Este trabalho teve por objetivo estudar os efeitos da operação de torneamento na integridade superficial do aço inoxidável super-duplex ASTM A890 - Gr 6A. O foco do trabalho foram as operações de acabamento, porém também foram realizados alguns estudos com operações de desbaste, ambas utilizando planejamentos fatoriais completos com 2 níveis e 5 fatores. Os ensaios foram realizados em centros de torneamento com ferramentas de metal duro e tiveram como variáveis: a geometria da ferramenta / classe da pastilha, avanço, profundidade de corte, velocidade de corte e utilização ou não de fluido de corte. As respostas estudadas foram: análise microestrutural óptica e por difração de raios-X, medição de forças através de um dinamômetro piezoelétrico, rugosidade superficial, micro-dureza, tensão residual através de difração de raios-x e estabilidade dimensional. Os resultados não mostraram alterações microestruturais no material mesmo nas operações de desbaste que foram as mais severas. As outras respostas foram correlacionadas com os parâmetros de corte e a melhor combinação destes foi encontrada para a obtenção da melhor integridade superficial. O menor avanço (0,1mm/v), a menor velocidade de corte (110m/min) e a maior profundidade de corte (0,5mm) obtiveram os menores valores para a tensão residual, a menor rugosidade e o maior valor de micro-dureza. A correlação entre as respostas foi bastante difícil de ser estabelecida, uma vez que as interações tiveram grande influência nas análises, porém para algumas combinações estas correlações se mostraram possíveis de serem estabelecidas. / The objective of this work was to study the effects of the turning operations in the surface integrity in a super duplex stainless steel (SDSS) ASTM A890-Gr6A. The focus of the work was the finishing operations but some tests in rough operations were carried out. A complete factorial planning was used for both, with 2 levels and 5 factors. The tests were conducted on turning centers with carbide tools and the main input variables were: tool geometry / tool material class, feed rate, cutting depth, cutting speed and the cutting fluid utilization. The analyzed answers were: microstructure analysis by optical microscopy and x-ray diffraction, cutting measurements by a piezoelectric dynamometer, surface roughness, micro-hardness, residual stress by x-ray diffraction technique and dimensional stability. The results do not showed any changes in the microstructure of the material, even when the greater cutting values were used. All the other answers were correlated with the cutting parameters and the best combination of cutting parameters was founded for the best surface integrity. The smaller feed rate (0,1mm/v), smaller cutting speed (110m/min) and greater cutting depth (0,5mm) provided the smaller values for the tension residual stress, the smaller roughness and the greater micro-hardness. The correlation between all the answers was very difficult to analyze because there was great interaction between the factors, but for some data groups it was possible.

Os processos de erosão-corrosão são comumente encontrados em tubulações, válvulas e outros componentes usados na indústria química, petroquímica e na exploração de minérios. Quando a corrosão e a erosão atuam conjuntamente, os mecanismos de dano são complexos e em geral as perdas de massa associadas com esta combinação de processos são maiores do que a soma das perdas geradas pela erosão ou a corrosão atuando separadamente. Os aços inoxidáveis são materiais amplamente usados neste tipo de indústrias. A série martensítica é usada quando se necessita de boas propriedades mecânicas e moderada resistência à corrosão, enquanto que a austenítica é usada para condições onde é necessária uma boa resistência à corrosão, ainda que as propriedades mecânicas deste tipo de aço não sejam muito altas. Adições de nitrogênio aos aços inoxidáveis melhoram tanto a resistência à corrosão quanto a resistência mecânica, no entanto, poucos trabalhos têm sido desenvolvidos sobre o sinergismo erosão-corrosão dos aços inoxidáveis de alto nitrogênio. Neste trabalho, estuda-se o efeito da adição de nitrogênio, em solução sólida, na resistência à erosão-corrosão de um aço inoxidável martensítico AISI 410 e um austenítico AISI 304L em lama composta por 3,5% de NaCl e partículas de quartzo. Para tanto foram nitretadas, em alta temperatura, amostras destes aços sob diferentes pressões. Foram obtidas amostras martensíticas com 0,2 e 0,4% de nitrogênio e austeníticas com 0,25 e 0,55% de nitrogênio em solução sólida. Amostras sem nitrogênio foram usadas como material de referência. Foram desenvolvidos dois tipos de ensaios em dispositivo tipo jato: medidas de perda de massa e de polarização potenciodinâmica. A topografia das superfícies testadas foi observada usando microscopia óptica e eletrônica de varredura. Essa informação, conjuntamente com os resultados de perda de massa e dos ensaios eletroquímicos, foi usada para estabelecer os mecanismos de degradação dos materiais estudados, nas diferentes condições de ensaio, e os efeitos da introdução de nitrogênio na estrutura dos aços. Dos resultados obtidos neste trabalho, observa-se que as curvas de polarização potenciodinâmica são sensíveis às variações nas condições de ensaio, como a presença de fluxo e a introdução de partículas. Em geral, o potencial de corrosão e de pite diminuíram e a densidade de corrente passiva aumentou com o aumento da agressividade do ensaio, deslocando as curvas para potenciais menos nobres e densidades de corrente maiores. A introdução de nitrogênio aumentou a dureza da superfície em ambos os aços inoxidáveis. A adição de nitrogênio melhorou a resistência à corrosão do aço inoxidável martensítico AISI 410, para as duas condições de nitretação usadas, medida através de polarização potenciodinâmica. Esse efeito foi avaliado através de um novo parâmetro chamado ?, dado pela diferença entre as densidades de corrente com erosão-corrosão e na condição estática (iCE-iS), para o aço nitretado, e essa mesma diferença para a condição de referência (aço solubilizado ou temperado e revenido). A adição de 0,2% de nitrogênio diminuiu em 88% a corrosão aumentada por erosão. Aumentando a 0,4% o teor de nitrogênio, esta diminuição também ocorre, sendo de 87%. O processo de remoção de material da superfície do aço inoxidável martensítico temperado e revenido é dominado pela corrosão aumentada por erosão, enquanto que no aço nitretado, o nitrogênio promove a mudança de regime para uma condição de erosão aumentada por corrosão. Observou-se que a adição de nitrogênio melhorou a resistência à corrosão, a resistência à erosão e a resistência à erosão-corrosão do aço inoxidável austenítico AISI 304L. Notou-se, também, o aumento significativo do potencial de pite com a elevação do teor de nitrogênio. As superfícies das marcas de desgaste das amostras nitretadas mostraram-se menos rugosas, mostrando o efeito benéfico do nitrogênio na resistência à corrosão do aço austenítico. A adição de 0,25% de nitrogênio diminuiu em 25% a corrosão aumentada por erosão. Aumentando o teor de nitrogênio para 0,55%, esta diminuição também foi observada, sendo de 56%. O processo de remoção de material da superfície do aço inoxidável austenítico é dominado pelo desgaste erosivo. Finalmente, a introdução de nitrogênio parece não ter influência notável no potencial de corrosão para nenhum dos aços aqui estudados. O mecanismo fundamental para a melhora na resistência à corrosão com a introdução de nitrogênio na estrutura dos aços inoxidáveis estudados, está relacionado com a produção de íons amônio durante a dissolução da superfície, produzindo um aumento de pH da solução e possibilitando uma repassivação mais fácil da superfície. / Corrosion-erosion processes are commonly found in pipes, valves and many other components for chemical, petrochemical and marine applications. When corrosion and erosion act together the damage mechanisms are complex and usually the mass losses are higher than the sum of the separate material losses due to corrosion and erosion. Stainless steels have been widely used in different components working in systems under combined corrosive and erosive effects. Martensitic stainless steels are suitable for manufacturing components with high mechanical properties and moderate corrosion resistance, while austenitic stainless steels are chosen for conditions where a better corrosion resistance is needed, even though their mechanical properties are poor. It has been shown that nitrogen addition to conventional stainless steels can improve both mechanical and corrosion properties. Very few research papers have been published about the corrosion-erosion synergism of high nitrogen stainless steels. In this research, the effect of nitrogen, introduced by solid state alloying, on the corrosionerosion resistance of a martensitic and an austenitic stainless steel tested in 3.5% NaClquartz slurry was studied. For this purpose, AISI 304L and AISI 410 samples were high temperature gas nitrided under different nitrogen pressures. 0.2 and 0.4% N martensitic samples and 0.25 and 0.55% N austenitic samples were obtained. Samples without nitrogen, but submitted to the same thermal cycle, were used as comparison materials in the tests. Corrosion, erosion and corrosion-erosion tests were conducted in a jet-like device. Two kinds of tests were developed: mass loss measurements and electrochemical polarization. The topography of the surface was observed after the wear tests using optical and scanning electron microscopy. This information, together with the results of mass losses and electrochemical tests were used to establish the degradation mechanisms of the tested materials under the different testing conditions and the effect of the introduction of nitrogen in the steel structure. The results showed that the polarization curves change a lot with the testing conditions. The corrosion and pitting potential decreased and the passive current density increased with the increase of aggressiveness of the testing conditions, shifting the curves to less noble potentials and higher current densities. Nitrogen additions increased the hardness of the nitrided surfaces in both steels. Nitrogen also improved the corrosion resistance of the AISI 410 stainless steel for both nitriding conditions. The effect of nitrogen was analyzed through a new parameter ?, given by the difference between the current densities under erosion-corrosion and the static condition (iCEiS), for the nitrided steels and the same difference for the standard condition (solubilized or quenched and tempered steels). The increase of the nitrogen content of the martensitic surface up to 0.2% reduced 88% the corrosion augmented by erosion. When the nitrogen content at the surface is 0.4%, the reduction of the corrosion augmented by erosion term was 87%. The mass removal process for the quenched and tempered condition is controlled by corrosion assisted by erosion, while for the nitrided surface is erosion assisted by corrosion. Nitrogen additions improved the corrosion, erosion and erosion-corrosion resistance of the austenitic stainless steel AISI 304L. The pitting potential noticeably increased with the increase of the nitrogen content. Smoother wear mark contours on the nitrided surface indicate a favorable effect of nitrogen on the corrosion-erosion synergism. Adding 0.25% N to the alloy decreased the corrosion augmented by erosion in the passive region by 25%, and adding 0.55% N reduced it by 56%. The mass removal process, in this case, was controlled by erosion. Finally, nitrogen addition does not seem to affect the corrosion potential of both steels studied in this work. The main mechanism to increase the corrosion resistance of the studied steels with the introduction of nitrogen is related to production of ammonia during the dissolution of the steel surface. The pH of the solution increases, and the surface can easily repassivate.

A usinagem é caracterizada pela grande quantidade de deformação plástica localizada no material devido à formação do cavaco, de forma que existe um compromisso entre o processo de deformação, encruamento e amolecimento, pelo aumento da temperatura, gerando bandas de cisalhamento. A compreensão destas zonas cisalhamento se faz importante, por conter informações que podem ser aplicadas ao aperfeiçoamento das técnicas de usinagem relacionadas à melhoria do processo e a e à busca da inovação em materiais e ferramentas. Nesse contexto, os aços inoxidáveis, que em geral, são caracterizados como materiais de baixa usinabilidade, em consequência do elevado grau de encruamento e baixa condutividade térmica durante a usinagem, podem facilitar investigações da formação do cavaco pós-processo em razão da morfologia segmentada de seus cavacos. Para tanto, o objetivo deste trabalho foi abordar a usinagem sob a ótica da ciência do comportamento mecânico dos materiais através da avaliação das características e propriedades de três classes de aços inoxidáveis com diferentes estruturas cristalianas e microestruturas. A análise foi feita utilizando respostas de deformação, taxa de deformação, tensão, encruamento e temperatura na zona de cisalhamento primária, determinados a partir do monitoramento das forças de usinagem e caracterização do cavaco (morfologia e microestutura) em ensaios de torneamento semi-ortogonal, visando o levantamento e a relação dos parâmetros fundamentais do sistema de corte, que possam ser fatores significativos na modelagem do processo de usinagem. Os resultados mostraram que aços inoxidáveis apresentaram comportamentos distintos na usinagem, mostrando uma grande dependência da estrutura cristaliana, responsável pelos planos de deslizamento preferenciais, contribuindo para uma maior deformação e reduzindo a tensão de cisalhamento, além da difusividade térmica e dureza do material, que foram fortes indicadores da susceptibilidade dos aços inoxidáveis ao cisalhamento adiabático com formação de cavaco contínuo ou segmentado. A resposta à tensão e deformação dos aços inoxidáveis austenítico e duplex mostraram similaridade quando comparados com a classe martensítica. Não foi evidenciada presença de martensita induzida por deformação na usinagem do aço inoxidável austenítico. Por meio do planejamento composto central foi possível gerar modelos empíricos para cada classe de material relacionando as respostas de deformação, taxa de deformação, tensões, encruamento e temperatura na zona de cisalhamento primária com as condições de corte. / Machining is characterized by large amount of located plastic strain on material due to chip formation, so that there is a link between strain process, strain hardening, and heat softening, thus generating shear bands. Understanding these shear zones becomes important because it contains information that can be applied to machining technique improvements related to process optimizing, and the materials and tools innovations. In this context, stainless steels are regarded as poor machinability materials, due to high work hardening and low thermal conductivity; however, their segmented chip morphology is helpful for facilitating the post-process chip formation researches. Therefore, the aim was to approach machining from the viewpoint of the mechanical behavior science by comparing three stainless steels grades with dissimilar crystalline structures and microstructures during cutting. Strain, strain rate, stress, strain hardening, and primary shear plane temperature were the output variables analyzed. These output variables were determined from cutting forces monitoring and chip characterization (morphology and microstructure) in semiorthogonal turning tests. The results showed the stainless steels machining behavior was different depending on the lattice structure, which is responsible for preferential slipping planes, contributing to amount of strain and reducing the shear stress. Thermal conductivity and hardness were also strong indicators of stainless steels adiabatic shear susceptibility by continuous or segmented chip formation. The stress and strain response of austenitic and duplex stainless steel grades were similar compared to martensitic grade. Strain-induced martensite formation was not evidenced in austenitic stainless steel machining. Empirical models of strain, strain rate, stress, strain hardening and primary shear plane temperature as a function of cutting conditions were obtained by means of the central composite design.

Na indústria hidrometalúrgica, diversos materiais são utilizados para a construção dos equipamentos, a fim de satisfazer as necessidades dos processos que estão sujeitos, tendo em conta a importância deles em condições complexas, tais como erosão e a corrosão. Neste trabalho é avaliado o comportamento de um aço inoxidável martensítico AISI 410 tratado termicamente com têmpera e revenimento, frente aos revestimentos Carbeto de Tungstênio (86WC-10Co4Cr) obtido por aspersão térmica (High Velocity Oxygen Fuel-HVOF), e um elastômero PUR comercial MetaLine 785 em condições de desgaste do tipo lama, analisando a perda de volume, a determinação da área e profundidade erodida das amostras, para os ângulos de incidência de 30∘ e 90∘ entre o eixo de simetria do fluxo do fluido e a superfície das amostras. Os ensaios foram realizados para os diferentes tipos de materiais em um equipamento para ensaios simulados de lama, desenvolvido como parte da pesquisa no LACER (Laboratório de Materiais Cerâmicos) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), sob controle de parâmetros como ângulo de impacto e sua velocidade, temperatura de ensaio e concentração de partículas erosivas na suspensão, neste caso foi usada alumina eletrofundida ALO marrom da companhia Treibacher. Realizou-se a caracterização dos materiais, na sua microestrutura Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Óptica (M.O), espessura, rugosidade, porosidade, microdureza e estruturalmente na identificação de fases Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS), o analise térmico Perda ao Fogo (LOI) para o caso do elastômero PUR, e a distribuição de tamanho de partícula (LG) e morfologia para o erodente. Com a pesquisa conseguiu-se estabelecer as relações entre o desgaste erosivo por lama e as propriedades físicas relacionadas aos materiais avaliados, nas condições estabelecidas no ensaio de erosão do equipamento, e concluiu-se que o revestimento de 86WC-10Co4Cr carbeto de Tungstênio apresentou uma melhor resistência ao desgaste erosivo tipo lama, em comparação com o aço inoxidável martensítico AISI 410 e o elastômero PUR comercial MetaLine 785. / In the hydrometallurgical industry, many materials are used in the construction of the equipment in order to satisfy the needs of the processes to which they are subjected, taking into account their importance in complex conditions such as erosion and corrosion. In this work, the behavior of a quenched and tempered AISI 410 martensitic stainless steel is compared to tungsten carbide (86WC-10Co4Cr) obtained by thermal spray (High Velocity Oxygen Fuel - HVOF) and to a commercial elastomer PUR MetaLine 785 under slurry erosion conditions. Volume loss, area determination and eroded depth of the samples were analyzed at angles of incidence of 30∘ and 90∘ between the axis of symmetry of the fluid flow and the surface of the samples. The tests were carried out for the different types of materials in a slurry erosion simulation device, developed as part of the research in LACER (Laboratory of Ceramic Materials) of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), via the control of parameters such as angle and speed of impact, test temperature and concentration of erosive particles in the suspension. In this case, electrofused brown ALO alumina (Treibacher) was used. The materials were characterized with regard to their microstructure (SEM), thickness, roughness, porosity, microhardness, structure in the phase identification (DRX) (EDS), thermal analysis (LOI) in the case of the PUR elastomer and the particle size distribution (LG) and morphology for the erodent. The research was able to establish the relationships between the slurry erosive wear and the physical properties related to the evaluated materials, under the conditions established in the erosion test of the equipment. It was concluded that the coating 86WC-10Co4Cr tungsten carbide presented better resistance to the slurry erosion wear when compared to AISI 410 martensitic stainless steel and the PUR commercial elastomer MetaLine 785.

Um dos principais problemas no emprego do biodiesel como combustível de automóveis é a corrosão que ele pode provocar nos motores, devido à facilidade com que pode degradar. A natureza corrosiva do biodiesel é relacionada com a presença de água, ácidos graxos livres, ions metálicos, impurezas, a incidência da luz, a temperatura e a presença de insaturações na cadeia de alquil ésteres. Na atualidade existem poucos trabalhos na literatura sobre a corrosão dos metais em contato com biodiesel e a maioria deles têm um enfoque mais qualitativo que quantitativo. O maior desafio para avaliar a corrosividade do biodiesel mediante técnicas eletroquímicas é sua baixa condutividade. A espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) é uma técnica sensível que tem sido empregada para estudar meios resistivos como o etanol, por muitos anos. No entanto, os experimentos são difíceis assim como a análise dos resultados, principalmente pelo desenvolvimento da queda ôhmica no meio, devido à alta resistividade do meio ao fluxo da corrente elétrica. Os microeletrodos têm sido empregados em várias pesquisas em eletroquímica e têm apresentado algumas vantagens com respeito aos eletrodos de tamanhos convencionais. O principal benefício é a redução da queda ôhmica em meios resistivos, devido às baixas correntes registradas. No presente trabalho foi avaliada a corrosão do cobre e do aço inoxidável, os quais se encontram presentes no circuito de combustível dos motores, quando entram em contato com o biodiesel obtido a partir do óleo de soja (B100) e etanol. A avaliação foi feita mediante técnicas eletroquímicas com auxilio dos microeletrodos clássicos e na forma de arranjos (de 25 m de diâmetro), sem adição de eletrólito suporte. Adicionalmente, os resultados foram correlacionados com as mudanças nas propriedades fisicoquímicas do biodiesel (viscosidade, teor de água, teor de acidez e estabilidade oxidativa) e com ensaios gravimétricos segundo a norma ASTM G31. Os ensaios de impedância eletroquímica com os microeletrodos clássicos e os arranjos de microeletrodos mostraram duas constantes de tempo e foi possível demostrar que a constante em altas frequências está relacionada com a qualidade do biodiesel, enquanto que a constante nas baixas frequências é uma resposta da interface metal-biodiesel. A viscosidade e o teor de umidade aumentaram com a degradação do biodiesel e a estabilidade oxidativa diminuiu na mesma proporção independentemente do metal que estava em contato com o biocombustível. A presença de defeitos nos arranjos de microeletrodos obtidos por fotolitografia é um problema importante e é preciso estar sempre atento para evitar resultados equivocados. A voltametria cíclica se mostrou como técnica quantitativa para caracterizar e controlar a área exposta dos microeletrodos simples e em arranjos. Finalmente se corroborou com os ensaios eletroquímicos, a maior velocidade de corrosão para o cobre obtida nos ensaios gravimétricos, comparada à do aço inoxidável. / One of the most relevant aspects related with the use of biodiesel in automobile motors is its corrosivity, due to its susceptibility to oxidation reactions. The corrosive nature of biodiesel is related with the presence of water, free fatty acids, metallic ions, impurities, incidence of light, temperature, as well as the insaturation degree of the main chain of the alkyl esters. Currently there are few works in literature about corrosion of metals in contact with biodiesel, and most of them have more a qualitative than a quantitative focus. The main issue for electrochemical studies in biodiesel is its low conductivity. Electrochemistry impedance spectroscopy (EIS) is a sensitive technique that has been used for studying resistive media like ethanol for many years. However the experiments are difficult and the results are complex to understand, mainly because of the ohmic drop developed in this media due to the inherent solution resistance to the flow of electrical current. Microelectrodes have been used in many researches in electrochemistry showing some advantages with respect to conventional electrodes. The principal benefit is the reduction of the ohmic drop in resistive media, due to its negligible value when small currents are registered. In this work corrosiveness of copper and stainless steel which are present in fuel circuit of an automobile motor was evaluated when they come in contact with biodiesel, obtained from soybean oil and ethanol (B100). The evaluation was made using classic microelectrodes and arrays of microelectrodes (25m diameter) without addition of supporting electrolyte. Aditionally the results were correlated with the changes in biodiesel physicochemical properties (viscosity, water content, acid number and oxidation stability) and weight loss tests according to ASTM G31. The electrochemical results with classic microeletrodes and arrays of microelectrodes showed two time constants and it was demonstrated that the time constant at high frequencies is related with biodiesel quality, while the time constant at low frequencies is due to the response of metal-biodiesel interface. The viscosity and water content increased with biodiesel degradation and oxidation stability decrease in the same proportion independently of the metal in contact with biofuel. The presence of defects in the microelectrodes arrays obtained by photolitography is an important issue and the researcher must be atempt to them to avoid equivocated results. Cyclic voltammetry has shown to be a useful technique to characterize and control the exposed are in microlectrodes and their arrays. Finally, the electrochemical measurements corroborate the higher corrosion rate for copper obtained from weight loss tests compaired to corrosion rate for stainless steel.

Os aços inoxidáveis duplex são largamente utilizados na fabricação de equipamentos para a indústria de óleo e gás, utilizados tanto no ambiente onshore quanto offshore. Sua grande limitação é que, com o aumento de temperatura, ocorre precipitação de fases indesejáveis, que reduzem drasticamente a resistência à corrosão e as propriedades mecânicas desses materiais. Considerando o efeito deletério da soldagem a fusão nos aços inoxidáveis duplex, a soldagem por atrito com pino não-consumível (FSW) é amplamente considerada como alternativa aos processos convencionais. Como no FSW a união dos materiais ocorre no estado sólido, muitos dos problemas de soldabilidade associados às técnicas tradicionais de soldagem por fusão são evitados. Neste trabalho, amostras retiradas da zona misturada (ZM), das zonas afetadas pelo calor (ZTA e ZTMA) e do metal de base (MB) de chapas de aço inoxidável lean duplex LDX 2404&reg (UNS S82441) soldadas por atrito com pino não-consumível foram caracterizadas microestruturalmente e tiveram sua resistência à corrosão avaliada por meio de ensaios eletroquímicos. Os resultados obtidos nos ensaios eletroquímicos indicaram que as zonas afetadas pelo calor e a ZM se mantiveram tão resistentes à corrosão localizada quanto o MB. Permitiram concluir também que a excelente resistência à corrosão da liga está associada ao teor elevado de N. / Duplex stainless steels have been widely used in the manufacture of equipments and piping for oil & gas industry, in onshore and offshore service. However, whenever they are exposed to high temperatures the precipitation of deleterious phases might occur. The precipitates drastically reduce the corrosion resistance and mechanical properties of these materials. The friction stir welding (FSW) process has been considered as an alternative to replace the conventional fusion welding processes in duplex stainless steels. FSW is a solid-state welding process avoiding many of the problems associated to conventional fusion techniques. In this study, specimens of the various zones affected and nearby the FSW, specifically the nugget or stir zone (SZ), the heat affected zones (HAZ/TMAZ) and the base metal (BM) of welded lean duplex UNS S82441 were characterized microstructurally and had their corrosion resistance evaluated by electrochemical tests. The results indicated that the HAZ/TMAZ and SZ regions presented similar localized corrosion resistance to that of the BM showing that it is a potential technique for replacing the conventional processes with advantageous corrosion resistance properties. They also concluded that the excellent corrosion resistance of the alloy is associated with the high N content.

Os colares das sondas de prospecção petrolíferas são fabricadas de aço inoxidável austenítico devido as suas características eletromagnéticas e de corrosão. Normalmente, a temperatura de serviço é de aproximadamente 300ºC, meio aquoso e a sonda é submetida a carregamentos cíclicos. Várias foram as tentativas de desenvolvimento de um aço que atendesse as necessidades de serviço destes colares. Neste trabalho foram determinadas as propriedades mecânicas de tração e de fadiga de baixo ciclo de um aço inoxidável austenítico do sistema Fe-Mn-Cr-N, quando ensaiado mecanicamente nas temperaturas ambiente e à 300ºC. Foi observado que os valores dos limites de escoamento e de resistência e o alongamento diminuem significativamente quando a temperatura é elevada para 300ºC. Como conseqüência destas alterações, ocorreu uma diminuição da vida em fadiga. A comparação entre as curvas tensão-deformação monotônica e cíclica mostrou que este material, ensaiado à 300ºC e nas amplitudes de deformações estudadas, apresenta amolecimento cíclico. A expressão encontrada para a relação deformação-vida é dada por &#916&#949t/2=0,0054 (2Nf)-0,064 + 0,438 (2Nf)-0,595 com ponto de transição em 2Nt = 9,5 x 103. Quanto aos métodos estimativos das propriedades mecânicas de fadiga, obtidos a partir das propriedades mecânicas de tração, foi verificado que o Método da Inclinação Universal Modificado se aproxima mais da curva experimental obtida neste trabalho. A análise fratográfica mostrou a presença de estrias no estágio II de propagação de trinca. / In this work the monotonic and low cycle fatigue mechanical properties of an Cr-Mn-N austenitic stainless steel, used to produce drill collars used for deep drilling in offshore industry, were evaluated. The low cycle fatigue testing was carried out according to the ASTM E606 standard, under strain control and R = - 1, at temperature of 300°C, which is the temperature that the drill collar reaches in service. It was observed that the yield and the ultimate tensile strength and the elongation decreased sharply with increasing temperature. As a consequence, in both high and low cycle regions, the fatigue life decreased with increasing temperature. The comparison between the stress - strain monotonic and cyclic curves, showed that this material exhibited cyclic softening for the applied strain amplitudes. The correlation between strain and number of cycles to failure was can be given by &#916&#949t/2 = 0,0054 (2Nf)-0,064 + 0,438 (2Nf)-0,595 with transition in 2Nt = 9,5x103 reverses. The experimental results were compared with some models used to predict the fatigue life based on the tensile monotonic properties. The Modified Universal Shopes a better fitting with the experimental data. The fractographic analysis showed the presence of stage II striations.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernanda Aparecida Farias.pdf: 6839448 bytes, checksum: d86819dd1de8464678930b61469c884f (MD5) Previous issue date: 2009-12-11 / A duplex stainless steel with austenitic–ferritic structure, type S32205/S31803 was submitted to equal channel angular pressing, whose is based on very severe plastic deformation, at relatively low temperature, with no change in the dimensions along transversal section of the material. The processed material was heat treated at 1000° and 1200°C during 7.5, 15, 30 and 60 minutes, in order to evaluate the recovery aspects and recrystallization steps of the severely deformed duplex steel. The die was manufacturing from SAE 1045 steel (cemented, quenched and annealed) and heat treated and the plungers from tool steel. The extrusions were conducted at room temperature, using a universal type mechanical test machine, according three different pressing speeds: 1.5, 6.0 and 12.0 mm/min. The processing stress increase continuously during extrusion by friction forces between sample and die walls and very high pressing stress level was reached. The results show the increase of stress according to increase of speed processing. For 1,5 mm/min processing speed, the second pass could be done with maximum reached stress close to 3GPa. The friction forces promoted a very heterogeneous deformations process along the samples sections with increase of hardness from 257HV (start material) to 575HV (highest deformed point). This effect was observed by grains morphology and orientations changes after processing and along the sample dimensions. In the as heat treated samples surfaces two distinct structures type formation was verified with small surfaces positioned with well defined angles near of 90° and 109° between itself. The region with 90° between surfaces show a lot of cubic form structure probably as a consequence of dislocation pile up annihilation on the surface of body-centered-cubic phase (ferrite). In this crystalline structure, the slip system occurs mainly in the {110} planes which have 90º between then. In another side, the slip planes of face-centered-cubic structure slip systems (planes {111}) make 109º angles between then and consequently, dislocation annihilation on the surface may result in structures with this angles on the austenite regions. Sample surface observations detected “roof like” morphology with a well defined near 109º structures which suggest the dislocation annihilation on austenite. Another structure detected on the sample surface was the cold induced martensite. The preliminary evaluation of recrystallization of some processed and treated samples, at 1000°C for 7,5, 15 and 30 minutes identified located points of recrystallization in the grain contours. With increase of the time of heat treatment from 7,5 to 15 minutes, increase of recrystallization nuclei was detected, whereas after treatment of 30 minutes verifies increase of the size of crystals formed without expressive increase of the number of nucleis. / Este trabalho tem por objetivo processar um aço inoxidável dúplex de estrutura austenítica-ferrítica, tipo UNS S32205/S31803, através da extrusão em canal angular (ECA) e caracterizar o aço processado. O princípio da ECA está baseado na aplicação de uma deformação plástica severa, a uma temperatura relativamente baixa, sem nenhuma mudança nas dimensões da seção transversal do material. A matriz utilizada na extrusão foi construída a partir de um aço 1045, cementado e temperado, e os punções de aço ferramenta. A extrusão foi realizada a temperatura ambiente usando uma máquina de ensaios mecânicos, em três velocidades diferentes de aplicação da pressão de extrusão: 1,5, 6,0 e 12 mm/min. A tensão necessária para realizar a extrusão aumentou continuamente ao longo do processamento, atingindo valores próximos 3GPa. Isto é devido, principalmente, à força de atrito entre o corpo de prova e as paredes o canal da matriz. Os resultados também mostram que o aumento da tensão atingida durante o processamento está relacionado à velocidade de processamento e número de passes. A força de atrito promoveu grande heterogeneidade de deformação ao longo das seções das amostras com aumento de dureza de 257HV (material recebido) para 575HV(ponto que sofreu maior deformação). Este efeito foi observado pela morfologia e mudança de orientação dos grãos ao longo das dimensões da amostra processadas. Após o processamento, algumas amostras do material foram termicamente tratadas a 1000° e 1200°C por períodos 7,5, 15, 30 e 60 minutos. Na superfície das amostras processadas por 2 passes de ECA, a temperatura ambiente, com velocidade de 1,5 mm/min. e posterior tratamento térmico a 1200°C por 60 min, foi verificado formação de dois tipos de estruturas distintas com pequenas superfícies posicionadas com ângulos de 90° e ângulos próximos a 109° bem definidos entre si. A região de 90° entre as superfícies mostra uma estrutura predominante de formas cúbicas, provavelmente em conseqüências da aniquilação de empilhamento de discordância na superfície cúbica de corpo centrado da fase ferrita. Na estrutura cristalina, o sistema de deslizamento ocorre principalmente nos planos {110}, os quais têm ângulos de 90° entre si. Por outro lado, os planos de deslizamento da estrutura cúbica de face centrada, {111}, formam ângulos próximos a 109° entre eles e consequentemente, a aniquilação de discordância na superfície resulta em estruturas na região da austenita. A observação da superfície das amostras detectou uma morfologia semelhante a um telhado (“roof like”) com estruturas com ângulos próximos a 109°, os quais sugerem a aniquilação de discordância na austenita. Outra estrutura detectada nas superfícies das amostras processado por ECA com 1 passe a velocidade de 1,5mm/min. e posterior tratamento térmico a 1200°C durante 60 minutos, foi a martensita induzida por deformação a frio. A avaliação preliminar da recristalização de algumas amostras processadas por ECA com 1 passe a velocidade de 1,5mm/min., e posterior tratamento térmico a 1000°C por 7,5, 15 e 30 minutos identificou pontos localizados de recristalização nos contornos de grão. Com o aumento do tempo de tratamento térmico de 7,5 para 15 minutos, aumentou o número de núcleos de recristalização, ao passo que após tratamento por 30 minutos foi verificado aumento no tamanho dos cristais formados sem expressivo aumento o número de núcleos

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcos Pontes.pdf: 4006153 bytes, checksum: 42b95748e61f5bc3de1b41ca1fbd649b (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The processing by equal channel angular extrusion of a duplex stainless steel UNS32205/S31803, with ferritic-austenitic structures, was studied, processing until four passes each sample. The reason of this processing was to promote a grain refinement in the material, to achieve ultrafined grain material by severe plastic deformation. Different number of passes were used in this processing to evaluate how the number of extrusions in the same sample influences the deformation imposed to the material. After processing, some different heat treatments were done in the samples to evaluate the recrystallization process in the processed material. In this study, it was possible to verify the increasing level of deformation in the material after every new processing in the sample, this was verified by the changes in grain orientation and by microstructure evaluation. It was possible to reduce the stress level to values that can avoid the breaking of punctures during processing, this allowed to process the material with a greater number of passes in a material with a high resistance like the duplex stainless steels. Strain bands were found in the structure of the processed material, this indicates high levels of deformation. / Foi realizado o estudo do processamento de um aço inoxidável dúplex SAF2205,com microestrutura ferrítica-austenítica, por extrusão em canal angular por até quatro passes. O objetivo deste processamento foi a obtenção de um refino de grãos no material, atingindo uma estrutura de grãos ultrafinos, a partir da aplicação de deformações plásticas severas. Foram realizados diferentes modos de processamento, variando o número de passes pela matriz e depois foi avaliado como este parâmetro influencia na deformação imposta ao material. Após o processamento por ECA (Extrusão por Canal Angular), foram realizados diferentes tratamentos térmicos para avaliar a cinética de recristalização do material. Foi possível verificar o nível crescente de deformação do material após cada passe, com o acompanhamento da orientação dos grãos e avaliações microestruturais. Foi possível reduzir os níveis de tensões o suficiente para evitar a quebra de punções durante o processamento, permitindo um número maior de passes para um material com a resistência do aço inoxidável dúplex. Foram verificadas bandas de deformação no material processado, indicando níveis elevados de deformação.

Devido à demanda de aumento de produtividade na indústria, a utilização de materiais mais leves, busca por processos de reparos com melhor custo, em conjunto com o avanço das tecnologias, evolução dos processos de soldagem, e esses fatores aliados aos benefícios de uma maior taxa de fusão, melhor controle da penetração, faz com que o processo MIG/MAG com polaridade variável apresente consideráveis avanços tecnológicos nos dias de hoje. Porém, a seleção dos parâmetros da curva típica de corrente do processo (composta por corrente de pico, corrente de base positiva e corrente negativa), é ainda um desafio. Buscando um melhor entendimento da influência da polaridade negativa no processo de soldagem, em especial para aplicações de revestimento, este trabalho tem como objetivo analisar os parâmetros da polaridade negativa individualmente em relação a geometria do cordão de solda, utilizando aço ao carbono como metal base e aço inoxidável como metal de adição. O planejamento e execução do experimento foi realizado com base na metodologia de projeto de experimentos Box-Behnken, variando três fatores: tempo de corrente negativa, intensidade de corrente negativa e tempo de corrente de base positiva, em três níveis cada um. Primeiramente alcançou-se a minimização da diluição, onde o tempo de corrente negativa apresentou efeito significativo no resultado final, sendo seu nível máximo (15 ms) o responsável pelos menores valores de diluição, aproximadamente 12%, recomendado em soldagem para revestimento. Posteriormente, foi avaliado o efeito dos parâmetros em relação à penetração, altura e largura do cordão de solda, sendo o tempo de corrente negativa em 15 ms e corrente negativa em -150 A os níveis que apresentaram melhores resultados. Após, os parâmetros da polaridade negativa utilizados foram comparados com os termos proporcionais sugeridos pela literatura (%EN). E, por fim, avaliou-se uma forma de curva de corrente sem a corrente de base positiva, onde foi concluído que não há significância das diferentes formas de curva de corrente sobre os resultados na penetração do cordão de solda, assim como a necessidade da corrente de base na estabilidade do arco elétrico do processo. / Due to the demand to increase productivity in the industry, use lighter materials, search for repair processes with better cost, in combination with advancement of technologies, evolution of welding processes, connected with the benefits of a higher melting rate and better control of the process penetration, it was possible to verify advances in the MIG / MAG Variable Polarity welding technique. However, the selection of the parameters of the typical process current curve (composed by peak current, positive current and negative current), is still a challenge today. The aim of this work is to analyze the negative polarity parameters individually in relation to the weld bead geometry, using carbon steel as base metal and stainless steel as addition metal. The planning and execution of the experiment was performed based on the Box-Behnken design methodology, varying three factors: negative current time, negative current intensity and positive base current time, at three levels each one. Firstly, dilution minimization was achieved, which showed that the negative current time had a strong influence on the final result, and the maximum level (15 ms) was responsible for the lowest dilution values, nearby 12%, ideal for welding cladding. Then, the parameters were evaluated in relation to penetration, height and width of the weld bead, which for welding cladding, the negative current time 15 ms and negative current -150 A presented better results. Next, the negative polarity parameters were compared with the proportional terms suggested by the literature (%EN). Finally, a form of current curve without positive base current was evaluated, where it can be concluded that the current curve form does not have significance on the penetration results, as well as the necessity of the base current in the arc electric stability.