304 é amplamente utilizado devido às suas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Considerando isso, o aço AISI 304 é o foco do presente estudo, mesclando as características anticorrosivas naturais com a assepsia oligodinâmica proveniente da dopagem com íons de cobre. Nesse sentido, avaliou a resistência à corrosão do aço inoxidável AISI 304 com diferentes doses de cobre implantado (1015 íons.cm-2 e 1016 íons.cm-2) por monitoramento do potencial de circuito aberto e voltametria cíclica em uma solução eletrolítica de NaCl 3,5 % em peso. Através de simulações computacionais, previu-se que nos parâmetros escolhidos, a profundidade de implantação dos íons no substrato atingiu até 40 nm da superfície, com uma concentração de pico, maior teor de cobre, na profundidade de 12 nm. As amostras com doses de 1015 íons.cm-2 de cobre apresentaram o potencial de pites semelhante ao aço inoxidável austenítico AISI 304 sem implantação de Cu. Na análise de EDS observou-se que as áreas que não sofreram corrosão, apresentaram melhor distribuição dos elementos de liga e do cobre implantado em comparação com as regiões com maior incidência de pites. A maior intensidade de pites foi encontrada para a amostra com maior dose de cobre implantado (1016 íons.cm-2 de cobre). / The bactericidal effect of copper ions is well known; however, the inhibitory activity depends directly on the concentration of these ions in the base material. However, this concentration should be controlled because the excess of these ions can be toxic and the implantation of copper may compromise the corrosion resistance of the metal substrate. The bactericidal property is desirable for application in metal alloys used in the several sectors, in the asepsis of materials that have direct contact with by-products that require high purity and with very low contamination rates. The AISI 304 austenitic stainless steel is widely used because of its mechanical properties and corrosion resistance. Considering this, the AISI 304 is the focus of the present study, mixing the natural anticorrosive characteristics with the oligodynamic aseptic from the copper ions doping. The corrosion resistance of AISI 304 stainless steel with different doses of implanted copper (1015 ions.cm-2 and 1016 ions.cm-2) was evaluated by monitoring the open circuit potential and cyclic voltammetry in an electrolytic solution of NaCl 3,5% by weight. Through computational simulations, it was predicted that in the chosen parameters, the implantation depth of the ions in the substrate reached up to 40 nm from the surface, with a peak concentration, higher copper content, at the depth of 12 nm. The samples with doses of 1015 ions.cm-2 of copper had the pit potential similar to the austenitic stainless steel AISI 304 without implantation of Cu. In EDS analysis, it was observed that the areas that did not undergo corrosion had better distribution of the alloying elements and of the implanted copper compared to the regions with a higher incidence of pitting. The highest pitting intensity was found for the sample with the highest dose of implanted copper (1016 ions.cm-2 copper).

Os ensaios tradicionais de fadiga realizados à temperatura constante nem sempre são capazes de reproduzir os mecanismos atuantes na solicitação anisotérmica. Por isto, novas técnicas mais avançadas de ensaios à temperatura variável foram desenvolvidas recentemente como a Fadiga Térmica (FT) e a Fadiga Termomecânica (FTM). A parte experimental deste trabalho incluiu a implementação e a descrição da metodologia de um sistema de ensaio para a FTM. Além disto, também foi determinada a propriedade mecânica de fadiga de baixo ciclo para o aço inoxidável AISI 420, utilizado na fabricação de palhetas de turbinas a gás para a geração de energia em usinas de açúcar e álcool. Os ensaios de fadiga isotérmica foram realizados a 490&#176C, ou seja, na máxima temperatura do ciclo anisotérmico. Já os ensaios anisotérmicos foram realizados na faixa de temperatura entre 260-490&#176C e nas condições em fase e fora de fase. A curva tensão deformação cíclica foi obtida pelo método convencional para os ensaios isotérmicos, sendo que o material sofreu endurecimento cíclico. Os ensaios em fase apresentaram vida ligeiramente menor do que os ensaios fora de fase. Não foram observados mecanismos ativados pela temperatura como fluência e oxidação, na faixa de temperatura dos ensaios anisotérmicos, assim, o mecanismo determinante para o processo de falha dos corpos de prova foi a fadiga pura. O comportamento dos resultados de FTM fora de fase foi melhor estimado pelo modelo de acúmulo de dano do que os resultados para a condição em fase. A análise microestrutural e fratográfica após os ensaios de fadiga revelou que os carbonetos de cromo continuaram dispersos na matriz. As trincas nuc1earama partir da superfície externa dos corpos de prova tubulares e se propagaram transgranularmente para o interior do metal. / The traditional fatigue test performed at elevated and constant temperature not always is able to reproduce the mechanisms acting during thermal loading. Therefore, new advanced testing techniques at variable temperatures were recently developed, and they are called Thermal Fatigue (TF) and Thermomechanical Fatigue (TMF). The experimental part of this work includes the TMF methodology implementation and description, as well as the Isothermal Fatigue (IF) and TMF results from an AISI 420 stainless steel, regularly used to produce gas turbine blades for power generation in sugar and alcohol industry. The isothermal fatigue tests were carried out at 490&#176C, the maximum temperature reached during the thermal cycle, and the TMF tests were performed in the temperature range of 260-490&#176C, in the inphase and out-of-phase loading conditions. The cyclic stress-strain curve was obtained by the conventional method, and the results showed that this material strain hardens. The TMF in phase tests exhibited a fatigue life shorter than the out-of-phase tests. It was not observed, in this range of temperature, any temperature activated micromechanism of failure, such as creep or oxidation mechanisms. Therefore, it was concluded that the only mechanisms acting during the TMF tests was fatigue. The damage accumulation model better fit the TMF results behavior, for the out-ofphase loading condition than the in-phase results. The microstructural and fractographic analyses showed that the chromium carbides continued generally distributed on the matrix after both types of fatigue testing. It was also noted that the fatigue cracks always were nucleated at the specimen external surface, and propagated transgranularly into the materials substrate.

Foi feita a caracterização eletroquímica do aço inoxidável austenítico UNS S31254 em meio de NaCl 0,11 mol L-1 na ausência e presença de soro albumina bovina (BSA) visando seu emprego em implantes ortopédicos. Foram empregadas como técnicas: medidas de potencial de circuito aberto, curvas de polarização, cronoamperometria, EIE, XPS, MEV, EDS e EEO. O comportamento eletroquímico do aço 254 foi comparado com o de outros aços empregados em implantes ortopédicos (ISO 5832-9, ASTM F138, e AISI 316L) na ausência e presença de BSA. O aço 254 se mostrou semelhante ao ISO 5832-9: encontra-se passivado desde o potencial de corrosão até o de transpassivação; a presença de inclusões de óxidos de cálcio e alumínio no aço 254 foi considerada a responsável por um potencial de transpassivação 100 mV menos positivo do que o observado com o aço ISO 5832-9. Foi detectada. além de óxido de Cr(III), a presença de Mo na forma Mo(VI) no filme passivo do aço 254. A ação da BSA, ora passivante ora catalisadora, depende de sua concentração, da natureza do substrato metálico, e do potencial na interfase metal-solução. A BSA modifica o mecanismo de oxidação do aço 254 e inibe seletivamente a dissolução dos seus elementos constituintes, em particular, níquel e cromo. / The electrochemical characterization of UNS S31254 has been made in 0.11 mol L-1 NaCl medium in the absence and presence of bovine serum albumin (BSA) in order to propose its application in orthopaedic implants. The techniques employed were: open circuit potential measurements, polarization curves, chronoamperometry, EIS, XPS, SEM, EDS and EEO. The electrochemical behavior of 254 SS was compared to that observed for ISO 5832-9, ASTM F138 and AISI 316L stainless steels, used in orthopedic implants, in the absence and presence of BSA. 254 SS is similar to ISO 5832-9 SS: it is passivated on the potential range between the corrosion and the transpassivation potentials; the presence of calcium and aluminum oxides can be responsible for the shift of about 100 mV to less positive potentials on the transpassivation potential when compared to ISO 5832-9 SS. The presence of Mo(VI) was detected beside Cr(III) as passivating film for 254 SS. BSA action depends on its concentration, the nature of the metallic substract and on the potential in the metal-solution interphase. BSA changes the oxidation mechanism of 254 SS and promotes the selective dissolution of the elements particularly nickel and chromium.

Dentre as principais propriedades que devem ter os implantes ortopédicos, tem-se a resistência à corrosão. Os implantes passam por um processo de marcação antes de serem esterilizados, cuja função é prover a identificação e rastreabilidade do produto. Este trabalho teve o objetivo de avaliar o efeito de duas técnicas de marcação, mecânica e a laser, na resistência à corrosão do aço inoxidável austenítico ABNT NBR ISO 5832-1, um dos mais utilizados no Brasil na fabricação de próteses. Os ensaios eletroquímicos realizados constaram de monitoramento do potencial de corrosão em circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica, determinação das propriedades eletrônicas do filme passivo via abordagem de Mott-Schottky, medidas de polarização potenciodinâmica cíclica e a técnica eletroquímica de varredura com eletrodo vibrante (SVET), à temperatura de 37°C. O eletrólito utilizado foi uma solução salina de fosfato tamponada de pH 7,4. Foram realizadas análises por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, SEM-FEG e, microscopia eletrônica de transmissão. Constatou-se que a marcação a laser diminui a resistência à corrosão por pite ao alterar significativamente as características do filme passivo, quando comparada à marcação mecânica e ao material sem marcações. Foram observadas inclusões de óxidos que foram colocadas em relevo pela dupla incidência do feixe de laser. O ataque da matriz de aço no entorno das inclusões de óxidos promove a formação de micro-frestas entre esta e as inclusões favorecendo o crescimento e a propagação do pite. Este foi o mecanismo proposto para explicar a maior susceptibilidade à corrosão localizada nas áreas afetadas pela marcação a laser. / Among the most important properties that orthopedic implants should have, is the corrosion resistance. The implants undergo a process of marking before being sterilized, whose function is to provide identification and traceability. This study evaluated the effect of two marking techniques, mechanical and laser, on the corrosion resistance of austenitic ISO 5832-1 stainless steel, the most commonly used material in Brazil on the manufacture of implantable medical devices. The electrochemical tests performed consisted of monitoring the corrosion potential in open circuit, electrochemical impedance spectroscopy, determining the electronic properties of passive film via Mott-Schottky approach, and cyclic potentiodynamic polarization measurements and scanning vibrating electrode technique (SVET) at the temperature of 37 ° C. The electrolyte used was a naturally aerated phosphate buffered solution, pH 7,4. Analyzes were performed by optical microscopy, scanning electron microscopy, SEM-FEG, and transmission electron microscopy. The results indicated that the laser marking process increases the susceptibility to pitting corrosion by significantly altering the characteristics of the passive film, as compared to the material without marks and mechanically marked. Oxide inclusions were observed placed into relief by the double incidence of the laser beam. The attack of the steel matrix surrounding the inclusions of oxides promotes the formation of micro-crevices between this and the inclusions favoring the growth and propagation of pits. This was the mechanism proposed to explain the increased susceptibility to localized corrosion in areas affected by the laser marking process.

Os aços inoxidáveis possuem numerosas aplicações devido à boa combinação de propriedades tais como resistência à corrosão e oxidação, ductilidade, tenacidade, soldabilidade e resistência mecânica em temperaturas elevadas. No entanto suas propriedades e desempenho estão fortemente relacionados com a microestrutura que por sua vez, no caso de peças fundidas, dependem principalmente da composição química e da velocidade de solidificação. No presente trabalho o efeito destas duas variáveis foram estudados e os resultados experimentais comparados com as previsões teóricas e modelos disponíveis na literatura. Dezesseis corridas de diferentes aços inoxidáveis austeníticos foram fundidas e suas composições químicas completas (16 elementos analisados) foram determinadas. A maioria das corridas analisadas apresentou modo de solidificação do tipo C. Foram encontrados teores de ferrita (medidos com auxílio de ferritoscopia) na faixa de 0 a 11%. A influência da composição química do aço na quantidade de ferrita delta formada foi marcante, enquanto a influência da espessura foi pouco acentuada. Dentre as numerosas fórmulas testadas para a previsão da quantidade de ferrita delta, as duas que apresentaram melhor resultado foram as fórmulas de Schneider e de Schoefer, sendo que esta última é recomendada pela norma ASTM A800. A amostra contendo cerca de 10% de ferrita apresentou uma rede quase contínua, o que pode comprometer a tenacidade da peça, caso esta ferrita venha a sofrer fragilização. Nas amostras contendo por volta de 5% de ferrita, a rede de ferrita é semi-contínua, enquanto para teores baixos (por volta de 2%), a ferrita apresenta-se como ilhas isoladas. As morfologias encontradas foram classificadas como sendo todas do tipo vermicular. Os estudos de micro-análise química dos elementos Si, Mo, Cr, Fe e Ni, efetuados na ferrita e na austenita revelaram coeficientes de partição de acordo com o previsto pela literatura. O efeito da espessura nas variações de composição foi pequeno e não conclusivo. / Stainless steel has numerous applications due to a good combination of properties such as corrosion and oxidation resistance, toughness, weldability and mechanical strength at high temperatures. However these properties and performance are strongly related to the microstructure and in the case of castings are mainly dependent of chemical composition and cooling rate. In this work the effect of these two factors were studied and the experimental results compared with theoretical models available in the literature. Sixteen heats of different austenitic stainless steel were cast and their complete chemical compositions (16 elements) were determined. Most of analyzed heats showed the solidification mode type C. Ferrite values (measured with ferritoscope) were found in the range from 0 to 11%. The influence of chemical composition on delta ferrite was strong while the influence of thickness was less accentuated. Among numerous tested formulas to estimate the quantity of delta ferrite two that demonstrated better results were the ones of Schneider and Schoefer, where the last one is recommended by ASTM A800 standard. The sample with approximately 10% of ferrite showed an almost continuous ferrite network microstructure that may deteriorate component part toughness if this ferrite comes to suffer embrittlement. On the samples with content ferrite around 5% the ferrite network is semi-continuous while for low values (around 2%) the ferrite showed isolated cores. The morphologies were classified as vermicular. The study of micro chemical analysis of Si, Mo, Cr, Fe and Ni on ferrite and austenite showed partition coefficient in accordance with values defined in literature. The thickness effect on chemical composition was small and not conclusive.

O objetivo desse trabalho foi avaliar o processo de formação do cavaco durante o torneamento utilizando simulação numérica pelo método dos elementos finitos. Para realizar o estudo foram definidos dois tipos de aços inoxidáveis austeníticos, um com matriz metálica sem a presença significativa de inclusões, do tipo ABNT 304, e outro com a presença de inclusões não metálicas, do tipo ABNT 303. O estudo foi focado nos mecanismos de formação e ruptura do cavaco, na determinação das forças de usinagem, no campo de tensões, deformações, e temperaturas durante o processo, que foram relacionados com aspectos e características da microestrutura do material. Os resultados obtidos foram comparados com as forças de usinagem experimentais, com a espessura e morfologia do cavaco. O desenvolvimento do trabalho, de acordo com a metodologia adotada, foi realizado em diferentes etapas. Inicialmente foi elaborado e aplicado um modelo de simulação da usinagem considerando o material homogêneo. Em outra etapa, foi realizada a modelagem de uma microestrutura submetida a um estado de tensão e deformação semelhante ao encontrado na simulação da usinagem realizada com material homogêneo. Os resultados mostraram que as partículas das inclusões maiores, alongadas, e em maior quantidade aumentam a tensão e a deformação na microestrutura. As elevadas temperaturas obtidas na usinagem dos aços inoxidáveis austeníticos aumentam a ductilidade dos sulfetos, esses se deformam em compressão junto com a matriz, e têm um efeito limitado como agente de redução dos esforços de usinagem. Por outro lado, os sulfetos facilitam a etapa de ruptura do cavaco em tensões trativas, e tendem a se romper facilitando o processo de quebra. / The aim of this study was to evaluate the chip formation process during turning using a numerical simulation by finite element method. Two different austenitic stainless steel were evaluated, one without a significant presence of inclusions, ABNT 304, and another one with the presence of non-metallic inclusions, ABNT 303. The study was focused on the chip formation and rupture, in determining the machining forces, stresses, strains and temperatures during the process, which were related to aspects and characteristics of the microstructure. The results obtained were compared with the experimental machining forces, thickness and morphology of the chip. The development of the work, according to the methodology, was carried out at different steps. The first one implemented a simulation model considering a homogeneous material. In the next step, the microstructure was subjected to a state of stress similar to that found in the simulation of the machining performed with homogeneous material. The results showed that the largest inclusion particles, elongated and in greater quantity, increase stresses and strains in the microstructure. The high temperatures obtained when machining austenitic stainless steel increase the ductility of sulfides. These are deformed in compression along with the matrix, and have a limited effect in reducing machining forces. On the other hand, sulfides facilitate the chip fracture at tensile stresses.

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.