Caracterização microestrutural e modelagem do amaciamento dinâmico a quente do aço inoxidável austenítico ASTM F 138, utilizado em implantes ortopédicos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Geronimo, Fabio Henrique Casarini
Orientador(a): Balancin, Oscar lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/741
Resumo: Flow stress curves of ASTM F 138 austenitic stainless steel were obtained through isothermal hot torsion testing in the temperature range of 900- 1200oC and in the strain rate range of 0,01-10s-1, totaling 24 experiments. To understand the dynamic softening during hot working of this material, the shape of the flow stress curves and the parameters required to calculate activation energy for hot working were evaluated. Also, the semi-empirical equations describing these parameters as function of Zener-Hollomon parameter (Z) were obtained. Mathematical modeling of flow stress curves was developed taking into account the recovery parameter r and the Avrami exponent n. Processing maps were constructed using the Dynamic Materials Model. The attained microstructures were analyzed by optical microscopy and the microstructure evolutions under some processing conditions were evaluated by EBSD technique. These procedures were also used to obtain the recrystallized fraction, to identify what softening mechanism was operating and in which conditions it becomes more active. Due to the intermediate stacking fault energy level in this material (78mJ/m2), attained data indicate that dynamic softening occurs in a balance between dynamic recovery and dynamic recrystallization, with temperature having a determining role. At higher Z, extended dynamic recovery takes place and dynamic recrystallization becomes incomplete due to plastic instabilities such as localized flow. Lower Z values offer favorable conditions for complete dynamic recrystallization, even if were necessary to impose large straining.
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Also, the semi-empirical equations describing these parameters as function of Zener-Hollomon parameter (Z) were obtained. Mathematical modeling of flow stress curves was developed taking into account the recovery parameter r and the Avrami exponent n. Processing maps were constructed using the Dynamic Materials Model. The attained microstructures were analyzed by optical microscopy and the microstructure evolutions under some processing conditions were evaluated by EBSD technique. These procedures were also used to obtain the recrystallized fraction, to identify what softening mechanism was operating and in which conditions it becomes more active. Due to the intermediate stacking fault energy level in this material (78mJ/m2), attained data indicate that dynamic softening occurs in a balance between dynamic recovery and dynamic recrystallization, with temperature having a determining role. At higher Z, extended dynamic recovery takes place and dynamic recrystallization becomes incomplete due to plastic instabilities such as localized flow. Lower Z values offer favorable conditions for complete dynamic recrystallization, even if were necessary to impose large straining.As curvas de escoamento plástico do aço inoxidável austenítico ASTM F 138 foram obtidas por meio de ensaios de torção a quente isotérmicos contínuos, com temperaturas na faixa de 900 a 1200oC e taxas de deformação (&) variando entre 0,01 e 10s-1, totalizando 24 ensaios. Com o intuito de compreender o amaciamento dinâmico deste material em altas temperaturas, as curvas foram avaliadas quanto à forma e foram determinados os parâmetros necessários para calcular a energia de ativação aparente para a deformação a quente e as equações semi-empíricas em função do parâmetro Z, de Zener- Hollomon. Realizou-se a modelagem matemática das curvas de escoamento plástico em função do parâmetro de recuperação r e da cinética de recristalização de Avrami de acordo com o expoente n, e os mapas de processamento deste aço foram construídos. As microestruturas resultantes dos ensaios foram analisadas por microscopia óptica e avaliou-se a evolução microestrutural em algumas condições de processamento por meio da técnica de EBSD a fim de obter a fração recristalizada do material, além de identificar os mecanismos de amaciamento atuantes e em quais condições de processamento estes se tornam mais efetivos. Pelo fato deste material possuir um valor intermediário de energia de falha de empilhamento (78mJ/m2), os resultados, quando avaliados em conjunto, indicam que o amaciamento ocorre num balanço entre recuperação e recristalização dinâmica, com a temperatura exercendo um papel fundamental neste aspecto. Para os maiores valores de Z, a recuperação dinâmica avança até deformações elevadas e a recristalização dinâmica não se completa devido à instabilidade plástica causada por fluxo localizado, enquanto que para menores valores de Z, as condições tornam-se mais favoráveis à recristalização, mesmo que necessitando de altas deformações para se completar.Financiadora de Estudos e Projetosapplication/pdfporUniversidade Federal de São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarBRAço inoxidávelTorção a quenteRecristalização dinâmicaEvolução microestruturaModelagem matemáticaENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICACaracterização microestrutural e modelagem do amaciamento dinâmico a quente do aço inoxidável austenítico ASTM F 138, utilizado em implantes ortopédicosMicrotructural characterization and modeling of hot working dynamic softening of the ASTM F 138 austenitic stasinless steel biomaterialinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis-1-11d11cf06-8376-47cb-bb94-44418881d1f2info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINAL6680.pdfapplication/pdf8910629https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/305d7209-0be1-47c2-aa2d-2f58252c5163/download2223220bfe27cba5df32a8d026e02fc8MD51trueAnonymousREADTEXT6680.pdf.txt6680.pdf.txtExtracted texttext/plain0https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/baab578b-5718-450f-bb9d-dc160c858bde/downloadd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54falseAnonymousREADTHUMBNAIL6680.pdf.jpg6680.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4850https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/1fdfce27-40bb-4b89-b597-8b01f203f1c0/download099b941fa68d02eb3c9a47ded26b9530MD55falseAnonymousREAD20.500.14289/7412025-02-05 15:06:53.228open.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/741https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T18:06:53Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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