Análise microestrutural do aço inoxidável 17-4 PH processado por manufatura aditiva L-DED e L-PBF: como fabricado e pós-tratamento térmico.
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Orientador(a): | |
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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: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-10042026-090410/ |
Resumo: | O presente estudo foca-se na análise do desenvolvimento microestrutural do aço 17-4 PH manufaturado pelos processos L-PBF e L-DED em duas etapas: como manufaturado e após tratamento térmico. As altas taxas de resfriamento e reaquecimento sucessivos inerentes aos processos MA promovem a formação de fases metaestáveis, altas tensões residuais e anisotropia. Com o objetivo de apagar esses defeitos, peças obtidas pelos processos de MA L-PBF e L-DED foram tratadas termicamente seguindo a norma AMS 5355 usada para ligas fundidas A747 CB7Cu-1. Inicialmente, simulou-se via o software ThermoCalc® a sequência das transformações de fases no processo de MA, considerando as altas taxas de resfriamento. Posteriormente, amostras no estado como fabricadas e tratadas termicamente foram caracterizadas microestruturalmente através de microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difratometria de raios X. Os resultados apontaram que o desenvolvimento microestrutural do material apenas manufaturado é fortemente dependente da taxa de resfriamento atingida segundo o tipo de processo de MA. De forma geral, a microestrutura mostrou-se composta unicamente por fases BCC ( e/ou ) sem presença de fases FCC. Assim, o processo L-PBF mostrou-se composto por uma microestrutura quase totalmente de ferrita com uma forte textura na direção de construção. Por outro lado, o L-DED mostrou uma matriz de martensita com ferrita interdendrítica sem textura. Após o ciclo de tratamento térmico, ambos os processos de MA no aço estudado mostraram uma microestrutura sem textura e dissolveram ou retiveram diferentes frações de ferrita . O processo de MA L-DED foi o que apresentou maior proporção de ferrita após os tratamentos térmicos. |
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Análise microestrutural do aço inoxidável 17-4 PH processado por manufatura aditiva L-DED e L-PBF: como fabricado e pós-tratamento térmico.Microstructural analyses of 17-4 PH stainless steel processed by L-PBF and L-DED: as-fabricated and post-heat treatment.17-4 PHAço inoxidávelAdditive manufacturingHeat treatmentL-DEDL-DEDL-PBFL-PBFTransformação de fasesTratamento térmicoO presente estudo foca-se na análise do desenvolvimento microestrutural do aço 17-4 PH manufaturado pelos processos L-PBF e L-DED em duas etapas: como manufaturado e após tratamento térmico. As altas taxas de resfriamento e reaquecimento sucessivos inerentes aos processos MA promovem a formação de fases metaestáveis, altas tensões residuais e anisotropia. Com o objetivo de apagar esses defeitos, peças obtidas pelos processos de MA L-PBF e L-DED foram tratadas termicamente seguindo a norma AMS 5355 usada para ligas fundidas A747 CB7Cu-1. Inicialmente, simulou-se via o software ThermoCalc® a sequência das transformações de fases no processo de MA, considerando as altas taxas de resfriamento. Posteriormente, amostras no estado como fabricadas e tratadas termicamente foram caracterizadas microestruturalmente através de microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difratometria de raios X. Os resultados apontaram que o desenvolvimento microestrutural do material apenas manufaturado é fortemente dependente da taxa de resfriamento atingida segundo o tipo de processo de MA. De forma geral, a microestrutura mostrou-se composta unicamente por fases BCC ( e/ou ) sem presença de fases FCC. Assim, o processo L-PBF mostrou-se composto por uma microestrutura quase totalmente de ferrita com uma forte textura na direção de construção. Por outro lado, o L-DED mostrou uma matriz de martensita com ferrita interdendrítica sem textura. Após o ciclo de tratamento térmico, ambos os processos de MA no aço estudado mostraram uma microestrutura sem textura e dissolveram ou retiveram diferentes frações de ferrita . O processo de MA L-DED foi o que apresentou maior proporção de ferrita após os tratamentos térmicos.The present study focuses on the analysis of the microstructural development of 17-4 PH steel manufactured using L-PBF (Laser Powder Bed Fusion) and L-DED (Laser Directed Energy Deposition) processes in two stages: as-manufactured and after heat treatment. The high cooling rates and successive reheating inherent to additive manufacturing (AM) processes promote the formation of metastable phases, high residual stresses, and anisotropy. To eliminate these defects, parts produced by L-PBF and L-DED processes were heat-treated, following the AMS 5355 indicated for cast alloys ASTM A747 CB7Cu-1. Initially, the phase transformation sequence during the AM process was simulated using ThermoCalc® software, considering the high cooling rates. Subsequently, samples in both the as-built and heat-treated conditions were microstructurally characterized using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and X-ray diffraction (XRD). The results indicated that the microstructural development of the as-manufactured material is strongly dependent on the cooling rate achieved, which varies according to the type of AM process. In the as-built condition, the material was mainly constituted of BCC phases ( and/or ) with no presence of FCC phases. Specifically, the L-PBF process resulted in a microstructure composed almost entirely of -ferrite. On the other hand, the L-DED process exhibited a matrix of martensite with interdendritic -ferrite. After the thermal treatment cycle, both AM processes in the studied steel show a non-textured microstructure, with different dissolved or retained fractions of -ferrite. The L-DED process showed the highest proportion of remaining -ferrite after heat treatments.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPCenteno, Dany Michell AndradeGoldenstein, HelioTunqui Labra, Erick Omar 2025-12-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-10042026-090410/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/openAccesspor2026-04-10T19:24:02Zoai:teses.usp.br:tde-10042026-090410Biblioteca 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:27212026-04-10T19:24:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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