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Tipo: TCC
Título: Estudo dos efeitos das condições de usinagem na microestrutura da superfície de um aço inoxidável super duplex.
Título em inglês: Study of the effects of machining conditions on the surface microstructure of a super duplex stainless steel.
Autor(es): Lima, Bruno Henrique Oliveira de
Orientador: Miranda, Hélio Cordeiro de
Palavras-chave: Usinagem;Microestrutura;Potência de corte;Balanceamento de fases
Data do documento: 2019
Citação: LIMA, Bruno Henrique Oliveira de . Estudo dos efeitos das condições de usinagem na microestrutura da superfície de um aço inoxidável super duplex. 2019. 67 f. Monografia (Graduação em Engenharia Metalúrgica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Resumo: Os aços inoxidáveis super duplex são bastante utilizados no setor de petróleo e gás por terem um alto desempenho em ambientes muito agressivos em relação a corrosão, estes também apresentam propriedades mecânicas superiores aos aços inoxidáveis austeniticos. A combinação dos elementos de liga como cromo, níquel e molibdênio proporciona a estes aços um alto coeficiente de encruamento e uma baixa condutividade térmica, estas propriedades causam problemas na usinagem deste tipo de aço, pois faz com que se formem arestas postiças de corte na ferramenta e o calor também não é dissipado de forma eficiente, fazendo com que a temperatura na aresta de corte se eleve bastante, ativando assim fenômenos difusionais e acelerando o desgaste da ferramenta de corte. Sabendo que em diversas ligas de aço carbono a usinagem pode causar alterações na microestrutura próximo a superfície usinada, gerando uma superfície encruada ou até mesmo com transformações de fases. Foi decidido estudar se este fenômeno pode acontecer também em ligas de aço inoxidável super duplex, e com isso foi escolhida a liga UNS S32760. O estudo foi feito variando os parâmetros de profundidade de corte, avanço e velocidade de corte para gerar diferentes cargas e temperaturas na zona de corte, além disso foi montado um aparato para monitorar a corrente durante a usinagem para que fosse estimada a potência de corte e a força aplicada para cisalhar o material. Foram feitos dois ensaios com altas velocidades de corte para verificar se o calor gerado pela remoção do material seria suficiente para causar algum tipo de modificação microestrutural no material. Para análise das microestruturas foi utilizada microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura, e apenas microscopia ótica para a análise das ferramentas. Com a análise das ferramentas, tinha-se o objetivo de determinar que condições seriam mais eficiente em relação a degaste de ferramenta, para gerar uma redução de custo na usinagem deste tipo de material. Foi constatado que, o aumento da potência de corte e da carga aplicada no material não causaram nenhum efeito na microestrutura do mesmo. Mas já nos ensaios com altas velocidades de corte, foi visto que próximo a região usinada houve um desbalanceamento nas porcentagens de ferrita e austenita, fazendo com que a quantidade de fase austenita aumentasse. Mostrando assim que o fator predominante na usinagem para causar alterações microestruturais no UNS S32760 é a temperatura de corte, que ao atingir valores altos o suficiente pode induzir a nucleação da austenita a partir da ferrita.
Abstract: Stainless steels super duplex are widely used in the oil and gas sector for having a high performance in very aggressive corrosion environments, these also have superior mechanical proprieties to austenitic stainless steels. The combination of alloying elements like chrome, nickel and molybdenum provides to these steels a high hardening coefficient and a low thermal conductivity. These properties causes problems in machining theses kind of steels, because it causes the formation of built up edges on the cutting tool the heat is not dissipated efficiently either, causing the temperature at the cutting edge to rise significantly, thus activating diffusional phenomena and accelerating the tool wear. Knowing that in many carbon steel alloys machining can causes changes in microstructure near the machined surface, generating a hard surface or even with phase transformation. It was decided to study if this phenomenon can happens also in stainless steel alloys super duplex, and with that was chosen the UNS S32760 alloy. The study was done by varying the parameters depth of cut, feed and cutting speed to generate different loads applied in the material, besides that, an apparatus was set up to monitor the current during the machining to estimate the cutting power and the force applied to shear the material. In addition, two tests were performed with high cutting speeds to verify if the heat generated by removing the material would be sufficient to cause some kind of microstructural modification in the material. For microstructural analysis was used optical microscopy and scanning electron microscope, and only optical microscopy for tool analysis. With the analysis of the tools, the objective was to determine which conditions would be more efficient comparing the tool wear, to generate a cost reduction when machining this kind of material. It was observed that, increasing the cutting power and the applied load in the material did not cause any effect in the microstructure of it. On the other hand, in the tests with high cutting speeds, was observed that near the machined region there was an imbalance in the percentages of ferrite and austenite, causing the amount of austenite phase to increase. Showing that the predominant factor in machining to cause microestrutural changes in UNS S32760 is the cutting temperature, that when reaching high enough values can induce the nucleation of the austenite from ferrite.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/49231
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