Estudo comparativo da resistência à corrosão, no estado como produzido, do aço 17-4 PH obtido por duas tecnologias de manufatura aditiva.
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-03092025-080456/ |
Resumo: | A manufatura aditiva (AM) é uma das tecnologias associadas à indústria 4.0, destacando-se pela alta eficiência, capacidade de produzir peças com morfologias complexas, e possibilidade de fabricar ligas com composições não possíveis de serem obtidas através da metalurgia tradicional. Dentre as diferentes tecnologias AM, na literatura científica, mais da metade dos artigos são voltados para os processos: Fusão em Leito de Pó (Powder Bed Fusion) (PBF) e Deposição de Energia Direcionada (Directed Energy Deposition) (DED). Os aços inoxidáveis 17-4 PH produzidos por AM estão entre os mais estudados na literatura, porém existem poucos estudos sobre o comportamento de corrosão. Além do mais, como para exibir propriedades mecânicas adequadas estes aços devem passar por tratamentos térmicos que resultam em endurecimento, a maioria dos estudos foi realizada com amostras tratadas termicamente. Neste trabalho foram utilizadas a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e curvas de polarização para comparar a resistência à corrosão de amostras do aço inoxidável 17-4 PH produzidas por L-PBF e L-DED, onde L significa que a fonte de energia utilizada foi um feixe de laser. Os estudos foram desenvolvidos em amostras como obtidas, com composições químicas semelhantes e com níveis baixos e semelhantes de porosidade, e foram complementados por caracterização microestrutural das amostras antes (microscopia óptica (MO), MEVEDS, EBSD, DRX, microdureza) e depois dos ensaios de corrosão (MO, MEV-EDS). A análise microestrutural mostrou baixa porosidade, a presença de inclusões ricas em Si (maiores) e em Nb (menores), com maior incidência na amostra L-DED, e uma forte influência da tecnologia de fabricação na textura e crescimento de grãos. As análises por DRX mostraram a presença apenas de Fe-CCC nas duas amostras, sendo a LDED mais dura, apontando para uma microestrutura martensítica, também indicado por EBSD. A amostra L-PBF mostrou maior resistência à corrosão, exibindo maior módulo de impedância, menor densidade de corrente de corrosão e potencial de pites mais nobre, e que, para as duas amostras, o módulo de impedância aumenta com o tempo de imersão, apontando para melhora do desempenho. As análises microestruturais pós-corrosão mostraram diferenças significativas na morfologia dos pites que puderam ser correlacionadas com a tecnologia de produção, tensões térmicas e padrões de resfriamento durante a produção. |
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Estudo comparativo da resistência à corrosão, no estado como produzido, do aço 17-4 PH obtido por duas tecnologias de manufatura aditiva.Comparative study of corrosion resistance, in the as-produced state, of 17-4 PH steel obtained by two additive manufacturing technologies.17-4 PH17-4 PH stainless steelAço inoxidávelAdditive manufacturingAs-produced samplesCorrosãoCorrosion behaviorDEDDEDManufatura aditivaPBFPBFA manufatura aditiva (AM) é uma das tecnologias associadas à indústria 4.0, destacando-se pela alta eficiência, capacidade de produzir peças com morfologias complexas, e possibilidade de fabricar ligas com composições não possíveis de serem obtidas através da metalurgia tradicional. Dentre as diferentes tecnologias AM, na literatura científica, mais da metade dos artigos são voltados para os processos: Fusão em Leito de Pó (Powder Bed Fusion) (PBF) e Deposição de Energia Direcionada (Directed Energy Deposition) (DED). Os aços inoxidáveis 17-4 PH produzidos por AM estão entre os mais estudados na literatura, porém existem poucos estudos sobre o comportamento de corrosão. Além do mais, como para exibir propriedades mecânicas adequadas estes aços devem passar por tratamentos térmicos que resultam em endurecimento, a maioria dos estudos foi realizada com amostras tratadas termicamente. Neste trabalho foram utilizadas a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e curvas de polarização para comparar a resistência à corrosão de amostras do aço inoxidável 17-4 PH produzidas por L-PBF e L-DED, onde L significa que a fonte de energia utilizada foi um feixe de laser. Os estudos foram desenvolvidos em amostras como obtidas, com composições químicas semelhantes e com níveis baixos e semelhantes de porosidade, e foram complementados por caracterização microestrutural das amostras antes (microscopia óptica (MO), MEVEDS, EBSD, DRX, microdureza) e depois dos ensaios de corrosão (MO, MEV-EDS). A análise microestrutural mostrou baixa porosidade, a presença de inclusões ricas em Si (maiores) e em Nb (menores), com maior incidência na amostra L-DED, e uma forte influência da tecnologia de fabricação na textura e crescimento de grãos. As análises por DRX mostraram a presença apenas de Fe-CCC nas duas amostras, sendo a LDED mais dura, apontando para uma microestrutura martensítica, também indicado por EBSD. A amostra L-PBF mostrou maior resistência à corrosão, exibindo maior módulo de impedância, menor densidade de corrente de corrosão e potencial de pites mais nobre, e que, para as duas amostras, o módulo de impedância aumenta com o tempo de imersão, apontando para melhora do desempenho. As análises microestruturais pós-corrosão mostraram diferenças significativas na morfologia dos pites que puderam ser correlacionadas com a tecnologia de produção, tensões térmicas e padrões de resfriamento durante a produção.Additive manufacturing (AM) is one of the technologies associated with Industry 4.0, standing out for its high efficiency, ability to produce parts with complex morphologies, and the possibility of manufacturing alloys with compositions not possible to be obtained through traditional metallurgy. Among the different AM technologies in the scientific literature, more than half of the articles focus on Powder Bed Fusion (PBF) and Directed Energy Deposition (DED) processes. 17-4 PH stainless steels produced by AM are among the most studied in the literature, but there are few studies on corrosion behavior. Furthermore, as for exhibiting adequate mechanical properties, these steels must undergo heat treatments resulting in hardening; most studies were carried out with heat-treated samples. This work used electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and polarization curves to compare the corrosion resistance of 17- 4 PH stainless steel samples produced by L-PBF and L-DED, where L means that the energy source used was a laser beam. The studies were carried out on as-produced samples with similar chemical compositions and low levels of porosity and were complemented by microstructural characterization of the samples before (optical microscopy (OM), SEM-EDX, EBSD, XRD, microhardness) and after the corrosion tests (MO, SEM-EDX). The microstructural analysis demonstrated low porosity, the incidence of Si-rich inclusions (larger) and Nb (smaller), with a higher incidence in the L-DED sample, and a strong influence of manufacturing technology on texture and grain growth. XRD analyses showed the presence of only BCC-Fe in both samples, with L-DED being harder, pointing to a martensitic microstructure, as also indicated in the EBSD analysis. The corrosion tests showed higher resistance for the L-PBF sample, which exhibited a higher impedance modulus, lower corrosion current density, and higher pitting potential, and, for both samples, the impedance modulus increased with immersion time, pointing to improved performance. Post-corrosion microstructural analyses showed significant differences in pit morphology that could be correlated with production technology, thermal stresses, and cooling patterns during production.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPMelo, Hercilio Gomes deSuegama, Patricia HatsueCoelho, Luiz Carlos Rezende2024-12-13info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-03092025-080456/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-09-03T11:28:02Zoai:teses.usp.br:tde-03092025-080456Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-09-03T11:28:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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