Esta tese analisa o ciclo térmico da soldagem por atrito de um aço inoxidável superduplex ASTM A890 - 6A. Esse aço foi unido pelo processo de soldagem com pino consumível em furo cônico não-passante (Friction Tapered Stud Welding - FTSW) e a análise teve como objetivo principal a elaboração de um modelo matemático por meio da definição de alguns elementos do ciclo térmico de soldagem em três diferentes pontos das juntas. Os parâmetros analisados foram a rotação, a força axial e o deslocamento do pino. As equações dos ciclos térmicos foram elaboradas pelas relações existentes entre os parâmetros controlados e as temperaturas de saída medidas durante a execução do processo. Para a coleta dessas temperaturas foi fixada uma geometria para as juntas e elaborado um experimento fatorial com três fatores (deslocamento, rotação e força) e dois níveis. As juntas foram avaliadas e atenderam a todos os requisitos pré-estabelecidos. Os ciclos térmicos foram analisados conforme os valores dos seguintes elementos: temperatura de pico - Tp, tempo de aquecimento da junta entre 500°C e 800°C - ?T5/8, e tempo de resfriamento entre 800°C e 500°C - ?T8/5. Como resultados do trabalho são apresentadas equações que fazem a relação entre as variáveis de entrada (rotação, força e deslocamento) e as respostas ?T5/8, Tpico e ?T8/5. As equações permitem avaliar a importância de cada variável de entrada (e de suas interações) em relação à variável de resposta. Os modelos obtidos podem ser utilizados em simulações numéricas de soldagem por atrito do material estudado. / This work analyzes the thermal cycle of the friction tapered stud welding - FTSW - of a super duplex stainless steel ASTM A890 - 6A. The propose of the analyses was elaborating a mathematical model to define some elements of the welding thermal cycle at three different joint points. The parameters controlled were the rotation, the axial force and the plunge depth of the pin. The thermal cycle equations were elaborated by the relationships between the controlled parameters and the output temperatures measured during the execution of the process. For recording of these temperatures, a joint geometry was fixed, and a factorial design of experiment was developed with three factors (rotation, axial force and plunge depth) and two levels. The joints were evaluated, and they met all established requirements. The thermal cycles were analyzed according to the values of the following elements: peak temperature - Tpeak, joint heating time between 500 °C and 800 °C - ?T5/8, and cooling time between 800 °C and 500 °C - ?T8/5. A list of equations that make the relation between the input variables (rotation, axial force and plunge depth) and the responses ?T5/8, T peak and ?T8/5 is presented. These equations allow evaluating the importance of each input variable (and its interactions) in relation to the response variable. The obtained models can be used in numerical simulations of welding by friction of the studied material.

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.

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 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.

Os aços inoxidáveis duplex se caracterizam por terem boas propriedades mecânicas e de resistência a corrosão, no entanto as suas propriedades de resistência ao desgaste são baixas. Para melhorar as propriedades superficiais desses materiais são utilizados tratamentos termoquímicos como a nitretação a plasma. Este tratamento é feito em temperaturas baixas para evitar a formação de nitretos de cromo, os quais quando são formados empobrecem o teor de cromo da matriz metálica, evitando que se forme a camada passiva, que confere resistência a corrosão a este tipo de material. Também, a nitretação a plasma permite que a dureza superficial atinja até dez vezes o valor da dureza inicial do material, o que melhora notavelmente as propriedades de resistência ao desgaste destes aços. Este estudo tem por objetivo avaliar camadas nitretadas formadas por nitretação a plasma em um aço inoxidável duplex AISI 2205. Para isto foram feitas várias experiências onde se estudou o efeito das variáveis do processo na formação da camada nitretada. Foram feitos tratamentos na temperatura de 400ºC sob pressões de 1,8 e 3,6 Torr por 720 min. Outra série de experimentos foi feita entre 350 e 500º por 240 min, para avaliar o efeito da temperatura nesse tratamento. Além disso, foi estudado o efeito de diferentes porcentagens de ferrita (40 e 64%) incialmente presente na microestrutura do material. Para isto foi feito um tratamento térmico de solubilização com têmpera em água a partir de 1200°C por uma hora, no material como recebido. A caracterização das camadas formadas foi feita por microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, difração de raios x com radiação Cu K e difração de raios x de ângulo rasante a 5º. 7 Obtiveram-se camadas nitretadas com espessuras entre 3 µm e 18 µm. As espessuras das camadas sugerem que as variáveis: temperatura, tempo e pressão se relacionam com a espessura de forma direta, à medida que aumentam cada uma dessas variáveis, há um aumento da espessura da camada. As imagens obtidas por AFM sugerem que a nitretação a plasma induz mudanças na topografia da superfície, mudando com isto os valores de rugosidade. Também, foi observado que a espessura da camada nitretada é maior na amostra com menor percentagem de ferrita (40%). Nos difratogramas foi possível identificar a formação de austenita expandida e nitretos de cromo CrN. / The duplex stainless steels are characterized by their good mechanical properties and corrosion resistance, but their wear resistance is low. To improve the surface properties of these materials plasma nitriding thermochemical treatments are used. This treatment is done at low temperatures to avoid chromium nitrides precipitation. CrN precipitation promotes the depletion of chromium of the metallic matrix preventing the formation of the chromium oxide layer that passivates these kind of materials. In addition, the plasma nitriding treatment allows reaching hardness values up to ten times greater the characteristic values of the untreated material, greatly improving the wear resistance of these steels. The aim of this work is to study nitrided layers formed by plasma nitriding in an AISI 2205 duplex stainless steel. For this, there were made several experiments where it was studied the effect of process variables on the nitrided layer formation. Treatments were performed at temperature of 400 °C under 1.8 and 3.6 Torr pressures during 720 min. Another series of experiments was tested between 350 °C and 500 °C during 240 min, to study the temperature effect. In addition, the effect of different ferrite percentages (40 and 64%) in the microstructure was studied. The ferrite percentage variation was obtained by a heat treatment of quenching in water at 1200 °C for one hour in the material as received. Samples characterization was done by scanning electron microscopy, atomic force microscopy and x-ray diffraction Cu K, glancing angle x-ray diffraction with an incident angle of 5º. There were obtained nitrided layer with a thickness between 3m and 18m. Layer thicknesses suggest that the variables: temperature, pressure and time are related to the thickness directly. AFM images obtained suggest that the plasma nitriding induces changes in surface topography, changing the values of roughness of the surface. In addition, it was observed that the layer thickness is bigger in the sample with less ferrite percentage (40%). X-ray patterns show the presence of expanded austenite and CrN.

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.

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.

A busca por alternativas para aumentar a resistência à oxidação ao ar a altas temperaturas de metais e ligas aumenta a cada dia, devido à necessidade de otimização da vida útil dos equipamentos que operam nestas condições. Novos materiais projetados para trabalhar nestas condições possibilitam reduzir custos de manutenção, aumentando a produtividade dos equipamentos, devido à redução do tempo de paradas programadas. O uso de aços inoxidáveis microligados a elementos terras raras é uma das alternativas adotadas, por exemplo, para tubulações para a indústria de petróleo e gás. Este trabalho estuda a resistência à oxidação ao ar a altas temperaturas de juntas soldadas de um aço inoxidável austenítico microligado ao cério. As juntas soldadas foram confeccionadas através do processo de soldagem MIG/MAG, depositando-se cordões de solda em chapas de aço inoxidável austenítico AISI 304L, variando-se a composição dos gases de proteção e mantendo-se os outros parâmetros de soldagem. Amostras dos diferentes metais depositados foram preparadas através de corte com disco diamantado e submetidas a ensaios de oxidação a altas temperaturas ao ar em balança termogravimétrica. Os corpos de prova oxidados foram estudados usandose microscópio óptico, microscópio eletrônico de varredura com EDS e difração de raios X. Observaram-se cinéticas de oxidação parabólicas em todas as temperaturas estudadas: 800, 900, 1000 e 1100 °C. Os Kps encontrados neste trabalho reforçam a tese de que ocorra a formação de películas protetoras de Cr2O3 e SiO2, o que reforça a hipótese que as mesmas tenham sido efetivamente formadas após os estágios iniciais de oxidação. Em todos os corpos de prova oxidados ao ar nas diferentes temperaturas, observou-se a formação de uma película não protetora de óxidos de ferro (Fe2O3, Fe3O4 e FeO) e posterior formação de uma camada protetora mais espessa de crômia (Cr2O3). Mais internamente observou-se a formação de SiO2. / The search for alternatives to increase the high temperatures oxidation resistance in air of metals and alloys increases every day due to the need to optimization of the life expectancy of equipment operating in these conditions. New materials designed to work in these conditions make it possible to reduce maintenance costs, increasing productivity of equipment due to reduced shutdowns. The use of austenitic stainless steel microalloyed with rare earth elements is adopted an alternative, for example, to tubes and pipes for the oil and gas industry. This work aims to study the high temperature oxidation resistance in air of welded joints of an austenitic stainless steel microalloyed with cerium. The welded joints were welded using MIG / MAG welding process, depositing weld beads on a sheet of austenitic stainless steel AISI 304L by varying the composition of the shielding gases. Samples of the different welded joints were prepared by cutting with a diamond disk and were subjected to high temperatures oxidation testing in thermogravimetric balance. The oxidized specimens were studied using optic microscopy, scanning electron microscope with EDS and Xray diffraction. Parabolic oxidation kinetics were observed at all temperatures studied: 800, 900, 1000 and 1100 °C. The Kps found in this work reinforce the thesis that the formation of protective films of Cr2O3 and SiO2 occurs, reinforcing the hypothesis that they have been effectively formed after the initial stages of oxidation. In all specimens oxidized at different temperatures, a formation of a non-protective layer of iron oxides (Fe2O3, Fe3O4 and FeO) and subsequent formation of a thicker protective layer of chromite (Cr2O3) was observed. More internally, SiO2 formation was observed.

No presente trabalho foi utilizada a microscopia eletroquímica de varredura (SECM) com o objetivo de adquirir informações sobre o processo de corrosão do aço inoxidável 304 em diferentes condições experimentais. Inicialmente, foram realizados ensaios de corrosão com a técnica de voltametria cíclica e acompanhamento do potencial de circuito aberto ao longo do tempo, obtendo-se informações sobre o potencial de circuito aberto e o potencial de pite. Nestes ensaios foram utilizadas soluções de NaCl 0,1 mol L-1 e 0,5 mol L-1 na ausência e presença de O2. Os experimentos com a microscopia eletroquímica de varredura (SECM) foram realizados nas mesmas condições experimentais, em um primeiro momento polarizando o substrato no potencial de circuito aberto específico obtido em cada solução e, em seguida, polarizando-o em 0,5 V (vs Ag/AgCl(KCl sat.)). Trabalhou-se em regiões nas quais havia indícios da formação de pites metaestáveis, monitorando-se o aparecimento de íons Fe(II). Para a realização destes experimentos, o microeletrodo foi polarizado em 0,6V, potencial onde a oxidação de Fe(II) a Fe(III) ocorre em larga extensão. A formação e o rompimento da camada de proteção foram observados de modo generalizado e local. A formação de pite metaestáveis para a solução de NaCl 0,5 mol L-1 também foi notada, sendo esse fato confirmado pela presença de tais pites numa imagem e subsequente desaparecimento na imagem seguinte. / Scanning electrochemical microscopy (SECM) was used in order to acquire information on the corrosion process of stainless steel 304 at different experimental conditions. Corrosion tests were initially carried out with cyclic voltammetry technique and by monitoring the open circuit potential over time to obtain information about the corrosion potential and the pitting potential. Experiments were performed in 0.1 mol L-1 and 0.5 mol L-1 NaCl solutions, in the absence and presence of O2. Scanning electrochemical microscopy (SECM) experiments were performed under the same experimental conditions, by polarizing the substrate at specific open circuit potential of each solution and then polarizing it at 0.5V (vs. Ag / AgCl (KCl sat.)). Experiments were carried out at regions where there were indications of the formation of metastable pits, by monitoring the appearance of Fe(II) ions. The microelectrode was polarized at 0.6V, a potential value where the oxidation of Fe (II) to Fe (III) occurs to a large extent. The formation and the disruption of the protective layer were noticed widely and locally. The formation of metastable pits in 0.5 mol L-1 NaCl solutions was also noted by analysing such pits in an image and their further disappearance in the following image.