Neste trabalho são estudados os mecanismos de desgaste, atuantes na escala do tamanho de grão (meso-escala), durante ensaios de cavitação vibratória, para diferentes amostras de aços inoxidáveis austeníticos ligados com nitrogênio. Amostras com teores superficiais de nitrogênio de aproximadamente 0, 9 % massa, 1, 4%massa e 20%massa, obtidas a partir do a¸co inoxidável dúplex UNS S31803, foram estudadas. As amostras do a¸co inoxidável duplex UNS S31803, com aproximadamente 0, 9 % N massa, foram obtidas por nitretação gasosa em alta temperatura (temperatura de nitretação entre 1050 e 1200 C) e consistiram em três grupos diferentes: amostras com nitrogênio em solução sólida e solubilizadas, amostras com precipitação de nitretos e amostras com nitrogênio em solução sólida e encruadas. Já as amostras com teor de nitrogênio próximo de 20 % N massa foram processadas por meio de nitretação a plasma na temperatura de 400 C, obtendo-se uma camada superficial de austenita expandida. As amostras de ensaio foram submetidas à caracterização de textura por difração de elétrons retroespalhados, EBSD, e posteriormente à cavitação vibratória em ´agua destilada. Os ensaios de cavitação foram periodicamente interrompidos com o intuito de estudar a deteriora¸cao das amostras por exame das mesmas no microscópio eletrônico de varredura, MEV, e por medidas de perda de massa. Quando comparadas com os aços inoxidáveis austeníticos convencionais (UNS S30403 solubilizado e UNS S31803 como recebido), sem adição de nitrogênio e livre de encruamento, as amostras estudadas apresentaram resistência ao desgaste por cavitação superior, quantificada tanto pelo tempo de incubação do dano com perda de massa quanto pela taxa máxima de perda de massa nos estágios avançados do dano. A taxa máxima de perda de massa para cada tipo de amostra estudada, com relação `a taxa máxima do material de comparação, o aço inoxidável convencional sem adição de nitrogênio e livre de encruamento (UNS S30403) solubilizado, foi de: amostras com precipitação de nitretos (318HTGN+Nit), 6,9 vezes menor; amostras com nitrogênio em solução sólida e solubilizadas (318HTGH+Sol) e laminadas e solubilizadas (318HTGN+Lam+Sol), 26,8 e 25 vezes menor, respectivamente; amostras com nitrogênio em solução sólida e encruadas (318HTGN+Enc) 145 vezes menor; e amostras com camada superficial de austenita expandida (obtidas por nitretação a plasma), (318HTGN+Plas e 304LSol+Plas) 290 e 1,77 e vezes menor respectivamente. O efeito benéfico da adição de nitrogênio na resistência à erosão por cavitação dos aços inoxidáveis austeníticos estudados foi atribuído a: (i) aumento na resistência à deformação plástica; (ii) distribuição mais homogênea da deformação plástica induzida pelas ondas de choque e micro-jatos característicos do processo de cavitação; e (iii) aumento da importância relativa dos mecanismos de perda de massa com elevado consumo de energia de impacto. Nos primeiros estágios do dano erosivo por cavitação se observou clara evidência de deformação plástica, acompanhada de formação de microreelevo superficial e de protrusão de bandas de escorregamento. A perda de massa em nível microscópico (observações no MEV) começa como destacamento de material em microtrincas e micropites. Observou-se que tanto a nucleação do dano como o seu crescimento se apresenta de forma heterogênea na escala do tamanho de grão. Os sítios microestruturais nos quais se iniciou o dano com perda de massa foram preferencialmente protuberâncias nas protrusões de bandas de escorregamento, protuberâncias nos contornos de grão e as interfaces matriznitreto. O incremento do teor de nitrogênio (em solução sólida) na amostra aumentou a importância relativa dos contornos de grão como locais de nucleação do dano, em relação ao dano iniciado no interior dos grãos. Observou-se que o interior dos grãos com planos 100 ou 111 orientados de forma aproximadamente paralela à superfície das amostras são regiões muito suscetíveis à incubação do dano e ao crescimento do mesmo. Já os grãos com planos 101 orientados aproximadamente paralela à superfície das amostras, apresentam regiões com resistência ao dano bem maior. Esses resultados são discutidos, considerando as diferenças de tensão (resultantes da ação de ondas de choque causadas pela implosão de bolhas de cavitação) crítica projetada para cisalhamento de grãos com diferentes orientações. O dano ocorre preferencialmente em contornos de grãos com acentuados gradientes de tensão resolvida para a deformação plástica, onde se desenvolve elevada concentração de tensões. Em particular, os contornos de macla CSL 3 são acentuadamente mais suscetíveis à incubação do dano que os outros tipos de contornos CSL e que os contornos não CSL. / High nitrogen austenitic stainless steels containing 0.9 wt-% N and 20 wt- % N were tested in a ultrasonically induced vibratory cavitation testing device. Incubation times for damage initiation and mass losses were periodically measured during the cavitation-erosion tests. Scanning Electron Microscopy observation of the damaged surfaces allowed identifying the wear mechanisms operating during each step of the cavitation-erosion test. 0.9 wt-% N specimens were obtained through High Temperature Gas Nitriding UNS S31803 duplex stainless steel, at temperatures between 1050 and 1200 oC. Three groups of specimens were obtained: solubilized with all nitrogen in solid solution, solubilized and work hardened specimens and nitride containing specimens. The 20 wt- % N specimens were obtained through Low Temperature Plasma Nitriding the already High Temperature Gas Nitrided specimens and getting an expanded austenite layer at the surface. The specimens were firstly characterized by Electron Backscattered Diffraction - EBSD techniques and then submitted to the cavitation-erosion tests in distilled water. When compared to conventional UNS S30403 lean nitrogen solubilized austenitic stainless steel specimens, greater incubation times and smaller maximum wear rates were observed. The maximum wear rates (compared to those of the solubilized UNS S30403 steel) were: for the nitride containing specimen 6.9 times smaller; for textured and non-textured all nitrogen in solid solution specimens 26.8 and 25 times smaller, respectively; for the solubilized and work hardened specimen 145 times smaller; for the expanded austenite layer, with circa 20 wt- % N, specimens 300 times smaller. The beneficial effect of nitrogen on the cavitation-erosion resistance of the studied specimens was attributed to: (i) an increase in resistance to plastic deformation; (ii) a more homogeneous distribution of the plastic deformation; and (iii) an increase of the relative participation of energy consuming mass loss mechanisms. Plastic deformation accompanied by formation of micro relief at the surface and slip bands protrusions were clearly identified, during the first stages of cavitation erosion. The first evidences of mass loss (detected by SEM observations) were seen as particles detaching from micro cracks and micro pits formed at the grain surface. Nucleation and growth of cavitation damage was heterogeneously distributed at the grain scale. Slip bands protrusions, grain boundary protrusions and nitride matrix interfaces sites were more prone to nucleating the damage. Increasing nitrogen contents in solid solution increased the relative contribution of grain boundary nucleated damage, compared to the total amount of nucleation sites. Grains with 100 and 111 crystallographic planes approximately parallel to the surface were more prone to nucleation and growth of cavitation damage. Grains with 101 planes // surface were much more resistant to cavitation-erosion damage. These results are discussed considering differences of critical resolved shear stresses for grains with different orientations. Cavitation erosion damage occurs preferentially at grain boundaries across which steep stress gradients arise. Particularly, CSL -3 twin boundaries are much more susceptible to cavitation erosion damage incubation than other types of CSL boundaries and non CSL boundaries.

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

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.

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T09:33:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_RytneySantos_D.pdf: 3018655 bytes, checksum: 4c710836a20f71e366fa51b7e28fddfe (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O Brasil, em busca de combustíveis alternativos, menos poluentes e com sustentabilidade econômica eficiente, apresentou uma solução para suas necessidades, acrescentando na sua matriz energética o etanol combustível e com isto, submeteu materiais metálicos dos sistemas veiculares e tanques de armazenamento de combustível a processos corrosivos. Aços inoxidáveis têm se mostrado uma alternativa viável, no entanto é necessário estudos para obter dados que permitam averiguar a suscetibilidade desse material a processos corrosivos neste novo meio. O enfoque deste trabalho é analisar os efeitos da corrosão do álcool etílico hidratado combustível (AEHC) sobre o aço inox AISI 304 nas condições de sobtensão e sem tensão, fundamentando-se na possível influência da corrosão nas propriedades mecânicas da liga. Foram realizados ensaios de imersão em longo prazo para avaliação de perda de massa e observação por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Paralelamente, amostras na forma de corpos de prova para ensaios de tração e fadiga, foram imersos no meio (AEHC) para avaliação dessas propriedades. Os resultados acusaram, a partir de 3456 horas de imersão, ganho de massa nas condições tensionadas e não tensionadas, sugerindo a ocorrência de passivação do metal. Imagens obtidas por MEV mostraram a formação de pites, cujo tamanho evoluiu em função do tempo de imersão. O ensaio eletroquímico com utilização arranjos de microeletrodos de diâmetros de 10, 20, 30, 100, 200 e 500 ?m acusou baixa corrente de corrosão. As propriedades mecânicas de resistência à tração, limite de escoamento e deformação específica não se mostraram influenciáveis aos efeitos corrosivos do meio sobre a liga. O ensaio de fadiga, usando os parâmetros da distribuição de probabilidade de Weibull e a durabilidade característica (?), mostrou redução da resistência à fadiga da liga quando imersa em AEHC, evidenciando que o meio corrosivo, contendo cloreto, inicializou a nucleação de pites e potencializou a formação de trincas durante os ensaios de fadiga, favorecendo a redução do limite de resistência à fadiga do aço inox AISI 304 / Abstract: The Brazil, in search of alternative fuels, cleaner and with economic efficiency, presented a solution to their needs, adding its energy in the fuel ethanol and with that submitted materials of metal vehicle systems and storage tanks of fuel processes corrosive. Stainless steels have proven a viable alternative; however it is necessary studies to obtain data to determine the susceptibility of this material to corrosive processes in this new medium. The focus of this paper is to analyze the effects of corrosion of hydrous ethanol (AEHC) on AISI 304 stainless steel under conditions of tension and without tension, the ground of the possible influence of corrosion on the mechanical properties of the alloy. Immersion tests were conducted to evaluate long-term weight loss and observation by scanning electron microscopy (SEM). In parallel, samples as specimens for tensile and fatigue, were immersed in the medium (AEHC) for evaluation of these properties. The results showed, as of 3456 hours of immersion, the weight gain of not tensioned and stressed conditions, suggesting the occurrence of passivation of the metal. Images obtained by SEM showed the formation of pits whose size has evolved as a function of immersion time. The electrochemical assay using microelectrode arrays of diameters 10, 20, 30, 100, 200 and 500 ?m charged low-current corrosion. The mechanical properties of tensile strength, yield strength and strain specific were not influenced to the corrosive effects of the medium on the league. The fatigue test, using the parameters of the Weibull probability distribution and durability characteristic (?), showed a reduction in fatigue resistance of the alloy when immersed in AEHC, indicating that the corrosive medium, containing chloride, initiated the nucleation of pits and potentiated the formation of cracks during the fatigue tests, favoring the reduction of the fatigue endurance limit of stainless steel AISI 304 / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Hassui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T02:22:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aguiar_HerbertCesarGoncalvesde_M.pdf: 11222250 bytes, checksum: a22406ca3de132e13522314dd3490816 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Os aços inoxidáveis superduplex são materiais de estrutura bifásica contendo ferrita e austenita, que garantem ao material boa resistência à corrosão por pitting, resistência mecânica e outras características que tornam o material atrativo para as indústrias: petrolífera, óleo/gás, papel/ celulose e química. As mesmas características que tornam o aço inoxidável superduplex mais resistente dificultam a sua usinagem. Portanto, a definição dos parâmetros de usinagem deve atender ao compromisso de por um lado garantir alta produtividade e por outro não comprometer as características do material na sua aplicação. O presente trabalho consiste no torneamento com lubrificação do aço inoxidável superduplex, variando os parâmetros de usinagem e utilizando ferramentas de metal duro da classe M05-M20 revestidas com TiN/Al2O3/TiCN, Al2O3/TiCN e TiAlN, com o objetivo de investigar os efeitos dos parâmetros de usinagem sobre o mecanismo de desgaste da ferramenta através de micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de micro-análise semi-quantitativa através do sistema de espectroscopia de energia dispersiva (EDS), a tensão residual induzida no material usinado medida por difração raio-X e a rugosidade na peça. As análises do desgaste da ferramenta mostraram a predominância do mecanismo de adesão/attrition com surgimento de entalhe causado pelo martelamento da rebarba gerada no cavaco durante o torneamento. Isso por sua vez contribuiu ainda mais com a adesão dificultando a remoção do material que aumentou os esforços de corte gerando tensões residuais superficiais compressivas. A ferramenta revestida com TiN/Al2O3/TiCN se destacou por apresentar melhor resultado em termos de vida da ferramenta e menores tensões residuais superficiais de tração no início de vida da ferramenta em relação às ferramentas revestidas com TiAlN e Al2O3/TiCN. A condição de vc = 80 m/min e f = 0,4 mm/rev se destacou dentre todas as classes testadas em termos de produtividade. No entanto, o f = 0,4 mm/rev é prejudicial à integridade superficial gerando tensões trativas e maiores rugosidades / Abstract: The super duplex stainless steels are materials of biphasic structure containing ferrite and austenite, which guarantee a good pitting corrosion resistance, mechanical resistance and other characteristics that make the material attractive to industries: petroleum, oil/gas, paper/cellulose and chemical. The same characteristics that make the super duplex stainless steel more resistant make its machining more difficult. Therefore, the definition of machining parameters should comply with the commitment on the one hand of guaranteeing high productivity and on the other of not compromising the characteristics of the material in its application. This work consists on the turning with lubrication of the super duplex stainless steel, varying the machining parameters and using carbide tools of the grade M05-M20 coated with TiN/Al2O3/TiCN, TiAlN and Al2O3/TiCN, with the objective of investigating the effects of the machining parameters over the tools wear mechanism was also analyzed through micrographs obtained by scanning electron microscopy (SEM) and by semi-quantitative micro-analysis through the system energy dispersive spectroscopy (EDS), the residual stress induced into machined material measured by X-ray diffraction and the parts roughness. The tool wear analysis showed a predominance of the adherence/attrition mechanism with the appearance of grooves caused by the hammering of the burr generated in the chip during the turning. This, in its turn, contributed even more with the adhesion, making it difficult to remove the material which increased the effort in cutting, generating superficial compressive residual stress. The tool coated with TiN/Al2O3/TiCN highlighted itself for presenting better result in terms of the life of the tool and lower surface residual stresses of tensile at the beginning of tool life in relation to the tools coated with TiAlN and Al2O3/TiCN. The condition of vc = 80 m/min and f = 0,4 mm/rev highlighted itself among all the tested classes in terms of productivity. However, the f = 0,4 mm/rev is prejudicial to the superficial integrity, generating tensile stress and greater roughness / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T15:15:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bueno_JulianaCristina_M.pdf: 6612143 bytes, checksum: ff1f20ccef9c00e4455c0b43362c43ce (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho foi estudada uma liga inoxidável Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Co com efeito de memória de forma (EMF) e os objetivos principais foram otimizar a técnica de coloração por ataque químico (color etching) para identificação e análise das fases presentes na microestrutura, o que permitiu a determinação da dureza da martensita-? e da austenita-? através da técnica de nanoindentação. O desenvolvimento deste processo também permitiu a quantificação das fases e e g por microscopia óptica. A técnica de coloração por ataque químico consiste na utilização de reagentes específicos que resultam em uma microestrutura composta por várias colorações, o que permite identificar fases por microscopia óptica. Os resultados de dureza obtidos por nanoindentação foram de 7,0 GPa para a martensita-? e de 3,0 GPa para a austenita-?. Já para a fração volumétrica da martensita-?, os resultados obtidos por microscopia óptica variaram de 33 a 40 % para amostras no estado deformado. Para amostras de tamanho de grão 123 ?m e 3º ciclo de treinamento, os resultados foram coerentes com os obtidos por difração de raios X de trabalhos anteriores para a mesma liga / Abstract: In this work a Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Co stainless alloy with shape memory effect (SME) was studied and the main objectives were to optimize the technique of coloration by chemical attack (color etching) for identification and analysis of the phases in the microstructure, allowing the determination of the ?-martensite and the -austenite hardness by nanoindentation technique. The development of this process also allowed the quantification of the ?- and ?- phases by optical microscopy. The technique of coloration by chemical attack consists in the use of specific reagents to identify phases by color using optic microscopy. The hardness obtained was 7.0 GPa for ?-martensite and 3.0 GPa for ?-austenite. The volume fraction of the ?-martensite, measured with optical microscopy varied from 33 to 40 % for samples in the deformed state. For samples with grain size of 123 ?m and after the 3º training cycle, the results were coherent with the obtained by X ray diffraction of previous works for the same alloy / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Parafusos corticais são uns dos implantes mais utilizados na prática cirúrgica e são normalmente compostos por ligas metálicas como o aço inoxidável F-138 e a liga de titânio 6Al-4V e, quando inseridos no organismo humano, são submetidos a diversos esforços mecânicos. Assim, é necessário avaliar as propriedades mecânicas desses implantes. Portanto, o objetivo deste estudo foi analisar o comportamento mecânico de parafusos corticais de aço inoxidável e de liga de titânio, de fabricação nacional, em ensaio de torção. Vinte parafusos de aço inoxidável foram divididos em quatro grupos (1,2,3,4) e o mesmo foi feito com os parafusos de liga de titânio. Primeiramente, suas medidas-padrão foram analisadas de acordo com a Norma Brasileira NBR ISO 5835:1996. Nos dois grupos 1 (de aço inoxidável e de liga de titânio), o ângulo de rotação foi mensurado por um goniômetro e o ensaio de torção foi manual. Já os parafusos dos dois grupos 2 foram ensaiados em uma máquina de torção. Os parafusos dos grupos 3, primeiramente, foram inseridos em cortical óssea suína e, posteriormente submetidos à torção. Nos dois grupos 4, os parafusos foram submetidos à torção sucessiva e, posteriormente submetidos à torção na máquina. Na análise estatística das propriedades mecânicas, os resultados apresentaram diferença significativa no torque no limite de proporcionalidade entre o grupo 1 e os demais grupos de aço inoxidável e entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, sugerindo um possível erro metodológico no ensaio de torção manual. No torque no limite máximo houve diferença significativa entre o grupo 4 de liga de titânio e os grupos 2 e 3, mostrando que a torção sucessiva pode comprometer esta propriedade. Na rigidez torcional, foi demonstrada diferença estatística significativa entre os grupos 1 e 3 de liga de titânio. Na tenacidade torcional, houve diferença significativa entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, entre o grupo 2 e os grupos 3 e 4 de aço inoxidável e entre todos os grupos de aço inoxidável e todos os grupos de liga de titânio. Conclui-se que, em geral, os parafusos de aço inoxidável apresentaram tenacidade torcional superior aos parafusos de liga de titânio, mas nas demais propriedades estes dois biomateriais apresentaram resultados semelhantes / Cortical bone screws are one of the most used implants in the surgical practice and the stainless steel (ASTM F-138) and titanic (6Al-4V) are the most common alloys used to manufacture them. When inserted into the bone such implants undergo several types of mechanical stress and, therefore, it is very useful to know their mechanical behavior. The purpose of the present study was to compare the mechanical properties of cortical bone screws made up of stainless steel and titanic alloy as tested in torsion. Twenty stainless steel screws were divided into four groups (1,2,3,4) and the same was made for the titanic alloy screws. First, the screw dimension were checked in accordance to the brazilian standard regulations. In groups 1 (either stainless steel or titanic alloy) the angle of rotation was measured with a goniometer and the torsion test was manual. For groups 2 the screws were tested in torsion in a testing machine. In groups 3, firstly, the screws were inserted into suine bone and, later, removed and submitted to torsion. In groups 4 the screws were tested in successive loading and unloading cycles in torsion and, later, submitted to torsion. The results showed statistically significant difference for the yield torque among the group 1 and the other groups of stainless steel and among the group 1 and the other groups of titanic alloy, which suggest a possible methodological error in manual torsion. For the ultimate torque there was difference among titanic groups 4, 2 and 3, showing that repeated torsion can affect such property. For the torsional stiffness there was statistical difference between titanic groups 1 and 3. The torsional tenacity was different among the 1 and the other titanic groups, also there was difference among stainless steel groups 2, 3 and 4. Finally, there was statistical difference among all stainless steel and titanic alloy groups, that, in general, the stainless steel screws showed greater torsional tenacity in comparison with the titanic alloy screws, but for the other torsional properties they displayed a similar behavior

A produção economicamente viável dos aços inoxidáveis duplex, pressupõe a utilização de sucatas e retornos de ligas contendo altos teores de elementos como Cr, Ni e Mo. O aproveitamento destes materiais pode entretanto, introduzir na composição química outros elementos não previstos pela norma do material sendo produzido. Este trabalho estudou a influência do Nb na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço inoxidável superduplex fundido SEW 410 W. Nr. 1.4517, bem como sobre as etapas de fabricação de um produto fundido. Os teores de Nb estudados foram 0%, 0,2%, 0,5% e 1,5% (% em peso). Foi dado ênfase às microestruturas e propriedades no estado bruto de fundição, após tratamento térmico de solubilização e finalmente, após envelhecimento das amostras solubilizadas. Foram utilizadas diversas técnicas de avaliação microestrutural: microscopia ótica, metalografia quantitativa, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, análise química de microregiões com microssonda eletrônica, ensaios magnéticos via ferritoscópio e ensaios dilatométricos. Os ensaios mecânicos realizados foram: dureza, ensaio de tração e ensaio Charpy. A análise dos resultados demonstrou que o Nb causou uma sensível alteração na microestrutura e nas propriedades mecânicas da liga, dificultando o processo de produção de uma peça fundida. / To produce duplex stainless steel in an economic way it is necessary to use scrap and process returns containing high Cr, Ni and Mo contents. This procedure can result in an unexpected alloy chemical composition with some elements not included in the material standard. This work studied the Nb influence on the microstructure and mechanical properties of cast super duplex stainless steel SEW 410 W. Nr. 1.4517, as well as the influence over the fabrication process of a casting. The Nb contents studied were 0%, 0,2%, 0,5% and 1,5% (weight %). Emphasis was given to the microstructures and mechanical properties in as cast condition, after solution heat treatment and finally after aging of previous solution heat treated samples. Several microstructural analysis techniques were used: optical microscopy, quantitative metallography, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, chemical microanalysis using energy dispersive spectrometry, magnetic phase detection using feritscope and dilatometry. The mechanical testing realized were hardness testing, tension testing and Charpy impact testing. Results analysis demonstrated that Nb caused an appreciable change on microstructure and mechanical properties of the material, making difficult the fabrication process of a casting.

A furação é um processo caracterizado por apresentar dificuldades em relação à formação e remoção do cavaco da região de corte, e à geração de altas temperaturas devido ao cisalhamento e encruamento do material no fundo do furo, principalmente, na usinagem do aço inoxidável austenítico. Com isso a presença do fluido de corte com boas propriedades de refrigeração e lubrificação faz-se necessária para preservar a vida da broca e garantir um acabamento satisfatório do furo. Contudo, com a tendência mundial de diminuição da quantidade de fluido de corte dispendido, tem-se buscado técnicas diferentes de aplicação que utilize o lubrirrefrigerante em quantidades reduzidas. Associado a essas novas técnicas, vem sendo empregado cada vez mais o uso de partículas sólidas adicionadas ao fluido com o intuito de aumentar sua eficiência. Um tipo de partícula, que vem sendo aplicada em diversos setores produtivos devido a suas ótimas propriedades mecânicas, químicas e elétricas, é o grafeno. Sendo assim, pretende-se analisar o comportamento da furação do aço inoxidável austenítico AISI 304 utilizando flocos de multicamadas de grafeno dispersos em fluido de corte empregando o projeto de experimentos Box-Behnken A aplicação do fluido é feita externamente utilizando a técnica de quantidade reduzida com três vazões: 1,5 l/h; 2,0 l/h e 2,5 l/h. O comportamento do processo é avaliado pelos esforços de corte (força de avanço e momento torsor), pela rugosidade (média e total), e pelos desvios (dimensional e de circularidade) na entrada e na saída do furo. O desempenho do grafeno é avaliado pela comparação dos resultados da sua utilização com os de outras duas condições de aplicação do fluido de corte sem adições: em quantidade reduzida e em abundância. Teve-se como resultado que todas as variáveis respostas analisadas sofreram alguma influência da velocidade de corte e/ou da vazão do fluido aplicado em quantidades reduzidas. Os benefícios da lubrificação e refrigeração do grafeno são sentidos em alguns resultados, como nos menores valores médios de rugosidade e de desvio dimensional. Mas, na análise do processo como um todo, não se afirma que o fluido de corte com flocos de multicamadas de grafeno aplicado externamente em quantidade reduzida traz mais benefícios que o sem adições. / Drilling is a machining process characterized by difficulties in the formation and removal of the chip from the cutting region and the generation of high temperatures due to shearing and hardening of the material at the bottom of the hole, especially in the machining of austenitic stainless steel. Thus the presence of cutting fluid with good cooling and lubrication properties is necessary to preserve the drill life and ensure a satisfactory hole finish. However, with the worldwide trend of decreasing the amount of cutting fluid expended, different application systems have been sought which use the coolant in reduced amounts. Associated with these new techniques, the presence of solid particles added to the fluid has been increasingly used in order to enhance its efficiency. One of these particles, which have been applied in several productive sectors due to its excellent mechanical, chemical and electrical properties, is graphene. Therefore, it is intended to analyze the drilling behavior of AISI 304 austenitic stainless steel using multilayer graphene flakes dispersed in the cutting fluid using the Box- Behnken Design The application of the fluid is done externally by means of reduced quantity lubricant with three flows: 1.5 l/h, 2.0 l/h and 2.5 l/h. The behavior of the process is evaluated via thrust force and torque, average and total roughness, and dimensional and circularity deviations at the input and output holes. The performance of graphene is evaluated by comparing the results of its use with two other cutting fluid conditions: quantity reduced and abundance. It was found that all the analyzed responses variables had some influence of the cutting speed and/or the flow of the applied fluid in reduced quantities. The benefits of graphene lubrication and cooling are felt in some results, such as the lower values of average roughness and dimensional deviation. However, in the analysis of the process as a whole, it is not possible to state that the multilayer graphene flakes cutting fluid externally applied brings more benefits than without additions.

Parafusos corticais são uns dos implantes mais utilizados na prática cirúrgica e são normalmente compostos por ligas metálicas como o aço inoxidável F-138 e a liga de titânio 6Al-4V e, quando inseridos no organismo humano, são submetidos a diversos esforços mecânicos. Assim, é necessário avaliar as propriedades mecânicas desses implantes. Portanto, o objetivo deste estudo foi analisar o comportamento mecânico de parafusos corticais de aço inoxidável e de liga de titânio, de fabricação nacional, em ensaio de torção. Vinte parafusos de aço inoxidável foram divididos em quatro grupos (1,2,3,4) e o mesmo foi feito com os parafusos de liga de titânio. Primeiramente, suas medidas-padrão foram analisadas de acordo com a Norma Brasileira NBR ISO 5835:1996. Nos dois grupos 1 (de aço inoxidável e de liga de titânio), o ângulo de rotação foi mensurado por um goniômetro e o ensaio de torção foi manual. Já os parafusos dos dois grupos 2 foram ensaiados em uma máquina de torção. Os parafusos dos grupos 3, primeiramente, foram inseridos em cortical óssea suína e, posteriormente submetidos à torção. Nos dois grupos 4, os parafusos foram submetidos à torção sucessiva e, posteriormente submetidos à torção na máquina. Na análise estatística das propriedades mecânicas, os resultados apresentaram diferença significativa no torque no limite de proporcionalidade entre o grupo 1 e os demais grupos de aço inoxidável e entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, sugerindo um possível erro metodológico no ensaio de torção manual. No torque no limite máximo houve diferença significativa entre o grupo 4 de liga de titânio e os grupos 2 e 3, mostrando que a torção sucessiva pode comprometer esta propriedade. Na rigidez torcional, foi demonstrada diferença estatística significativa entre os grupos 1 e 3 de liga de titânio. Na tenacidade torcional, houve diferença significativa entre o grupo 1 e os demais grupos de liga de titânio, entre o grupo 2 e os grupos 3 e 4 de aço inoxidável e entre todos os grupos de aço inoxidável e todos os grupos de liga de titânio. Conclui-se que, em geral, os parafusos de aço inoxidável apresentaram tenacidade torcional superior aos parafusos de liga de titânio, mas nas demais propriedades estes dois biomateriais apresentaram resultados semelhantes / Cortical bone screws are one of the most used implants in the surgical practice and the stainless steel (ASTM F-138) and titanic (6Al-4V) are the most common alloys used to manufacture them. When inserted into the bone such implants undergo several types of mechanical stress and, therefore, it is very useful to know their mechanical behavior. The purpose of the present study was to compare the mechanical properties of cortical bone screws made up of stainless steel and titanic alloy as tested in torsion. Twenty stainless steel screws were divided into four groups (1,2,3,4) and the same was made for the titanic alloy screws. First, the screw dimension were checked in accordance to the brazilian standard regulations. In groups 1 (either stainless steel or titanic alloy) the angle of rotation was measured with a goniometer and the torsion test was manual. For groups 2 the screws were tested in torsion in a testing machine. In groups 3, firstly, the screws were inserted into suine bone and, later, removed and submitted to torsion. In groups 4 the screws were tested in successive loading and unloading cycles in torsion and, later, submitted to torsion. The results showed statistically significant difference for the yield torque among the group 1 and the other groups of stainless steel and among the group 1 and the other groups of titanic alloy, which suggest a possible methodological error in manual torsion. For the ultimate torque there was difference among titanic groups 4, 2 and 3, showing that repeated torsion can affect such property. For the torsional stiffness there was statistical difference between titanic groups 1 and 3. The torsional tenacity was different among the 1 and the other titanic groups, also there was difference among stainless steel groups 2, 3 and 4. Finally, there was statistical difference among all stainless steel and titanic alloy groups, that, in general, the stainless steel screws showed greater torsional tenacity in comparison with the titanic alloy screws, but for the other torsional properties they displayed a similar behavior