• Carta do Editor Editorial

    Coelho, Jório
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  • Efeito do tratamento térmico de solubilização na microestrutura e nas propriedades de impacto do aço inoxidável superaustenítico ASTM A 744 Gr. CN3MN Metalurgia Física

    Ritoni, Márcio; Mei, Paulo Roberto; Martins, Marcelo

    Abstract in Portuguese:

    O aço inoxidável superaustenítico ASTM A 744 Gr. CN3MN é aplicado na fabricação de equipamentos que trabalham em ambientes sob corrosão severa com solicitação mecânica. Nesse trabalho investigou-se a influência do tratamento térmico de solubilização na microestrutura e nas propriedades desse tipo de material. Foram realizados tratamentos térmicos de solubilização na faixa de temperaturas entre 1100 e 1250°C. Ensaios de impacto (Charpy) em temperatura ambiente e a -46°C foram realizados nas amostras tratadas termicamente. As análises microestruturais foram feitas por meio de microscopia eletrônica de varredura, eletrônica de transmissão e difração de raios X. Concluiu-se que, para maximizar a resistência ao impacto, a solubilização deve ser feita a 1200°C, pois tal medida produz a menor fração volumétrica de precipitados. As amostras solubilizadas a 1200 e 1240°C apresentaram fase sigma (s) e carboneto M6C.

    Abstract in English:

    This research investigated the influence of solution heat treatments on the microstructure and properties of this type of material. These treatments were carried out at temperatures ranging from 1100 to 1250ºC. Impact (Charpy) tests were conducted at room temperature and -46°C for all solution treated samples. The microstructural analyses were carried out by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and X-ray diffraction. It was concluded that, to maximize the material's impact strength, the solution heat treatment should be done at 1200ºC, at which temperature the volumetric fraction of precipitates is lower than at other solution heat treatment temperatures. The samples that were solution heat treated at 1200 and 1240ºC presented sigma (s) and M6C carbide phases.
  • Efeito do tratamento térmico de envelhecimento na microestrutura e nas propriedades de impacto do aço inoxidável superaustenítico ASTM A 744 Gr. CN3MN Metalurgia Física

    Ritoni, Márcio; Mei, Paulo Roberto; Martins, Marcelo

    Abstract in Portuguese:

    O aço inoxidável superaustenítico ASTM A 744 Gr. CN3MN é aplicado na fabricação de equipamentos que trabalham em ambientes sob corrosão severa com solicitação mecânica. Nesse trabalho, investigou-se a influência do tratamento térmico de envelhecimento na microestrutura e nas propriedades de impacto desse tipo de material. Foram realizados tratamentos térmicos de envelhecimento a 900°C por 1,5; 12; 24; 36 e 48 horas. Ensaios de impacto na temperatura ambiente e a -46°C foram realizados nas amostras tratadas termicamente. As análises microestruturais foram feitas por meio de microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Concluiu-se que quanto maior a o tempo de exposição do material à temperatura de 900°C, menor é a energia absorvida no impacto. Com 1,5 horas o material apresentou redução na resistência ao impacto de 128 para 25 Joules. O tratamento térmico a 900°C por 48 horas causou a precipitação de algumas fases na matriz austenítica, sendo as mais prováveis: sigma (σ), chi (χ) e carboneto M23C6.

    Abstract in English:

    ASTM A 744 Gr. CN3MN superaustenitic stainless steel is employed in the manufacture of equipments designed to work in severely corrosive environments under mechanical loads. This research investigated the influence of aging heat treatments on the microstructure and impact properties of this type of material. These treatments were carried out at temperature of 900ºC for different periods of time: 1.5; 12; 24; 36 and 48 hours. Impact Charpy tests were conducted at room temperature and -46°C for all heat treated samples. The microstructural analyses were carried out by optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. It was concluded that as long as the steel was exposed to 900ºC, the energy absorbed during impact was lower. After 1.5 hours at 900ºC the impact energy dropped from 128 to 25 Joules. The samples heat treated at 900ºC for 48 hours showed precipitation of some phases at the austenitic matrix: the most probable were sigma (σ), chi (χ) and M23C6 carbide.
  • Efeito da temperatura e tempo de austenitização nas transformações de fase da liga 13Cr2Ni0,1C Metalurgia Física

    Mariano, Neide Aparecida; Marinho, Diogo; Dias, Julio Cezar; Fernandes, Marcos Alexandre

    Abstract in Portuguese:

    Novas classes de aços inoxidáveis martensíticos, com baixo teor de carbono, têm sido desenvolvidas, para atender, principalmente, às necessidades do segmento da indústria do petróleo. Contudo o seu uso tem sido restrito pelo fato de ser um desenvolvimento recente e muitas de suas propriedades ainda são motivos de investigação. Nesse trabalho, foram determinados os valores das temperaturas inicial e final da transformação austenítica e as temperaturas de início e fim da formação martensítica, para a liga 13Cr2Ni0,1C, através de ensaios dilatométricos com resfriamento contínuo. Com base nesses resultados, foram obtidas as condições otimizadas dos tratamentos térmicos de têmpera e revenido. A caracterização microestrutural das ligas na condição de bruta fusão foi realizada por microscopia ótica observando-se uma matriz martensítica com a presença de ferrita delta.

    Abstract in English:

    New classes of martensitic stainless steels, with low carbon levels, have been developed aiming to meet the needs of the petroleum industry segment. However, their use has been restricted due to the fact it is a recent development and many of its properties are still under investigation. This work determines the values of initial and final temperatures for the austenitic transformation and the initial and final temperatures of martensitic formation for alloy 13Cr2Ni0,1C, by means of dilatometric tests under continuous cooling. Based on these results the optimized conditions for quench and temper heat treatments were obtained. The microstructural characterization of the alloys under coarse fusion condition was carried out by optical microscopy and the presence of delta-ferrite in the martensitic matrix was observed.
  • A influência do tempo e da temperatura de austenitização e da composição química na microestrutura de ligas inoxidáveis com efeito de memória de forma Metalurgia Física

    Silva, Christian Egidio da; Otubo, Jorge

    Abstract in Portuguese:

    No presente trabalho, três ligas inoxidáveis Fe-Mn-Si-Cr-Ni com efeito de memória de forma foram estudadas variando o tempo e a temperatura de austenitização - de 600s até 57600s a 1050ºC e de 800ºC até 1050ºC por 2400s - ação seguida por têmpera em água. Os resultados de microscopia ótica mostraram que não existiu variação significativa do tamanho de grão austenítico até a temperatura de 900ºC, atingindo-se valor médio de 30µm. Entre 950ºC e 1050ºC notou-se um aumento significativo do tamanho médio de grão austenítico quando comparado à temperatura de 900ºC ou menor. É possível observar um aumento de duas vezes no tamanho de grão ao serem comparadas as temperaturas de 950ºC e 1050ºC. Os resultados mostram que a influência da temperatura de austenitização no crescimento de grão parece ser mais significativa do que o tempo de austenitização. Ainda foi observado que o crescimento do grão depende da composição química, sendo menor para a liga que apresentava menor teor de manganês e maior teor de cromo.

    Abstract in English:

    In this work, three stainless steel alloys (Fe-Mn-Si-Cr-Ni) with shape memory effects were studied by varying austenitizing time and temperature - from 800ºC to 1050ºC for 2400s and from 600s to 57600s at 1050°C - followed by a water quenching. Optical microscopy results showed no grain size variation up to 900ºC with its average dimensions around 30µm. From 950ºC to 1050ºC, an increase of grain size was noted when compared to 900ºC and less. It is possible to note an increase of twice the grain size from 950ºC to 1050ºC. The results also show that the influence of the treatment temperature on grain growth seems to be more significant than the time elapsed. Also, it was observed that the grain growth depended on the chemical composition, being lower for the alloy with lower man-ganese and higher chromium content.
  • Determinação das propriedades mecânicas da martensita-ε por indentação instrumentada em ligas inoxidáveis com memória de forma Metalurgia Física

    Nascimento, Fabiana Cristina; Bueno, Juliana Cristina; Lepienski, Carlos Maurício; Otubo, Jorge; Mei, Paulo Roberto

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Esse trabalho apresenta um estudo da dureza e do mee austenita-γ da liga inoxidável à base de ferro com efeito de memória de forma. Utilizando indentação instrumentada, foi possível determinar a dureza e o módulo de elasticidade das fases austenita-γ e martensita-ε separadamente. A fase martensítica apresentou uma dureza de 7,0 GPa, enquanto que a dureza da fase austenítica foi de 3,0 GPa. Os valores de módulo de elasticidade foram 202 e 137 GPa, para as fases martensita e austenita, respectivamente.

    Abstract in English:

    ABSTRACT This work presents a hardness study and elastic modulus for the ε-martensite and γ-austenite phases of an iron based shape memory alloy. Using instrumented indentation, it was possible to determine the hardness and elasticity modulus of these phases separately. The martensitic phase presented a hardness of 7.0 GPa and the austenitic phase presented a hardness of 3.0 GPa. The elastic modulus values were 202 and 137 GPa for the martensitic and austenitic phases, respectively.
  • Efeito da temperatura na estrutura e na estabilidade de ligas Fe - 18 Cr - (0 a 60) Ni Metalurgia Física

    Bubani, Franco de Castro; Decarli, Célia Cristina Moretti; Brollo, Gabriela Lujan; Barreto, Edison Henrique; Diniz, Anselmo Eduardo; Mei, Paulo Roberto

    Abstract in Portuguese:

    O material estudado consiste de uma série de ligas com composição base (% em peso) de 18Cr - 0,01C - 0,2Si - 0,4Mn e teores de níquel variando de zero a 60%. Analisou-se a microestrutura por microscopia ótica das ligas no estado recozido e após deformação à temperatura ambiente, 350 e 700ºC, de modo a simular as altas temperaturas alcançadas na usinagem dessas ligas. Foram também gerados diagramas de equilíbrio das ligas por termodinâmica computacional (Thermocalc) para se prever o comportamento dessas ligas em uma larga faixa de temperaturas. As condições teóricas de equilíbrio termodinâmico do sistema foram comparadas às microestruturas observadas, indicando que a fase CFC nas ligas com teor de níquel entre 10% e 30% em peso está, na realidade, em uma condição metaestável à temperatura ambiente. Foi observada transformação martensítica induzida por trabalho a frio na liga com 10%Ni, validando os cálculos computacionais.

    Abstract in English:

    The material studied consists of a series of alloys with a basic composition (weight %): 18Cr - 0.01 C - 0.2 Si - 0.4 Mn, and levels of nickel varying from zero to 60%. Alloys in the annealed condition and after deformation at room temperature, 350 and 700°C to simulate the high temperatures achieved during machining were observed by optical microscopy. Equilibrium diagrams were generated by computational thermodynamics (Thermocalc) to predict the behavior of these alloys in a wide range of temperatures. The theoretical thermodynamic equilibrium conditions of the system were compared to the observed microstructures, indicating that the CFC phase in alloys with nickel content between 10% and 30% is, in fact, in a metastable condition at room temperature. Martensitic transformation induced by cold work in the alloy with 10% Ni was observed, validating the computer calculations.
  • Atrito interno em aços inoxidáveis austeníticos contendo cobre Metalurgia Física

    Simões, Maurício Silva; Castro, Ana Luiza Resende de; Andrade, Margareth Spangler

    Abstract in Portuguese:

    Nesse trabalho, estudaram-se a influência dos tipos e as quantidades de martensitas induzidas por deformação nas curvas de atrito interno de um aço inoxidável do tipo ABNT 304 contendo cobre. Corpos-de-prova foram deformados por tração de 3 a 12% de deformação verdadeira em temperaturas no intervalo de 50 a 20ºC, visando à obtenção de diferentes quantidades das fases martensíticas ε (HC) e α' (CCC). Medidas magnéticas e ensaios dilatométricos foram realizados para avaliar as quantidades induzidas. Verificou-se que a' aumenta com a deformação, para uma mesma temperatura, e diminui à medida que a temperatura aumenta com deformação constante. Os ensaios de atrito interno foram realizados em um pêndulo de torção invertido em temperaturas de 40 a 400ºC. A influência de e, no atrito interno do aço, ficou bem estabelecida pela ocorrência de um pico nas temperaturas de reversão dessa martensita em torno de 100°C. A presença de a' parece estar relacionada a dois outros picos observados em torno de 220 e 350°C.

    Abstract in English:

    The influence of the different types and amounts of strain induced martensite in AISI 304 austenitc steel with copper in internal friction behavior was studied. Specimens were deformed by tension from 0.03 to 0.12 of true strain at temperatures in the range -50 to 20ºC, in order to obtain different volumetric fractions of ε (HCP) and α' (BCC) strain induced martensites. Magnetic measurements and dilatometry were conducted to assess the quantities of induced martensite. It was found that a' increases with deformation at constant temperature, and decreases as the temperature increases at constant deformation. Internal friction tests were performed in an inverted torsion pendulum in temperatures in the range of 40 to 400°C. The occurrence of an internal friction peak around 100°C was well established and related to the e martensite reversion. The presence of other two peaks around 220 and 350°C was associated to the a' present in the sample.
  • A influência da ferrita delta em aços inoxidáveis austeníticos forjados Metalurgia Física

    Passos, Douglas de Oliveira; Otubo, Jorge

    Abstract in Portuguese:

    Entre os aços inoxidáveis, os austeníticos podem ser considerados os de melhor soldabilidade e de maior aplicação na indústria. No entanto, as propriedades desses aços podem ser facilmente degradadas em operações de soldagem ou em serviço. As trincas de solidificação podem ser controladas através da presença comedida de ferrita delta no depósito, fato que é amplamente discutido na literatura. No entanto, raramente se discute a presença da ferrita δ nos metais de base, uma vez que os aços inoxidáveis austeníticos solubilizados e temperados deveriam apresentar apenas traços dessa fase. Componentes forjados em inoxidáveis austeníticos têm apresentado quantidades elevadas de ferrita δ, chegando mesmo, em alguns casos, a apresentar precipitados de fases intermetálicas, trazendo sérias implicações na fabricação de equipamentos e tubulações. Nesse trabalho, é apresentado um estudo de caso onde a presença de ferrita δ e precipitados intermetálicos, particularmente a fase σ, tornaram impraticável a aplicação de flanges forjados de aço ASTM A182 F 317L em plantas de processo.

    Abstract in English:

    Within the stainless steel family, austenitic steel can be considered as the one with the best weldability and greatest application in the processing industry. However, the properties of this type of steel can be easily degraded during welding operations or plant service. The solidification cracks can be avoided when there is a moderate presence of δ ferrite in the welded metal, as described in technical literature. On the other hand, δ ferrite is seldom discussed when applied to base metals, since austenitic stainless steel, annealed and quenched, probably presents only traces of it at this phase. Forged austenitic stainless steel components have presented high amounts of δ ferrite, sometimes appearing in the intermetallic phases, creating serious concerns for equipment and pipe manufacturers. Herein, a case study is presented where δ ferrite and intermetallic precipitates, especially the σ phase, hindered the application of ASTM A182 F 317L forged flanges in processing plants.
  • Estudo do mecanismo de corrosão por pites em água do mar de aços inoxidáveis supermartensíticos microligados com Nb e Ti Corrosão

    Picon, Carlos Alberto; Fernandes, Frederico Augusto Pires; Tremiliosi-Filho, Germano; Rodrigues, Cesar Augusto D.; Casteletti, Luiz Carlos

    Abstract in Portuguese:

    Os aços inoxidáveis supermartensíticos (SMSS) são usados em ambientes agressivos devido à sua boa soldabilidade, boas propriedades mecânicas em temperaturas elevadas e superior resistência à corrosão sob tensão. Aplicações na exploração de petróleo demandam superior combinação de propriedades e os aços inoxidáveis duplex e superduplex têm sido aplicados nessa área, a despeito de seus custos elevados. Os SMSS consistem numa alternativa técnica e econômica ao uso daqueles aços. Nesse trabalho, adições de Nb e Ti foram realizadas com o intuito de minimizar o efeito de sensitização, promover o refino de grãos e foram estudados os aspectos microestruturais e a resistência à corrosão por pites em água do mar. A formação e a evolução dos pites foram acompanhadas por ensaios de corrosão, microscopia óptica e eletrônica, focalizando suas morfologias. O aço com Ti apresentou o melhor desempenho quanto à corrosão, com o maior potencial de corrosão e menor potencial de pite entre os aços em estudo. O aço com Nb, apesar de apresentar potencial de corrosão superior ao do aço sem adição, teve um potencial de pite inferior ao do mesmo.

    Abstract in English:

    Supermartensitic stainless steel (SMSS) is increasingly used in harsh environments due to its good weldability and mechanical properties at higher temperatures and high resistance to corrosion under stress. Applications in oil exploration demand a superior combination of properties and duplex and superduplex stainless steels have been widely applied in this area, despite their high costs. SMSS provides a technical and economical alternative for these steels. In this research, additions of Nb and Ti were made in order to minimize the sensitization effect and to promote grain refinement, studying the microstructural aspects and the pitting corrosion resistance in seawater. Pitting formation and evolution were accompanied by corrosion testing, optical and electronic microscopy. The Ti alloyed steel showed the best corrosion performance, with the greatest corrosion potential and the lowest pitting potential. The steel with Nb addition presented a higher corrosion potential than that of the steel without additions but had a lower pitting potential.
  • A corrosão do aço inoxidável austenítico 304 em biodiesel Corrosão

    Gallina, André Lazarin; Stroparo, Erivelton César; Cunha, Maico Taras da; Rodrigues, Paulo Rogério Pinto

    Abstract in Portuguese:

    As distribuidoras de combustíveis utilizam containers de aço inoxidável para o armazenamento de biocombustíveis, entretanto, na literatura, há poucos relatos sobre os aspectos corrosivos desse aço em biodiesel. O objetivo desse trabalho é estudar o comportamento corrosivo do aço inoxidável austenítico 304 na presença de biodiesel, não lavado e lavado com soluções aquosas de ácido cítrico, oxálico, acético e ascórbico 0,01 mol L-1e comparar com os resultados obtidos para o cobre (ASTM D130). Empregaram-se técnicas como: espectrometria de absorção atômica (EAA) e microscopia óptica (MO). Os resultados de EAA mostraram uma baixa taxa de corrosão para o aço inoxidável, os elementos de liga estudados foram Cr, Ni e Fe, a maior taxa observada foi para o cromo, 1,78 ppm/dia em biodiesel não lavado ou lavado. As MO do aço 304, quando comparados com as do cobre, comprovaram a baixa taxa de corrosão para o sistema aço 304/biodiesel, entretanto comprovaram que, tanto o aço 304, quanto o cobre, sofrem corrosão em amostras de biodiesel.

    Abstract in English:

    Fuel distribution uses 304 stainless steel containers for the storage of biofuels, however, there are few reports in the literature about the corrosive aspects this steel in biodiesel. The objective of this research is to study the corrosive behavior of 304 austenitic stainless steel in the presence of biodiesel, unwashed and washed, with aqueous solutions of citric, oxalic, acetic and ascorbic acids 0,01 mol L-1, and compare with results obtained for the copper (ASTM D130). The employedtechniques were: atomic absorption spectrometry (AAS) and optical microscopy (OM). The results of EAA showed a low rate of corrosion for the stainless steel, the alloys elements studied were Cr, Ni and Fe, the highest rate was observed for the chrome, 1.78 ppm / day in biodiesel with or without washing. The OM of the 304 steel, when compared with that of copper, has a low corrosion rate in the 304 steel/biodiesel system. Not with standing, this demonstrates that not only the 304 steel, but also the copper, corrodes in biodiesel.
  • Influência da rugosidade na resistência à corrosão por pite em peças torneadas de aço inoxidável superaustenítico Corrosão

    Gravalos, Márcio Tadeu; Martins, Marcelo; Diniz, Anselmo Eduardo; Mei, Paulo Roberto

    Abstract in Portuguese:

    A resistência à corrosão por pite tem sido correlacionada com as condições morfológicas da superfície: um acabamento superficial liso contribui para diminuir o potencial de iniciação de pites. Esse estudo teve por objetivo investigar a relação entre a resistência à corrosão por pite e a rugosidade em superfícies usinadas do aço inoxidável superaustenítico ASTM A744 grau CN3MN. As amostras fundidas sofreram um torneamento cilíndrico com diferentes combinações das condições de corte, resultando, assim, em diferentes padrões de rugosidade superficial. As superfícies das amostras, então usinadas, foram caracterizadas quanto à rugosidade e ao endurecimento. Após submetidas a um teste por imersão, que acelerava a corrosão, essas superfícies foram examinadas num esteroscópio, tendo sido, também, determinada a perda de peso devido à corrosão. Observou-se que as amostras exibiram diferentes comportamentos com relação à resistência à corrosão, de acordo com as condições de usinagem aplicadas. Uma correlação entre a resistência à corrosão e a rugosidade superficial ficou evidente, assim como à perda de peso devido à formação de pites. Esse estudo identificou que a corrosão pode ser controlada através da seleção dos parâmetros de usinagem apropriados.

    Abstract in English:

    Pitting corrosion resistance has been correlated to the morphological conditions of the surface: a smooth surface finishing decreases the potential for pitting. This study aimed at investigating the relationship between pitting corrosion resistance and surface roughness in the machined surfaces of superaustenitic stainless steel ASTM A744 grade CN3MN. The samples of the casting steel were cylindrically turned sunder different combinations of cutting conditions, producing different surface roughness patterns. The surfaces of the samples, as machined, were characterized by roughness and hardness. After the application of an accelerated immersion corrosion test, these surfaces were examined in a stereoscope and the weight loss by corrosion was also determined. It was revealed that the samples exhibited different corrosion resistance behaviors, according to the machining conditions applied. A correlation between pitting resistance corrosion and machined surface roughness was evident, and also, the weight loss due to the formation of pits. This study has identified that corrosion can be controlled through the selection of appropriate machining parameters.
  • Comportamento eletroquímico da cisteína e do difosfonato para o aço inoxidável 304 em HCl 1 mol L-1 Corrosão

    Viomar, Aline; Lima, Elisangela de Souza; Cunha, Maico Taras da; D´Elia, Eliane; Rodrigues, Paulo Rogério Pinto

    Abstract in Portuguese:

    Aminoácidos e moléculas auto-organizáveis vêm sendo largamente estudados na ação inibidora da corrosão de materiais metálicos. Esse trabalho tem como objetivo estudar o comportamento eletroquímico da cisteína, do difosfonato e da mistura de ambos na ação inibidora da corrosão do aço inoxidável 304 em HCl 1M. Foram empregadas como técnicas: potencial de circuito aberto, polarização anódica potenciostática (PA), cronoamperometria (CA), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e microscopia óptica (MO). Os resultados de CA mostraram que a cisteína tem um efeito dúbio, catalisador e inibidor de corrosão, efeito este em função do tempo de imersão da peça metálica na solução eletrolítica. As curvas PA mostraram menor densidade de corrente para o sistema contendo cisteína + difosfonato, sugerindo uma ação sinérgica inibidora. Esses resultados foram confirmados por EIE e MO.

    Abstract in English:

    Amino acids and self assembled monolayers (SAM's) have been studied as to their inhibiting action on the corrosion of metallic materials. The objective of this work is to study the electrochemical behavior of the cisteincisteine, the diphosfonate and the mixture of both in inhibiting the action of corrosion on stainless steel 304 in HCl 1 molL-1. As the following techniques were used: open circuit potential (OCP), potenciostatic anodic polarization (AP), chronoamperometry (CA), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and optical microscopy (OM). The results of CA showed that cisteine has a double effect, catalytic and inhibiting, in function of the immersion time of the metallic part in the electrolytic solution. AP curves have shown lesser current density for the system containing cisteine + diphosfonate, suggesting an inhibiting synergic action. These results have been confirmed by EIS and OM.
  • Avaliação da resistência à corrosão do aço AISI 420 depositado por processos variados de aspersão térmica Corrosão

    Casteletti, Luiz Carlos; Fernandes, Frederico Augusto Pires; Takeya, Gustavo Satoru; Picon, Carlos Alberto; Tremiliosi-Filho, Germano

    Abstract in Portuguese:

    Entre as técnicas utilizadas no melhoramento de desempenho de materiais, a deposição na superfície de componentes pode ser eficaz para recuperação de elementos desgastados. Os processos de aspersão térmica, devido a sua versatilidade, quanto à aplicação, tipos de camadas e espessuras, constituem-se numa forma bastante adequada na obtenção de camadas de elevada dureza para proteção ou reparo do componente base, sendo possível revestir substratos metálicos com polímeros, metais ou cerâmicas. Entre esses processos, destacam-se: HVOF (High Velocity Oxygen Fuel), Arc-spray (arco elétrico) e Flame-spray (chama-pó). A seleção de um aço inoxidável, para aplicação, envolve algumas considerações como resistência à corrosão da liga, propriedades mecânicas, fabricabilidade e custo. Nesse trabalho foram usadas amostras do aço AISI 1045, revestidas, com aço inoxidável AISI 420, por meio das técnicas de Arc-Spray, HVOF e Flame-Spray, para o estudo comparativo de suas resistências à corrosão em água do mar, visando à produção de peças de menor custo, em comparação com peças maciças desse aço. Os melhores desempenhos em termos de dureza, porosidade e resistência à corrosão ocorreram na seguinte seqüência crescente: Flame-Spray, Arc-Spray, e HVOF.

    Abstract in English:

    Among the techniques used to improve materials performance, deposition on the surface of components is a proper way of recovering worn elements. Thermal spraying processes were developed during the last few years and they are a very suitable method to obtain layers with high hardness for protecting or repairing the base component. Employing these processes, it is possible to overlay metallic substrates with polymers, metals and ceramics. Among these processes are: HVOF, Arc-Spray and Flame-Spray. The selection of a particular type of stainless steel for an application involves some considerations, as the corrosion resistance of the alloy, mechanical properties, manufacture feasibility and cost. In this work, used were samples of AISI 1045 steel, coated with stainless steel AISI 420, using the techniques of Arc-Spray, HVOF and Flame-Spray for the comparative study of their corrosion resistance in sea water, aimed at producing low-cost alternative pieces, compared with massive pieces of steel. The best performances in terms of hardness, porosity levels and corrosion resistance of the layers occurred in the following sequence growing: Flame-Spray, Arc-Spray, and HVOF.
  • Avaliação da resistência à corrosão de aços inoxidáveis com Nb endurecíveis por precipitação Corrosão

    Casteletti, Luiz Carlos; Fernandes, Frederico Augusto Pires; Lombardi-Neto, Amadeu; Picon, Carlos Alberto; Tremiliosi-Filho, Germano

    Abstract in Portuguese:

    Os aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação foram desenvolvidos a partir de 1945, em decorrência das necessidades da indústria aeroespacial em termos da disponibilidade de aços com resistência mecânica e à corrosão, em temperaturas mais elevadas, superiores às dos aços inoxidáveis tradicionais, aliadas à facilidade de soldagem. Esses aços apresentam microestruturas martensíticas do tipo substitucional, endurecidas posteriormente por precipitados. Nesse trabalho, foram produzidos dois aços com composições alternativas usando o Nb como formador de precipitados, bem como um aço PH13-8Mo para efeito de comparação, em termos de resistências mecânica e à corrosão. O Aço 1 apresentou resistência à corrosão semelhante à do aço PH13-8Mo e o Aço 2 apresentou resistência mecânica próxima à do aço PH13-8Mo.

    Abstract in English:

    Precipitate-hardened stainless steel was developed in 1945 as a consequence of the aerospace industry’s need for a high-strength steel that would be resistant to corrosion at high temperatures, and easily welded exceeding the properties of conventional stainless steel. This steel possesses substitutional martensitic microstructures that can afterwards be hardened by precipitation. For this research, two types of steel with alternative compositions were produced by using Nb as a precipitate producer, and PH13-8Mo steel for comparison purposes in terms of mechanical and corrosive resistance. Steel 1 showed corrosive resistance similar to PH13-8Mo and Steel 2 presented mechanical resistance close to that of PH13-8Mo.
  • A influência do Thiobacillus Thiooxidans na corrosão do aço inoxidável 430 em H2SO4 1 mol L-1 Corrosão

    Anunziato, Priscila; Tussolini, Martha; Caparica, Rebeca; Furstenberger, Cynthia Beatriz; Rodrigues, Paulo Rogério Pinto

    Abstract in Portuguese:

    A corrosão microbiológica é um dos grandes problemas industriais da atualidade. O objetivo desse trabalho é estudar a influência da Thiobacillus Thiooxidans (TT) na corrosão do aço inoxidável 430 em H2SO4 1mol L-1. Nesse trabalho, foram empregadas as técnicas de: medidas gravimétricas, polarização anódica potenciostática (PA) e potenciodinâmica cíclica (PC), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV). Os resultados gravimétricos mostraram que, em 180 minutos de imersão do aço no meio contendo TT, há a formação de biofilme, o qual, inicialmente, bloqueia a corrosão do metal. A PA mostrou que o TT atua catalisando a reação de oxidação do aço 430 nesse meio, sendo que resultados semelhantes foram obtidos pela EIE. A aplicação da PC, na região passiva do aço 430, nesse meio, gera a inibição da geração de biofilmes em sua superfície, resultado este comprovado pela MEV.

    Abstract in English:

    Microbiological corrosion is a big problem in today's industry. The objective of this study is to understand the influence of Thiobacillus Thiooxidans (TT) in the corrosion of 430 stainless steel (SS) in H2SO4 1 mol L-1. The techniques employed were: measures of mass loss, cyclic potentiodynamic polarization (CPP) and potentiostatic anodic polarization (PAP), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The gravimetric results showed that with the steel immersed for 180 minutes in a solution containing TT, biofilm formation occurs, which initially blocks the corrosion of the metal. The PAP has shown that the TT works as a catalizer for the oxidating reaction of 430 SS, similar results were obtained by EIS. The implementation of CPP in the passive region of the 430 steel, in this solution, inhibits biofilm generation on the surface, which was confirmed by SEM.
  • Estudo do comportamento eletroquímico de azóis para o aço inoxidável AISI 430 em H2SO4 1 mol L-1 Corrosão

    Tussolini, Martha; Spagnol, Cristiane; Alves, Guilherme José Turcatel; Cunha, Maico Taras da; Rodrigues, Paulo Rogério Pinto

    Abstract in Portuguese:

    A corrosão é um processo indesejável que ocorre em materiais metálicos. Nesse trabalho, estudou-se o efeito inibidor do benzotriazol (BTAH), benzimidazol (BZM) e indol em diferentes concentrações para o aço inoxidável AISI 430 em H2SO4 1 mol L-1. Foram empregadas as técnicas de: polarização potenciostática anódica, espectroscopia de impedância eletroquímica, microscopia óptica e eletrônica de varredura. As curvas de polarização potenciostática anódica mostraram que o BTAH, BZM e Indol atuam como inibidores de corrosão para o aço AISI 430, nas concentrações de 1x10-3 e 5x10-4 mol L-1, não apresentando inibição significativa para as concentrações iguais ou inferiores a 1x10-4 mol L-1. O aumento da eficiência inibidora em relação às substâncias estudadas seguiu a seguinte ordem: Indol < BZM < BTAH. Os resultados obtidos nas curvas de polarização anódica foram comprovados por espectroscopia de impedância eletroquímica e pelas análises microscópicas.

    Abstract in English:

    Corrosion is an undesirable process that occurs in metallic materials. Studied was the effect of inhibiting Benzotriazole (BTAH), Benzimidazole (BZM) and Indole in different concentrations for the stainless steel (SS) AISI 430 in H2SO4 1 mol L-1. The techniques employed this research were: anodic potenciostatic polarisation, electrochemical impedance spectroscopy, optical microscopy and scanning electron microscopy. The curves of anodic polarisation showed that BTAH, BZM and Indol act as corrosion inhibitors for 430 SS, at concentrations of 1x10-3 and 5x10-4 mol L-1, but do not inhibit corrosion for concentrations equal to or less than 1x10-4 mol L-1. The in-crease of the efficiency in relation to the inhibitory substances studied followed this order: Indol <BZM <BTAH. The anodic polarization curve results were supported by electrochemical impedance spectroscopy, and microscopic analysis.
  • Corrosão microbiológica do aço inoxidável austenítico 316 em Na2SO4 0,5 mol L-1 na ausência e presença de Escherichia coli Corrosão

    Moraes, Jéferson Egner de; Spagnol, Cristiane; Tussolini, Martha; Rodrigues, Paulo Rogério P.; Furstenberger, Cynthia Beatriz

    Abstract in Portuguese:

    A corrosão microbiológica é um dos problemas atuais e impactantes no setor industrial. O objetivo desse trabalho é estudar a influência da Escherichia Coli (Ec) na corrosão do aço inoxidável austenítico 316 em Na2SO4 0,5 mol L-1. Foram empregadas como técnicas: medidas de potencial de circuito aberto, curvas de polarização potenciodinâmica anódica (PA), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e microscopia óptica (MO). As curvas de PA mostraram que o aço 316 é passivo desde -400 mV até +1050 mV contra um eletrodo de referência de sulfato mercuroso (ESM). Na região transpassiva, nas PA, verificou-se que, na presença de 0,1 % de Ec, houve a geração de um biofilme, permitindo uma diminuição da densidade de corrente (j), quando comparada a PA na ausência de Ec. No entanto, verificou-se que com 1 % e 10% de Ec a j voltou a aumentar nesta região, provavelmente devido ao desplacamento do biofilme da superfície do aço 316. Os diagramas de EIE e as MO confirmaram os resultados obtidos.

    Abstract in English:

    Microbiological corrosion is a current problem and impacts the steel industry. This research studied the influence of Escherichia coli (Ec) in the corrosion of 316 austenitic stainless steel (SS) in Na2SO4 0.5 mol L-1. The techniques imployed were: open circuit potential, anodic potentiodynamic polarisation (APP), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and optical microscopy (OM). The APP curves showed that the 316 SS is passive from -400 up to +1050 mV versus a reference electrode of mercurous sulfate (ESM). In the transpassive region, APP observed that the presence of 0.1% Ec was the generator of a biofilm, allowing a decrease in the current of density (j), when compared to APP in the absence of Ec. However it was found that with 1% and 10% Ec, j again increased in this region, probably due to biofilm displacement on the surface of the 316 SS. The diagrams of EIS and the OM confirmed the results.
  • Efeito do revenido na resistência à corrosão dos aços inoxidáveis supermartensíticos Corrosão

    Camillo, Ana Paula Ciscato; Rovere, Carlos Alberto Della; Aquino, José Mario de; Kuri, Sebastião Elias

    Abstract in Portuguese:

    Os aços inoxidáveis supermartensíticos são utilizados nas indústrias de petróleo e gás, pois aliam boas propriedades mecânicas, soldabilidade e excelente resistência à corrosão. Eles são endurecidos pelo tratamento térmico de têmpera e, para otimizar suas propriedades mecânicas, são submetidos ao revenimento. Durante o revenimento, ocorre precipitação de fases, que, dependendo dos parâmetros temperatura e tempo, induz alterações indesejadas nas propriedades desses aços. Nesse trabalho, o objetivo foi estudar a microestrutura e a resistência à corrosão de um aço inoxidável supermartensítico em diferentes condições de revenido (550°C, 600°C e 650°C). Observou-se, na microestrutura da amostra revenida a 650°C, a formação de austenita e precipitados de cromo do tipo Cr3C2 e Cr7C3. As curvas de polarização indicaram que o tratamento térmico influencia o comportamento anódico, modificando a região passiva e as características do filme passivo. O revenido altera a resistência à corrosão, com o grau de sensitização diminuindo com o aumento de temperatura de 550°C para 650°C, devido à recuperação das zonas empobrecidas de cromo.

    Abstract in English:

    Supermartensitic stainless steels have been used in the oil and gas industry for onshore and offshore tubing applications, due to their good mechanical properties, weldability and excellent corrosion resistance. They are hardened by quenching heat treatment, and to improve their toughness, are submitted to tempering. During the tempering, some phase precipitation occurs, which depending on the time and temperature parameters, produces some undesired changes in the steel properties. The aim of this research was to study the microstructure and the corrosion resistance of supermartensitic stainless steel in quenched and different tempered conditions (550°C, 600°C and 650°C). At the microstructure of the 650°C tempered sample was observed the formation of austenite and precipitates of chromium, like Cr3C2 and Cr7C3.The polarization curves indicated that the heat treatment influences the anodic behavior, changing the passive region and the passive film characteristics. The tempering changes the corrosion resistance, decreasing the degree of sensitization when increasing the temperature from 550°C to 650°C, this occurs due to the recovery of the chromium impoverished zones.
  • Avaliação da resistência ao desgaste de aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação nitretados Engenharia da Superfície

    Casteletti, Luiz Carlos; Fernandes, Frederico Augusto Pires; Silva, Eder Bernardes Da; Picon, Carlos Alberto; Tremiliosi-Filho, Germano

    Abstract in Portuguese:

    A nitretação por plasma consiste num tratamento efetivo para o aumento das durezas superficiais dos aços inoxidáveis, podendo ser realizada em temperaturas inferiores às usadas nos processos convencionais, evitando-se assim, a formação de nitretos de cromo, que prejudicariam a resistência à corrosão do material. Os aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação foram desenvolvidos após a Segunda Guerra Mundial em decorrência das necessidades da indústria aeroespacial, que necessitava de materiais resistentes à corrosão em temperaturas mais elevadas. Nesse trabalho, foi produzido um aço inoxidável endurecível por precipitação com uso de Nb e um aço comercial PH 13-8Mo endurecível por precipitados à base de Cu, para fins de comparação em termos de produção de camadas nitretadas e de resistências ao desgaste abrasivo. O Nb mostrou-se um eficiente formador de precipitados endurecedores do aço, com o pico de dureza ocorrendo em poucos minutos de tratamento. Nos dois aços, obtiveram-se camadas nitretadas com boa uniformidade. A resistência ao desgaste do aço com Nb nitretado foi muito superior à do aço PH 13-8Mo também nitretado.

    Abstract in English:

    Plasma nitriding is an effective treatment to increase the surface hardness of stainless steel and may be performed in temperatures below those used in conventional nitriding procedures, thereby avoiding the formation of chromium nitrides that would deteriorate the corrosion resistance of the material. The precipitation hardened stainless steels were developed after the Second World War as a result of the needs of the aerospace industry, which needed materials resistant to corrosion at higher temperatures. In this research, a precipitation hardening Nb stainless steel and a PH 13-8Mo precipitation hardened stainless steels with Cu were produced, for purposes of comparison in terms of the production of nitrided layers and abrasive wear resistances. Nb proved to be an effective hardening precipitate former, with the hardness peak occurring within minutes of treatment. In both steels, nitrided layers with good uniformity were obtained. The wear resistance of the nitrided Nb steel was much higher than that presented by the PH 13-8Mo nitrided steel.
  • Modificações estruturais induzidas por hidrogenação catódica em aço austenítico soldado e nitretado a plasma Engenharia da Superfície

    Nascimento, Fabiana Cristina; Ferreira, Elton L. D.; Foerster, Carlos Eugênio; Alves Júnior, Clodomiro; Kuromoto, Neide Kazue; Paredes, Ramon Siguifredo Cortes; Lepienski, Carlos Maurício

    Abstract in Portuguese:

    Nesse trabalho, apresentamos a caracterização estrutural de regiões soldadas em aço austenítico AISI-304, que foram submetidas a processo de nitretação a plasma (20%N2 + 80%H2). Posteriormente as amostras foram hidrogenadas catodicamente. As temperaturas de nitretação foram de 400, 500 e 550°C. As regiões da solda e fora da solda hidrogenadas após a nitretação foram comparadas por DRX, microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As fases austenita-γ, martensita-α', martensita-ε, ferrita-α e os nitretos CrN, γ'-Fe4N e e-Fe2+xN foram identificados. As microestruturas de ambas as regiões e da zona termicamente ativada (ZTA) foram similares. Para 400°C, a estequiometria das fases formadas foi diferente das observadas em 500°C e 550°C. Os efeitos provocados pela hidrogenação foram mais acentuados em 550°C, com o arrancamento da camada nitretada.

    Abstract in English:

    Structural characterization of weld and outside weld regions of AISI-304 nitrided (20%N + 80%H) and cathodically hydrogenated is presented. Nitriding temperatures were 400, 500 e 550°C. The weld and outside weld regions were compared by XRD, optical microscopy and SEM. The phases γ-austenite, α'-martensite, ε-martensita and α-ferrite and the nitrides: CrN, γ'-Fe4N e e-Fe2+xN were identified. Microstructures of both regions and the thermal active zone were similar. For 400°C the stoichiometry of the formed phases was different from that formed at 500°C and 550°C. Hydrogen effects were more intense for 550°C, due to chipping occurrence.
  • Estrutura e propriedades do aço inoxidável austenítico AISI 316L Grau ASTM F138 nitretado sob plasma à baixa temperatura Engenharia da Superfície

    Tschiptschin, André Paulo; Pinedo, Carlos Eduardo

    Abstract in Portuguese:

    Os aços inoxidáveis austeníticos possuem restrições para a nitretação nas temperaturas convencionais, próximas de 550ºC, devido à precipitação intensa de nitretos de cromo na zona de difusão. Essa precipitação eleva a dureza, mas deteriora as propriedades de corrosão. O uso do processo de nitretação sob plasma permite introduzir nitrogênio em temperaturas inferiores a 450ºC, levando à formação de uma fina camada de austenita expandida pelo nitrogênio (gN). Essa fase possui uma estrutura cristalina mais bem representada pelo reticulado triclínico, com elevada concentração de nitrogênio em solução sólida supersaturada, a qual promove um estado de tensões residuais de compressão capaz de elevar a dureza do substrato de 4 GPa para valores próximos de 14 GPa. O Módulo de Elasticidade mantém-se próximo de 200 GPa após a nitretação.

    Abstract in English:

    Austenitic stainless steels cannot be conventionally nitrided at temperatures near 550°C due to the intense precipitation of chromium nitrides in the diffusion zone. The precipitation of chromium nitrides increases the hardness but severely impairs corrosion resistance. Plasma nitriding allows introducing nitrogen in the steel at temperatures below 450°C, forming pre-dominantly expanded austenite (gN), with a crystalline structure best represented by a special triclinic lattice, with a very high nitrogen atomic concentration promoting high compressive residual stresses at the surface, increasing substrate hardness from 4 GPa up to 14 GPa on the nitrided case.
  • Caracterização de camadas nitrocementadas por plasma produzidas no aço inoxidável austenítico AISI 316L Engenharia da Superfície

    Casteletti, Luiz Carlos; Fernandes, Frederico Augusto Pires; Lombardi-Neto, Amadeu; Picon, Carlos Alberto; Tremiliosi-Filho, Germano

    Abstract in Portuguese:

    A dureza e, conseqüentemente, a resistência ao desgaste dos aços inoxidáveis austeníticos podem ser acentuadamente aumentadas, sem perdas na resistência à corrosão, com a produção de camadas superficiais pelo tratamento de nitrocementação por plasma. Nesse trabalho, foram nitrocementadas por plasma, na temperatura de 450°C, amostras do aço AISI 316L. As camadas obtidas foram caracterizadas por meio de ensaios micrográficos, de microdureza e de microdesgaste. A camada produzida constituiu-se de duas regiões, sendo a mais externa constituída de nitrocarbonetos de cromo e, abaixo dela, verificou-se a presença de austenita expandida, rica em nitrogênio, com dureza próxima a 850HV. A espessura média total da camada foi de, aproximadamente, 40µm. Sua resistência ao desgaste foi muito superior à do substrato.

    Abstract in English:

    Hardness and consequently wear resistance of austenitic stainless steel can be highly increased, without losing corrosion resistance, by plasma nitrocarburizing surface treatment. In this re-search, an AISI 316L stainless steel was plasma nitrocarburized at 450°C, and the obtained layers were characterized by optical microscopy, microhardness and micro-wear tests. It was verified that the layer is composed of chromium nitrides precipitates and beneath them, a nitrogen rich expanded austenite, with hardness around 850HV. The total average thickness of the layer was about 40µm and presented good uniformity. The wear resistance of the layer was much higher than that of the substrate.
  • Avaliação da resistência ao desgaste erosivo gerado por cavitação em aços inoxidáveis austeníticos com alto teor de nitrogênio: estudo dos mecanismos de desgaste Engenharia da Superfície

    Mesa, Dairo Hernán; Garzón, Carlos Mario; Tschiptschin, André Paulo

    Abstract in Portuguese:

    Amostras do aço inoxidável UNS S31803, nitretadas em alta temperatura, com 0,9 % de nitrogênio em solução sólida foram submetidas a ensaios de cavitação vibratória em água destilada. As amostras foram, previamente, caracterizadas por meio de difração de elétrons retroespalhados, EBSD, num microscópio eletrônico de varredura (MEV). Posteriormente, durante os ensaios de cavitação, o dano superficial das amostras foi, periodicamente, avaliado por observação no MEV das superfícies desgastadas. O aço austenítico convencional UNS S30403 foi usado como material de comparação. Nas primeiras etapas dos ensaios de cavitação, ocorreu deformação plástica da superfície, que pôde ser caracterizada como altamente heterogênea na escala do tamanho de grão. Em etapas posteriores, ocorreu perda de massa por desprendimento de partículas de desgaste (debris), como conseqüência de fadiga de baixo ciclo. O início do dano ocorreu tanto no interior dos grãos como nos contornos de grão; os contornos de macla mostraram as regiões mais suscetíveis. Os grãos com planos (101) orientados aproximadamente paralelos à superfície das amostras apresentaram maior resistência ao desgaste que os grãos com outras orientações cristalográficas. A maior resistência ao desgaste dos grãos com textura (101) || superfície foi atribuída a uma menor tensão projetada para deformar, plasticamente, esses grãos. A diminuição da referida tensão se dá em função das tensões impostas na superfície cavitada pela implosão de bolhas de vapor.

    Abstract in English:

    Specimens of a UNS S31803 steel were submitted to high temperature gas nitriding and then to vibratory pitting wear tests. Nitrided samples displayed fully austenitic microstructures and 0.9 wt. % nitrogen contents. Prior to pitting tests, sample texture was characterized by electron backscattering diffraction, EBSD. Later on, the samples were tested in a vibratory pit testing equipment using distilled water. Pitting tests were periodically interrupted to evaluate mass loss and to characterize the surface wear by SEM observations. At earlier pit erosion, stages intense and highly heterogeneous plastic deformation inside individual grains was observed. Later on, after the incubation period, mass loss by debris detachment was observed. Initial debris micro fracturing was addressed to low cycle fatigue. Damage started at both sites, inside the grains and grain boundaries. The twin boundaries were the most prone to mass-loss incubation. Grains with (101) planes oriented near parallel to the sample surface displayed higher wear resistance than grains with other textures. This was attributed to lower resolved stresses for plastic deformation inside the grains with (101) || surface texture.
  • Aplicação da norma astm A923-Prática a para identificação de fases intermetálicas em junta soldada de aço inoxidável superduplex UNS 32750 Soldagem

    Brandi, Sérgio Duarte; Silveira, Lauro M.Y.; Vasconcellos, Daniel L.B.

    Abstract in Portuguese:

    Os aços inoxidáveis duplex e superduplex apresentam propriedades superiores aos aços inoxidáveis convencionais. Essa superioridade é baseada na composição química e em uma microestrutura balanceada (aproximadamente 50% de ferrita). Durante a soldagem podem ocorrer alterações, tanto na composição química, como na fração volumétrica das fases presentes, que podem gerar a presença de fases intermetálicas, que alteram as propriedades originais desses aços. O objetivo deste trabalho é de aplicar a norma ASTM A923-Prática A para verificar a presença de fases intermetálicas na junta soldada de aço inoxidável superduplex UNS 32750. Foram soldados tubos de UNS 32750 com diâmetros externos de 18 e 44 mm e espessura de 1,5 mm. O processo utilizado foi o TIG orbital, com adição de 25Cr-10Ni-4Mo e diâmetro de 0,8 mm. O metal de base e as juntas soldadas foram caracterizados tanto em microscopia óptica como em microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que não houve a precipitação de fases intermetálicas detectadas pela norma ASTM A923, porém na ZAC dos dois tubos estudados apareceram pequenas regiões com precipitação de nitretos de cromo, que também podem alterar as propriedades das juntas soldadas.

    Abstract in English:

    Duplex and superduplex stainless steels present superior mechanical and corrosion properties when compared to usual stainless steels. This superiority is based on chemical composition when in a balanced microstructure (approximately 50% of ferrite). During welding, changes may occur in both, the chemical composition and volume fraction of phases in the material, which may generate the presence of intermetallic phases and, as a consequence, modify the mechanical and corrosion properties of this group of stainless steels. The objective of this work is to apply ASTM A923- Practice A to verify the presence of intermetallic phases in welded joints of UNS 32750 su-perduplex stainless steel. Tubes of UNS 32750, with external diameters of 18 and 44 mm and a thickness of 1.5 mm, were welded using orbital GTAW, with filler metal 25Cr-10Ni-4Mo and a diameter of 0.8 mm. The metal-based and welded joints were characterized by optical and scanning electron microscopy. The results showed that there was no precipitation of the intermetallic phase, such as sigma phase, detected by ASTM A923, but the HAZ of the two tubes studied presented small regions with chromium nitrides, which can also change the properties of welded joins.
  • Electrochemical behavior of two austenitic stainless steel biomaterials

    Giordano, Enrico J.; Alonso-Falleiros, Neusa; Ferreira, Itamar; Balancin, Oscar

    Abstract in Portuguese:

    O presente trabalho avaliou a resistência à corrosão localizada de dois aços inoxidáveis austeníticos utilizados na fabricação de implantes ortopédicos: o aço ASTM F138, material metálico atualmente mais utilizado em aplicações ortopédicas e o aço ISO 5832-9, aço com adição de nióbio e nitrogênio e que vem sendo apontado como uma alternativa para a substituição do aço F138, para aplicações mais severas de carregamento e tempo de permanência no interior do corpo humano. Ensaios de polarização mostraram que o aço ISO 5832-9 apresenta resistência à corrosão localizada muito superior à do aço F138. O potencial crítico de pite do aço ISO 5832-9 não foi observado na curva de polarização cíclica até o potencial de transpassivação do material. O ensaio potenciostático de corrosão por risco confirmou a superioridade do aço ISO 5832-9. Observou-se a reconstituição do filme passivo danificado mecanicamente, mesmo em potenciais tão elevados como 800 mV SCE. Análises por microscopia eletrônica de varredura confirmaram a presença de pites de corrosão de crescimento estável, na superfície da amostra de aço F 138, e a ausência desses pites, na amostra do aço ISO 5832-9. A maior resistência à corrosão localizada do aço ISO 5832-9 é, principalmente, atribuída ao aumento da estabilidade do filme passivo, sendo favorecida pela presença do nitrogênio em solução sólida intersticial, na austenita desse aço.

    Abstract in English:

    Potentiodynamic and potentiostatic polarization measurements were conducted in 0.9% NaCl solution to investigate the localized corrosion susceptibility of two austenitic stainless steel biomaterials: a low nitrogen, according to ASTM F 138 - the metallic material most widely utilized today in orthopedic applications; and a nitrogen- and niobium-bearing stainless steel, according to ISO 5832-9, which has shown a promising potential as a substitute of the F 138 steel for more severe loading applications and longer times inside the human body. The polarization tests revealed that the ISO 5832-9 steel is more corrosion resistant than the F 138. The critical pitting potential of the ISO 5832-9 steel could not be observed in the cyclic polarization curve up to the value of potential corresponding to its transpassivity. The potentiostatic scratch test confirmed the superiority of the ISO 5832-9 steel, which heal the mechanically damaged passive film at applied potential as high as 800 mV (SCE). Scanning electron microscopy (SEM) examination confirmed the presence of corrosion pits - lacelike pits - in a stable growth stage on the surface of F 138 steel and the absence of such pits in the specimens of the ISO 5832-9 steel. The higher corrosion resistance of the latter is attributed to the increased stability of the passive film and the high tendency to repassivate, which, in turn, is favored by the presence of nitrogen in interstitial solid solution in the austenite of this type of steel.
  • Estudo eletroquímico comparativo do aço ISO 5832-9 em diferentes meios de interesse biológico Implantes

    Jaimes, Ruth Flavia Vera Villamil; Afonso, Mónica Luisa Chaves de Andrade; Rogero, Sizue Ota; Barbosa, Celso Antonio; Sokolowski, Alexandre; Agostinho, Silvia Maria Leite

    Abstract in Portuguese:

    Foi estudado o comportamento eletroquímico a 37°C do aço inoxidável ISO 5832-9, em meios de NaCl 0,9 %, de Ringer Lactato e meio mínimo de Eagle (MEM), por voltametria linear e análises da superfície por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por espectroscopia por dispersão de energia (EDS). Foram feitos ensaios mecânicos e testes de toxicidade. O aço ISO 5832-9 se encontra passivado no potencial de corrosão e não apresenta corrosão por pite nos três meios estudados em toda faixa de potencial investigada, desde o potencial de corrosão até 50 mV acima do potencial de transpassivação. Em meio de MEM, no entanto, as análises por MEV e EDS mostraram que o referido aço, nesse valor mais elevado de potencial, apresentou um comportamento diferente, com perda das inclusões de óxido de manganês. Os potenciais de corrosão, Ecorr (potencial de circuito aberto estacionário) bem como os valores de densidade de corrente de passivação, variaram na seguinte ordem: Ecorr, RL < Ecorr, NaCl < Ecorr, MEM. e jMEM << jRL ≅ jNaCl. No ensaio de citotoxicidade, o aço foi caracterizado como não-tóxico.

    Abstract in English:

    The electrochemical behavior of ISO 5832-9 stainless steel at 37 oC in 0.9% NaCl, Ringer Lactate and minimum essential medium (MEM) has been studied, using linear voltammetry, and surface analysis by SEM and EDS. Mechanical and toxicity tests were made. ISO 5832-9 is passivated at corrosion potential (Ecorr) and it does not present pitting corrosion on the media studied from Ecorr to 50 mV above the transpassivation potential (Ei). SEM and EDS analysis have shown that the sample previously immersed in MEM presents a different behavior at 50 mV above Ei: the manganese oxide inclusions are absent in the surface. Ecorr values and passivation current density values jpass changed according to the following. Ecorr, RL < Ecorr,NaCl < Ecorr, MEM and jMEM << jRL ≅ jNaCl. The stainless steel was characterized as non toxic in the cytotoxicity assay.
  • Avaliação da resistência à torção em parafusos utilizados em implantes - um panorama brasileiro Implantes

    Kliauga, Andrea Madeira; Silva, Paulo Sergio Carvalho Pereira da; Girodano, Enrico J.; Epiphanio, Ivan Della Vale; Canimaga, Celio; Bolfarini, Claudemiro

    Abstract in Portuguese:

    Desde 2004, o CCDM realiza ensaios mecânicos em implantes ortopédicos. Os componentes mais utilizados - e conseqüentemente ensaiados - são parafusos, comumente fabricados com aço inoxidável ASTM F138, ou liga de titânio ASTM F136. O objetivo desse trabalho é avaliar os resultados referentes aos ensaios de torção em parafusos metálicos, dando um panorama das propriedades médias dos produtos ensaiados. Tais resultados provieram de material fornecido por 15 fabricantes diferentes, num total de 451 ensaios, que cobriram quase todo o espectro de parafusos utilizados em implantes: ortodontia, parafusos pediculares, parafusos para ossos corticais e esponjosos, parafusos de bloqueio e de ancoragem. A dispersão dos resultados de ângulo de ruptura é elevada. A maioria dos resultados, no entanto, apresenta valores acima do mínimo exigido pela norma ASTM F543.

    Abstract in English:

    Since 2004, the CCDM lab performs tests on orthopedic implants. The most used (and tested) implants are screws. These are commonly made either of austenitic stainless steel ASTM F138 or of Ti-6Al-4V alloy ASTM F136. The aim of this study was to evaluate the obtained torsion test results and to present an overview of the average product properties. The results stand for 15 different producers, and 451 samples, covering almost all the screw types utilized in implants: orthodontic, anchor and tibial nail applications, and designs for pedicular, cortical and cancellous bones. The dispersion in angle of rupture was high. Nevertheless the majority of the results lied above the minimum required by the ASTM F543 standard.
  • Avaliação do ciclo de vida e custeio do ciclo de vida de evaporadores para usinas de açúcar Açúcar & Álcool

    Santos, Lino José Cardoso; Tenório, Jorge Alberto S.

    Abstract in Portuguese:

    As usinas de açúcar no Brasil utilizam aço-carbono, um material de baixo custo, mas com pequena resistência à corrosão. Os aços inoxidáveis são os materiais mais adequados para a sua substituição, entretanto eles são considerados caros. Foi realizada a avaliação ambiental e financeira de tubos para evaporadores de usinas de açúcar construídos em aço-carbono e, comparativamente, com os aços inoxidáveis do tipo AISI 304, 444 e 439. Para a avaliação ambiental, foi utilizada a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), que mostrou que os aços inoxidáveis são ambientalmente mais eficientes. Para a avaliação financeira, foi utilizado o Custeio do Ciclo de Vida (CCV), que mostrou que os tubos em aços inoxidáveis são opções de investimento mais interessantes. O período de tempo dessas avaliações foi igual há trinta anos. Os resultados obtidos mostram que a ACV e o CCV devem ser usados em conjunto, pois mostram que produtos mais seguros ambientalmente podem vir a ser opções de investimentos também mais interessantes.

    Abstract in English:

    The evaporators of sugar plants in Brazil have used carbon steel intensively because of it is, a low priced material, which possesses inferior corrosion resistance. The materials more indicated for the substitution of carbon steel are stainless steels, however, they are considered expensive. The environmental and financial performances of evaporator pipes constructed with carbon steel and with types AISI 304, 444 and 439 stainless steel were evaluated. For the environmental evaluation, the Life Cycle Assessment (LCA) methodology was used and it, revealed that stainless steel is more environmentally efficient than carbon steel. The life cycle costing (LCC) technique was the tool chosen for the financial evaluation and it showed that stainless steel is a better investment option compared to carbon steel. The results also indicate that LCA and LCC methodologies must be used together. Therefore, it can be seen that safer environmental products can come to be the most profitable investment options.
  • Efeito da temperatura e do teor de níquel nas propriedades mecânicas e a correlação com usinabilidade em ligas Fe-18Cr-Ni Usinagem

    Bubani, Franco de Castro; Decarli, Célia Cristina Moretti; Brollo, Gabriela Lujan; Barbosa, Antonio Celso; Diniz, Anselmo Eduardo; Mei, Paulo Roberto

    Abstract in Portuguese:

    Foram realizados ensaios de tração na temperatura ambiente em ligas Fe-18%Cr, com teor de níquel variando entre zero e 60% e correlacionaram-se as propriedades obtidas com os resultados de usinabilidade obtidos anteriormente pelo grupo. As ligas foram ensaiadas, também, a 350 e 700ºC, de modo a determinar suas propriedades, na faixa de temperatura alcançada, no local da usinagem. A liga ferrítica apresentou alongamento e limite de resistência menores que as ligas austeníticas, tanto à temperatura ambiente, como a 350°C, o que explica porque, na usinagem dessas ligas, a vida da ferramenta foi muito maior que nas ligas austeníticas (100 contra 20 a 50 minutos, respectivamente). No ensaio a 350ºC, temperatura atingida pela peça na região de usinagem, o aumento do teor de níquel elevou, tanto o limite de resistência das ligas austeníticas, o que dificulta a usinagem, como, também, elevou a ductilidade (alongamento), facilitando a adesão da liga sobre a ferramenta de corte e exigindo maior esforço na usinagem, com conseqüente redução da vida da ferramenta.

    Abstract in English:

    Tensile tests were carried out at room temperature in Fe-18% Cr alloys, with nickel content varying between zero and 60%, and the properties obtained were correlated with the results of machinability previously obtained by the group. The alloys were also tested at 350 and 700°C in order to obtain these properties in the range of temperature compatible with the machining process. The ferritic alloy presented lower elongation and UTS (ultimate tensile strength) than austenitic alloys at room temperature and 350°C, which explains why, in the machining process, the ferritic alloy shows much greater tool life if compared to austenitic alloys (100 against 20 to 50 minutes, respectively). In the test at 350°C, the temperature reached during machining, the increase in nickel content increased the UTS of austenitic alloys, hampering the machining, and also elevated the ductility (elongation) that produces a higher volume of material adhered on the tool. This higher adhesion capacity, allied to a higher mechanical strength, explains the increase of tool wear as a function of increasing nickel content in the alloy with a consequent reduction in the life of the tool.
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