Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Estudo do efeito trip produzido pela laminação a frio do aço inoxidável austenítico aisi 316l e avaliação de seu uso como biomaterial
Autor(es): FLORENCIO, Kevinny Chaves
Primeiro Orientador: TEIXEIRA, Ricardo Luiz Perez
metadata.dc.contributor.advisor-co1: LACERDA, José Carlos de
Resumo: O aço inoxidável austenítico AISI 316L grau ASTM F138:2019 é utilizado como biomaterial metálico em próteses e em equipamentos cirúrgicos. As suas propriedades mecânicas, especialmente a sua elevada resistência à corrosão, associadas a um custo competitivo são facilitadores do seu uso como biomaterial. Entretanto, as características mencionadas podem ser alteradas com o surgimento da fase magnética induzida em processos de conformação mecânica pelo efeito da plasticidade induzida por transformação de fases (efeito TRIP). Essas alterações são indesejadas para o seu uso como biomaterial de acordo com a norma ISO5832:2016. Sendo assim, este estudo teve como objetivo a avaliação das implicações do efeito TRIP na especificação normativa (ISO 5832:2016) para o uso do aço AISI 316L laminado a frio como biomaterial. Logo, o aço inoxidável AISI 316L nas condições como recebido e conformado por laminação a frio, com percentuais de redução de espessura (deformação) de 10%, 20% e 30%, foi estudado por meio das análises mecânica, eletroquímica, morfológica, magnética, cristalográfica, biológica e térmica. O aumento do percentual de deformação aplicada elevou a resistência mecânica à tração e a dureza na escala Vickers das amostras. As curvas de polarização potenciodinâmica mostraram que a resistência à corrosão por pites e a resistência à corrosão diminuíram com o aumento da redução da espessura por laminação a frio. As micrografias de MO e MEV das amostras de aço AISI 316L mostraram a predominância de grãos característicos da fase austenítica, indicando também, o aumento do diâmetro médio do grão com a elevação da redução de espessura por laminação a frio. No ensaio de ferritoscopia, a amostra com 10% de redução de espessura apresentou percentual da fração volumétrica magnética igual a 0,8%, enquanto a amostra com 30% de redução de espessura apresentou o maior percentual magnético, 2,2%. A difratometria de raios X indicou a presença da fase cristalina martensita α’ para as amostras com 20% e 30% de redução de espessura. Os resultados obtidos a partir dos ensaios de ferritoscopia e DRX apresentaram evidências do surgimento da fase martensita α’. A análise de citotoxicidade, pelo método de disco-difusão, indicou que não houve a formação de halos de inibição para os percentuais de redução de espessura avaliados. Ensaios realizados após o tratamento térmico de reversão da martensita induzida indicaram a redução da microdureza de todas as amostras, e também a redução do percentual magnético das amostras para o valor máximo de 0,3%. Esses resultados apontam para a reversão da fase martensita induzida para a fase austenita, microestrutura especificada para o uso do aço inoxidável AISI 316L para aplicações como biomaterial metálico segundo a norma ISO 5832:2016.
Abstract: Austenitic stainless steel AISI 316L grade ASTM F138:2019 is used as a metallic biomaterial in prostheses and surgical equipment. Its mechanical properties, especially its high corrosion resistance, associated with a competitive cost, facilitate its use as a biomaterial. However, the mentioned characteristics can be altered with the emergence of the magnetic phase induced in mechanical forming processes by the effect of plasticity induced by phase transformation (TRIP effect). These changes are undesirable for its use as a biomaterial according to ISO5832:2016. Therefore, this study aimed to evaluate the implications of the TRIP effect in the normative specification (ISO 5832: 2016) for the use of cold-rolled AISI 316L steel as a biomaterial. Soon, AISI 316L stainless steel under the conditions as received and formed by cold rolling, with percentages of thickness reduction (deformation) of 10%, 20% and 30%, was studied through mechanical, electrochemical, morphological, magnetic analyses, crystallographic, biological and thermal. The increase in the percentage of applied deformation increased the mechanical tensile strength and hardness on the Vickers scale of the samples. Potentiodynamic polarization curves showed that pitting corrosion resistance and corrosion resistance decreased with increasing cold rolling thickness reduction. The MO and SEM micrographs of the AISI 316L steel samples showed the predominance of grains characteristic of the austenitic phase, also indicating an increase in the average grain diameter with the increase in thickness reduction by cold rolling. In the ferritoscopy test, the sample with 10% thickness reduction showed a percentage of magnetic volumetric fraction equal to 0.8%, while the sample with 30% thickness reduction showed the highest magnetic percentage, 2.2%. X-ray diffraction analysis indicated the presence of the α' martensite crystalline phase for samples with 20% and 30% thickness reduction. The results obtained from the ferritoscopy and XRD tests showed evidence of the emergence of the α' martensite phase. Cytotoxicity analysis, using the disk-diffusion method, indicated that there was no formation of inhibition halos for the thickness reduction percentages evaluated. Tests carried out after the thermal treatment of reversion of the induced martensite indicated the reduction of the microhardness of all the samples, and also the reduction of the magnetic percentage of the samples to the maximum value of 0.3%. These results point to the reversion of the induced martensite phase to the austenite phase, a microstructure specified for the use of AISI 316L stainless steel for applications as a metallic biomaterial according to ISO 5832:2016.
Palavras-chave: Aços inoxidáveis austeníticos
Biomateriais metálicos
Plasticidade induzida
Martensita induzida por deformação
Martensita alfa linha (α’)
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado Profissional - Engenharia de Materiais
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3457
Data do documento: 15-Dez-2022
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