Efeitos da fragilização a 475°C na microestrutura e no comportamento em fadiga de um aço inoxidável lean duplex UNS S32304 por meio de metodologias não usuais.

Reis, Thompson Junior Avila

Efeitos da fragilização a 475°C na microestrutura e no comportamento em fadiga de um aço inoxidável lean duplex UNS S32304 por meio de metodologias não usuais.

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Metadados	Descrição	Idioma
Autor(es): dc.contributor	Godefroid, Leonardo Barbosa	-
Autor(es): dc.contributor	Godefroid, Leonardo Barbosa	-
Autor(es): dc.contributor	Cândido, Luiz Cláudio	-
Autor(es): dc.contributor	Vilela, Jefferson José	-
Autor(es): dc.contributor	Lopes, Luiz Carlos Rolim	-
Autor(es): dc.contributor	Oliveira, Tarcísio Reis de	-
Autor(es): dc.creator	Reis, Thompson Junior Avila	-
Data de aceite: dc.date.accessioned	2025-08-21T15:44:15Z	-
Data de disponibilização: dc.date.available	2025-08-21T15:44:15Z	-
Data de envio: dc.date.issued	2024-09-30	-
Data de envio: dc.date.issued	2024-09-30	-
Data de envio: dc.date.issued	2023	-
Fonte completa do material: dc.identifier	https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/18672	-
Fonte: dc.identifier.uri	http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1022884	-
Descrição: dc.description	Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.	-
Descrição: dc.description	O objetivo deste trabalho foi desenvolver e demonstrar a eficácia de metodologias mais acessíveis, simples e de baixo custo para estudo da evolução dos mecanismos de degradação por fadiga em ligas metálicas e monitoramento indireto da evolução da fragilização a 475°C em aços inoxidáveis duplex por microscopia de varredura por sonda mecânica (MVS). Um aço inoxidável lean duplex UNS S32304, laminado a quente na forma de chapa com espessura de 10mm, foi utilizado para confirmar a validade de ambos os métodos. A metodologia para estudo das etapas de iniciação e propagação de trincas por fadiga consistiu do projeto e construção de um dispositivo adaptado à máquina de ensaios mecânicos servo-hidraúlica para realização dos ensaios de fadiga em corpos de prova na forma de discos medindo 10mm de diâmetro por 1mm de espessura. Os corpos de prova foram submetidos ao carregamento cíclico tendo a borda de uma de suas faces apoiada no alojamento da parte inferior do dispositivo e um punção com ponta esférica apoiado sobre a outra face, exercendo o esforço cíclico. A face dos corpos de prova voltada para baixo durante os ensaios de fadiga foi previamente polida mecanicamente e eletroliticamente para revelar a microestrutura e possibilitar monitoramento da degradação por fadiga em escala microscópica. O carregamento cíclico induziu um estado de tensões multidirecional de tração pulsante nesta face. Análises microestruturais foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) antes de submeter os corpos de prova aos ensaios de fadiga e após a realização destes com interrupções predefinidas para monitorar a evolução da degradação por fadiga até que esta degradação fosse considerada como falha do corpo de prova, que ocorreu quando trincas dominantes ultrapassaram 1mm de comprimento. A metodologia para monitoramento da evolução da fragilização a 475°C consistiu da análise por MVS da superfície de amostras do aço na condição como recebido e após envelhecimento a 475°C com tempos entre 1 e 100 horas de duração. Essa metodologia foi possível partindo do pressuposto de que as propriedades eletroquímicas da fase ferrita são alteradas em função da evolução da fragilização a 475°C enquanto que as mesmas propriedades da fase austenita permanecem inalteradas uma vez que esta fase é estável a 475°C. Assim, o comportamento da fase ferrita durante o polimento eletrolítico varia em função do tempo de envelhecimento e a técnica de caracterização por MVS possui resolução suficiente, principalmente no eixo normal à superfície, para detectar essas variações. Logo, a validação deste método foi realizada a partir da comparação das medições realizadas nas imagens obtidas por MVS em função do tempo de envelhecimento com alterações anteriormente observadas nas propriedades mecânicas de dureza e tenacidade ao impacto. Complementarmente, amostras deste aço nas condições como recebido e após envelhecimento a 475°C por 100 horas, antes e depois de ser submentido a carregamento cíclico por fadiga, foram analisadas por microscopia eletrônica de transmissão (MET) para confirmar a natureza de transformação da fase ferrita bem como os seus efeitos no comportamento em fadiga. A metodologia desenvolvida para estudo dos mecanismos de degradação por fadiga se mostrou eficaz, permitindo identicar e monitorar desde os estágios iniciais os eventos de deformação plástica cíclica que ocorrem na superfície dos corpos de prova e também relacionar estes eventos com os efeitos dos tratamentos térmicos que o aço foi submetido. Além disso, também foi possível identificar os estágios iniciais de nucleação e de crescimento de trincas bem como suas relações com os aspectos microestruturais do aço e seu histórico térmico. A metodologia desenvolvida para monitoramento da evolução da decomposição da fase ferrita em aços inoxidáveis duplex (fragilização a 475°C) por MVS e testado em um aço inoxidável lean duplex UNS S32304 se mostrou eficaz uma vez que foi possível realizar medições dos aspectos da superfície das amostras que sofreram alteração em função do tempo de envelhecimento a 475°C e essas alterações puderam ser comparadas com as mesmas que ocorrem nas propriedades mecânicas do aço. As análises por MET permitiram confirmar a natureza de transformação da fase ferrita em α (rica em Fe) e α’ (rica em Cr) por decomposição espinodal.	-
Descrição: dc.description	The aim of this work was to develop and demonstrate the efficiency of accessible, simple and low-cost methodologies to study the evolution of the fatigue degradation mechanisms in metallic alloys and for indirect monitoring of the 475°C embrittlement in duplex stainless steels (DSS) by using scanning probe microscopy (SPM). A hot rolled sheet of 10 mm thickness of a lean duplex stainless steel (UNS S32304), was used for confirm validity for both methodologies. The methodology to study the fatigue crack initiation and propagation steps consisted of the project and construction of a device that was adapted to the mechanical testing machine for carrying out of fatigue tests in discs of 10mm of diameter and 1mm thickness. The specimens were submitted to cyclic loading with one of the surfaces resting on the housing of the lower part of the device and a punch with a spherical tip resting on the other surface, exerting the cyclic effort. The surface in contact with the lower part of the device was previously mechanically and electrochemically polished to reveal the microstructure and monitor de fatigue degradation in microscopic scale. The cyclic loading induced a multidirectional stress state of pulsating tension on this surface. Microstructural analyses were performed by Scanning Electron Microscopy (SEM) before the fatigue tests and after loading with predefined interruptions to monitor the fatigue degradation evolution until it was considerer as completely failure of the specimen, when the dominant cracks exceeded 1mm length. The methodology for monitoring the 475°C embrittlement evolution consisted by surface analyses of the steel specimens by SPM in the as-received condition and after aging at 475°C for times between 1 and 100 hours. This methodology assumed that the electrochemical properties of the ferrite phase are altered as a function of the evolution of embrittlement at 475°C while the same properties of the austenite phase remain unchanged since this phase is stable at 475°C. Therefore, the behavior of the ferrite phase to electrochemical polishing changes as function of the aging time and the characterization by the SPM technique has enough resolution, mainly on the axis normal to the surface, to detect these variations. The validation of this method was then carried out by comparing the measurements performed on the images obtained by SPM as a function of the aging time with changes previously observed in the mechanical properties of hardness and impact toughness. In addition, samples of this steel in as-received conditions and after aging at 475°C for 100 hours, before and after being subjected to cyclic fatigue loading, were analyzed by Transmission Electron Microscopy (TEM) to confirm the nature of the ferrite phase transformation as well as its effects in fatigue behavior. The methodology developed to study the fatigue degradation mechanisms proved to be effective, allowing to identify and monitor, from the initial stages, the events of cyclic plastic deformation that occur on the surface of the test specimens and also to relate these events to the effects of the heat treatments that the steel was subjected. In addition, it was also possible to identify the initial stages of nucleation and crack growth as well as their relationships with the microstructural aspects of the steel and its thermal history. The methodology developed for monitoring the evolution of the decomposition of the ferrite phase in duplex stainless steels (475°C embrittlement) by MVS and tested on a lean duplex stainless steel UNS S32304 proved to be effective. It was possible to perform measurements of the surface aspects of the samples that underwent changes as a function of aging time at 475°C and these changes could be compared with the same changes that occur in the mechanical properties of steel. TEM analyses confirmed the nature of transformation of the ferrite phase into α (rich in Fe) and α' (rich in Cr) by spinodal decomposition.	-
Formato: dc.format	application/pdf	-
Idioma: dc.language	pt_BR	-
Direitos: dc.rights	aberto	-
Direitos: dc.rights	Attribution 3.0 United States	-
Direitos: dc.rights	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/	-
Direitos: dc.rights	Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 16/09/2024 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante.	-
Palavras-chave: dc.subject	Aço - fadiga	-
Palavras-chave: dc.subject	Sondagem	-
Palavras-chave: dc.subject	Metais - fadiga	-
Palavras-chave: dc.subject	Metais - propriedades mecânicas	-
Palavras-chave: dc.subject	Deformações - mecânica	-
Título: dc.title	Efeitos da fragilização a 475°C na microestrutura e no comportamento em fadiga de um aço inoxidável lean duplex UNS S32304 por meio de metodologias não usuais.	-
Tipo de arquivo: dc.type	livro digital	-
Aparece nas coleções:	Repositório Institucional - UFOP

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