Avaliação microestrutural de cordão soldado a laser Utilizando mistura metal-cerâmica (uns s32304-tib2)
| dc.contributor.advisor1 | Orlando, Marcos Tadeu DAzeredo | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000-0002-8387-6504 | |
| dc.contributor.author | Xavier, Gabriel Correa | |
| dc.contributor.referee1 | Passos, Carlos Augusto Cardoso | |
| dc.contributor.referee2 | Rossi, Jesualdo Luiz | |
| dc.contributor.referee3 | Passamai Junior, José Luis | |
| dc.contributor.referee4 | Salustre, Mariane Gonçalves de Miranda | |
| dc.date.accessioned | 2024-12-12T21:42:04Z | |
| dc.date.available | 2024-12-12T21:42:04Z | |
| dc.date.issued | 2024-10-14 | |
| dc.description.abstract | Duplex stainless steels (DSS) are widely used due to their good corrosion resistance and high mechanical strength, when compared to austenitic stainless steels, especially in corrosive environments such as nuclear, chemical, petrochemical, and offshore oil and gas industries. This class of materials requires careful control of cooling rates during welding, both to maintain the appropriate ferrite-austenite ratio and to prevent the formation of detrimental precipitates. The high concentrated energy released during laser welding is advantageous in producing limited heat-affected zones and high cooling rates, which hinder the formation of undesirable precipitates. With the aim of combining the good mechanical characteristics found in DSS with low density and high process yield found in ceramic compounds, there is a strong industry trend towards producing powder metallurgy sintered stainless steel composites. Therefore, the objective of this dissertation is to evaluate the properties of laser-welded joints in UNS S32304 duplex stainless-steel sheets using a mixture of the same steel powder with varying proportions of titanium diboride ceramic. Several techniques, such as X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), microindentation, and microtomography were employed to characterize the microstructure and hardness of the samples welded with the manufactured powder. The results revealed a deviation from the ideal ferrite-austenite ratio in welded joints when TiB2 ceramic was introduced, primarily attributed to the formation of titanium nitride (TiN). Microhardness tests indicated an increase in hardness in the fusion zone as a function of TiB2 content in the samples and due to the presence of the formed titanium nitride. Furthermore, microtomography revealed improved weld bead homogeneity and a narrower fusion zone in samples containing TiB2, suggesting enhanced weld quality. These findings highlight the potential of TiB2 ceramic as an effective reinforcement in improving the microstructural and mechanical properties of laser-welded DSS joints, promising advancements in the manufacturing of corrosion-resistant materials for various industrial applications. | |
| dc.description.resumo | Aços inoxidáveis duplex (AID) são amplamente utilizados devido a sua boa resistência à corrosão e alta resistência mecânica, quando comparados com os aços inoxidáveis austeníticos, especialmente em ambientes corrosivos como nas indústrias nuclear, química, petroquímica e de óleo e gás offshore. Essa classe de materiais demanda um minucioso cuidado no controle das taxas de resfriamento durante a soldagem, tanto para manter a proporção apropriada de ferrita-austenita quanto para evitar a formação de precipitados deletérios. A alta energia concentrada desprendida na soldagem a laser é vantajosa ao produzir regiões de zonas termicamente afetadas limitadas e altas taxas de resfriamento, que dificultam a formação de precipitados indesejáveis. Com o objetivo de mesclar as boas características mecânicas encontradas nos AID’s com a baixa densidade e alto rendimento no processamento, encontrados nos compostos cerâmicos, há uma forte tendência da indústria em se produzir compósitos de aços inoxidáveis sinterizados em pó. Diante disso, nesta dissertação o objetivo é avaliar as propriedades de juntas soldadas a laser em chapas de aço inoxidável duplex UNS S32304 utilizando uma mistura do mesmo aço em pó com proporções variáveis da cerâmica diboreto de titânio. Diversas técnicas, como difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS), microindentação e microtomografia foram empregadas para caracterizar a microestrutura e a dureza das amostras soldadas com o pó fabricado. Os resultados revelaram um desvio da proporção ideal de ferrita austenita em juntas soldadas quando a cerâmica TiB2 foi introduzida, atribuído principalmente à formação de nitreto de titânio (TiN). Os testes de microdureza indicaram um aumento na dureza na zona de fusão em função do teor de TiB2 nas amostras e devido à presença do nitreto de titânio formado. Além disso, a microtomografia revelou uma maior homogeneidade do cordão de solda e uma zona de fusão mais estreita em amostras contendo TiB2, sugerindo uma qualidade de solda mais aprimorada. Essas descobertas destacam o potencial da cerâmica TiB2 como um reforço eficaz na melhoria das propriedades microestruturais e mecânicas de juntas de AID soldadas a laser, prometendo avanços na fabricação de materiais resistentes à corrosão para várias aplicações industriais. | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.ufes.br/handle/10/18222 | |
| dc.language.iso | pt | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Mestrado em Engenharia Mecânica | |
| dc.publisher.department | Centro Tecnológico | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Aço inoxidável duplex | |
| dc.subject | Soldagem a laser | |
| dc.subject | Diboreto de titânio | |
| dc.subject.cnpq | Engenharia Mecânica | |
| dc.title | Avaliação microestrutural de cordão soldado a laser Utilizando mistura metal-cerâmica (uns s32304-tib2) | |
| dc.type | masterThesis |