Aço inoxidável duplex de baixa liga, S32101: uma visão tecnológica sobre resistência mecânica, impacto, corrosão localizada e microestrutura
| Ano de defesa: | 2021 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEMec
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
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| Link de acesso: | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/15126 |
Resumo: | The applications of duplex stainless steels are growing steadily in fields such as the paper, foodstuff, chemical and petrochemical industries. However, one drawback is cost, mainly due to the presence of Ni and Mo. Recently, by the total or partial replacement of by N and Mn, both strong austenite stabilizers, the so-called lean duplex stainless steel´s family was developed. As a consequence of the new composition some properties are changed with respect to the conventional duplex steels, of which the S32205 is the most widely known. The present work is meant to be a comprehensive study of the S32101 steel, in which microstructure, tensile and impact properties, and corrosion behaviour in FeCl3.6H2O, were investigated on welded joints produced by the TIG process, in which two different heat inputs, 1.3 and 0.9 kJ/mm, were employed. Additionally, the weld cooling rate was measured in the ZTA and bending tests were performed. Results showed that the microstructure was almost unaffected by the weld cycle, regardless the cooling rate. In the ZTA the α/ ratio was larger than one, and in the weld metal was slightly biased towards austenite. A fine precipitation of Cr2N was detected in the ferritic regions of the ZTA’. Tensile strength of the welded joint was higher than that of the S32205 steel, with the fracture always taking place in the weld metal. The impact energy of the weld metal produced with the higher heat input (sample AA) was equal to 72 J, that is, almost 85% higher than that of sample BA. However, the ZTA impact energy was much lower and was unaffected by the different heat inputs. The fracture surfaces show weld metal with normal appearance, that is, shear lips and brittle areas, base metal with delaminations, and ZTA with similar features, suggesting that the crack, originally located in the ZTA, may have been deflected towards the base metal. As for the corrosion behaviour, although pits were observed main along the ZTA of both samples, the one with the higher heat input was more affected. |
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Recently, by the total or partial replacement of by N and Mn, both strong austenite stabilizers, the so-called lean duplex stainless steel´s family was developed. As a consequence of the new composition some properties are changed with respect to the conventional duplex steels, of which the S32205 is the most widely known. The present work is meant to be a comprehensive study of the S32101 steel, in which microstructure, tensile and impact properties, and corrosion behaviour in FeCl3.6H2O, were investigated on welded joints produced by the TIG process, in which two different heat inputs, 1.3 and 0.9 kJ/mm, were employed. Additionally, the weld cooling rate was measured in the ZTA and bending tests were performed. Results showed that the microstructure was almost unaffected by the weld cycle, regardless the cooling rate. In the ZTA the α/ ratio was larger than one, and in the weld metal was slightly biased towards austenite. A fine precipitation of Cr2N was detected in the ferritic regions of the ZTA’. Tensile strength of the welded joint was higher than that of the S32205 steel, with the fracture always taking place in the weld metal. The impact energy of the weld metal produced with the higher heat input (sample AA) was equal to 72 J, that is, almost 85% higher than that of sample BA. However, the ZTA impact energy was much lower and was unaffected by the different heat inputs. The fracture surfaces show weld metal with normal appearance, that is, shear lips and brittle areas, base metal with delaminations, and ZTA with similar features, suggesting that the crack, originally located in the ZTA, may have been deflected towards the base metal. As for the corrosion behaviour, although pits were observed main along the ZTA of both samples, the one with the higher heat input was more affected.Aços inoxidáveis duplex são utilizados em nível crescente nas indústrias de papel, alimentos, química e petroquímica. No entanto o seu custo é algo elevado, especialmente devido à presença de Ni e Mo. Recentemente foi desenvolvida a família dos aços inoxidáveis duplex de baixa liga, ou lean duplex, em que o Ni e Mo são substituídos total ou parcialmente por N e Mn, ambos fortes estabilizadores de austenita. Como consequência da nova composição algumas propriedades sofreram variação com respeito aos aços duplex mais convencionais, dos quais o S32205 é o mais conhecido, e há interesse em obter mais dados a respeito. O presente trabalho deseja ser um estudo bem geral do aço de baixa liga S32101, envolvendo microestrutura, resistência mecânica, impacto Charpy e resistência à corrosão em FeCl3.6H2O, de juntas soldadas pelo processo TIG manual produzidas com dois aportes térmicos, 1,3 e 0,9 kJ/mm. Ainda, as taxas de resfriamento da ZTA foram medidas experimentalmente e foi realizado teste de dobramento na região da junta. Os resultados mostraram que a microestrutura quase não sofreu influência das diferentes taxas de resfriamento. Na ZTA a razão α/ mostrou predominância de ferrita, e no metal de solda desviou-se ligeiramente para a austenita. Finos precipitados de Cr2N foram detectados na ferrita da ZTA. A resistência mecânica das juntas soldadas foi maior do que a do aço S32205, com a fratura sempre localizada no metal de solda. A energia de impacto do metal de solda produzido com a energia do arco menos elevada foi igual a 72 J, isto é, cerca de 85% acima do medido na amostra produzida com 1,3 kJ/mm. No entanto, a energia de impacto da ZTA foi muito menor e não guardou relação com os aportes térmicos. As superfícies de fratura mostram metal de solda com a aparência usual, bordas de cisalhamento e fratura frágil, metal base com delaminações e ZTA com aspecto semelhante a este, sugerindo que a trinca, originalmente localizada na ZTA, tenha se desviado para o metal base. Quanto à resistência à corrosão, pontos localizados foram observados principalmente ao longo da ZTA em ambas as amostras, mas com maior intensidade na AA.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEMecUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessS32101Aços duplexSoldagem TIGResistência mecânicaImpactoCorrosão localizadaDuplex steelsTIG weldingMechanical strengthImpactPitting corrosionENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAOAço inoxidável duplex de baixa liga, S32101: uma visão tecnológica sobre resistência mecânica, impacto, corrosão localizada e microestruturaLow alloy duplex stainless steel, S32101: a technological view on mechanical strength, impact, localized corrosion and microstructureinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis6006009b0e4c22-9e3e-49b9-85ed-c69a21a12d1areponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação - Versão Final - AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX DE BAIXA LIGA S32101 UMA VISÃO TECNOLÓGICA SOBRE RESISTÊNCIA.pdfDissertação - Versão Final - AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX DE BAIXA LIGA S32101 UMA VISÃO TECNOLÓGICA SOBRE RESISTÊNCIA.pdfTexto da Dissertaçãoapplication/pdf3763214https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/5f79a292-1429-421c-97ce-8de247116a08/downloadc6017a78e72e833bfd3e4459f53c0022MD52trueAnonymousREADCarta à BCO_Tiago Ferezin.pdfCarta à BCO_Tiago Ferezin.pdfapplication/pdf123763https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/1c933838-e325-4d88-9b92-46cbdc899c9b/downloadb0ddb6ebaaff425bc53557ba78ebc790MD54falseCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/f4770b84-ac52-439f-a9a0-e6efb36323a2/downloade39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD55falseAnonymousREADTEXTDissertação - Versão Final - AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX DE BAIXA LIGA S32101 UMA VISÃO TECNOLÓGICA SOBRE RESISTÊNCIA.pdf.txtDissertação - Versão Final - AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX DE BAIXA LIGA S32101 UMA VISÃO TECNOLÓGICA SOBRE RESISTÊNCIA.pdf.txtExtracted texttext/plain153372https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d9b80208-42fd-47e0-a6a7-bc0c7d4f016a/downloadff66b94ab743b69efd0701196bfc689bMD510falseAnonymousREADCarta à BCO_Tiago Ferezin.pdf.txtCarta à BCO_Tiago Ferezin.pdf.txtExtracted texttext/plain1512https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/dfb759a7-5aea-45ad-a8ed-75fdf272e869/downloadc492c0cfa5789b0ff42533d19c563066MD512falseTHUMBNAILDissertação - Versão Final - AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX DE BAIXA LIGA S32101 UMA VISÃO TECNOLÓGICA SOBRE RESISTÊNCIA.pdf.jpgDissertação - Versão Final - AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX DE BAIXA LIGA S32101 UMA VISÃO TECNOLÓGICA SOBRE RESISTÊNCIA.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5058https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/ded9aa9e-2a00-4bdc-a7c3-ee5590a1b754/download6aca2aa7544cb32d7fb144427cbbbc94MD511falseAnonymousREADCarta à BCO_Tiago Ferezin.pdf.jpgCarta à BCO_Tiago Ferezin.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg10944https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/1995e6fd-56e0-4ec7-83ab-f067f2ee285e/download213cf864e80f7e758feaa950684301e5MD513false20.500.14289/151262025-02-05 20:24:25.451http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/15126https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T23:24:25Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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