Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Estudo da influência de diferentes granulometrias na densificação de compósitos de aço duplex uns s31803 produzido por metalurgia do pó
Autor(es): CHAVES, Rodrigo Rodrigues
Primeiro Orientador: RODRIGUES, Márcia Regina Baldissera
metadata.dc.contributor.advisor-co1: RODRIGUES, Geovani
Resumo: Os aços inoxidáveis duplex (AID) são assim denominados por apresentar uma microestrutura bifásica, com a proporção volumétrica aproximadamente iguais de ferrita e austenita, sendo muito empregado na indústria de petróleo, papel celulose, química, nuclear entre outras. De modo geral são empregados quando existe a necessidade de um material com alta resistência mecânica aliada a alta resistência a corrosão. A metalurgia do pó pode ser uma forma de reaproveitamento para sucatas e sobras de componentes produzidos a partir de processos de produção, como usinagem. Neste trabalho foi realizado um estudo sobre a influência de diferentes granulometrias e de diferentes formas de prensagem (uniaxial e isostática) na densificação de um compósito de AID UNS S31803 produzido por metalurgia do pó. As moagens foram realizadas, por 20, 40 e 80 horas, com adição de 3% de carbeto de vanádio e de 1% de metanol como agente controlador do processo. Os pós foram tratados termicamente a 1050 ºC por 30 minutos, para alívio das tensões oriundas do processo de moagem. Os pós obtidos nos diferentes tempos de moagem foram classificados e caracterizados quanto à sua morfologia e distribuição granulométrica, utilizando as técnicas de microscopia eletrônica de varredura e granulometria a laser. Após a caracterização os pós, com diferentes granulometrias, foram prensados utilizando prensagens uniaxial e isostática. Foram produzidas pastilhas utilizando os pós moídos por 20, 40 e 80 horas, também foram produzidas pastilhas utilizando a mistura em frações iguais de peso dos pós 20 e 40 horas, 40 e 80 horas e 20, 40 e 80 horas. Após a obtenção das pastilhas, foi realizado a medida da densidade a verde e posteriormente as pastilhas foram sinterizadas na temperatura 1250 ºC por 1 h. As pastilhas sinterizadas foram caracterizadas segundo à porosidade, dimensão dos poros e densificação utilizando as técnicas de microscopia óptica, difração de raios x e medidas de densidade pelo método de Arquimedes. Os resultados mostraram que as dimensões dos particulados reduzem com o aumento do tempo de moagem. No tempo de 20 horas a dimensão média das partículas ficaram em 60,57 μm, no tempo de 40 horas a dimensão média reduziu para 52,35 μm e no tempo de 80 horas a dimensão ficou em 39,02μm. Com os resultados da porosidade foi possível verificar que os valores ficaram próximos para a compactação uniaxial e isostática. O maior valor de densificação (utilizando a técnica de Arquimedes) foi obtido com a mistura na fração igual dos pós de 20, 40 e 80 horas utilizando a prensagem isostática e o valor alcançado foi de 6,9528 g/cm3. O valor da densificação do AID UNS S31803 produzido via fundição é de 7,80 g/cm³.
Abstract: Duplex stainless steels (DSS) are so named because they exhibit a biphasic microstructure, with roughly equal volumetric proportions of ferrite and austenite. They find extensive use in industries such as oil, pulp and paper, chemical, nuclear, and others, typically when a material with high mechanical strength and corrosion resistance is required. Powder metallurgy can provide a means of recycling scraps and leftovers from production processes like machining. This study focused on investigating the influence of different particle sizes and pressing methods (uniaxial and isostatic) on the densification of a DSS composite, specifically the UNS S31803 grade, produced through powder metallurgy. The powders were subjected to milling for 20, 40, and 80 hours, with the addition of 3% vanadium carbide and 1% methanol as a process control agent. Heat treatment at 1050 ºC for 30 minutes was applied to relieve the stresses resulting from the milling process. The powders obtained at different milling times were classified and characterized in terms of morphology and particle size distribution using scanning electron microscopy and laser granulometry techniques. Subsequently, the powders with different particle sizes were pressed using uniaxial and isostatic pressing methods. Pellets were produced using powders milled for 20, 40, and 80 hours, as well as mixtures of equal weight fractions of powders milled for 20 and 40 hours, 40 and 80 hours, and 20, 40, and 80 hours. Green density measurements were conducted on the obtained pellets, which were then sintered at 1250 ºC for 1 hour. The sintered pellets were characterized in terms of porosity, pore size, and densification using optical microscopy, X-ray diffraction, and density measurements using the Archimedes method. The results showed that particle dimensions decreased with longer milling times. The average particle size decreased from 60.57 μm at 20 hours of milling to 52.35 μm at 40 hours and 39.02 μm at 80 hours. The porosity values were similar for uniaxial and isostatic pressing. The highest densification value (determined using the Archimedes method) was achieved with the mixture of powders milled for 20, 40, and 80 hours using isostatic pressing, resulting in a density of 6.9528 g/cm³. The density value for UNS S31803 DSS produced via casting is 7.80 g/cm³.
Palavras-chave: Metalurgia do pó
Moagem de alta energia
Aço inoxidável duplex UNS S31803
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/123456789/3727
Data do documento: 26-Abr-2023
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