Microestrutura superficial pós fresamento em alta velocidade de corte no aço inoxidável duplex 2205[Recurso eletrônico]/Carlos Eduardo dos Santos ; orientador: José Rubens Gonçalves Carneiro

• Author(s): Santos, Carlos Eduardo dos
• Date: 2018
• Origin: Oasisbr
• Subject(s): 621.7; Aço inoxidável-Resfriamento; Aço inoxidável-Propriedades mecânicas; Fresagem (Trabalhos em metal); Metais-Corte; Ligas de aço; Metais a altas temperaturas
• Document Type: Doctoral thesis
• Language: Portuguese

Description

Tese (Doutorado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.

Bibliografia: f. 147-152

Este trabalho apresenta um estudo da integridade superficial do aço inoxidável duplex 2205 pós-fresamento de topo. As propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis duplex têm uma relação direta com a fração volumétrica das fases presentes, que podem ser alteradas quando submetidas a deformações plásticas. A usinagem por fresamento realiza o corte cisalhante, gerando na sua subsuperfície deformações e orientações microestruturais dos grãos em função da direção de corte e que podem ser influenciadas pela velocidade de corte (Vc) e avanço (fz). O objetivo deste estudo foi analisar a transformação volumétrica nas fases ferrita e austenita presente no aço inoxidável duplex 2205, em função da deformação plástica induzida pelo fresamento em velocidade de corte (Vc) que variam entre 298 a 651 m/min e avanço (fz) entre 0,015 a 0,18 mm/dente, avaliando também a possibilidade de formação da martensita induzida por deformação plástica. A caracterização por difração de raio X - (DRX) por meio de refinamento Rietiveld foi utilizada para quantificação volumétrica das fases, comparando os resultados com a quantificação por microscopia ótica. O DRX também foi utilizado para quantificação da tensão residual, medido pela técnica sen2 psi. A Microscopia eletrônica de Varredura (MEV) foi utilizada para análise das deformações e microestruturas formadas, além do ensaio de microdureza Vickers na superfície deformada. As técnicas de microscopia de força atômica (AFM), microscopia de força magnética (MFM) e microscopia eletrônica de transmissão (MET) foram utilizadas como informações complementares. Em todas as condições de corte a comparação foi realizada com referência ao material solubilizado a 1100°C e resfriado na temperatura de 20°C, atingindo a fração média de 49,5% de ferrita. Os resultados foram inseridos em uma matriz estatística utilizando a metodologia DOE (Desing of experiments) experimentos fatoriais completos por meio da qual foi verificada a interação entre as variáveis de corte e suas respectivas respostas no fresamento. É observado que ocorre alteração de tensão residual compressiva para tensão de tração nas amostras fresadas, alcançando valores em ordem de 600 MPa. A microdureza na condição solubilizada apresentou em média 216 HV e 239 HV nas fases ferrita e austenita e alcançou 330 HV na ferrita e 487 HV na austenita após o fresamento. Nas condições de maiores valores de avanços (fz) e velocidades (Vc), ocorre também acréscimo percentual da fase CCC evidenciando pela diferença do espectro de DRX, com aumento na ordem de até 8%, provavelmente atribuído a uma parcela de transformação martensítica. Na microscopia AFM e MFM é percebida a fragmentação da austenita quando se eleva a (VC) e (fz). A ferrita magnética é facilmente percebida por MFM, e não há evidências de carbonetos formados nos grãos analisados e contornos entre as fases. Na microscopia eletrônica de transmissão foi verificado deformações mais acentuadas na fase austenítica. As ripas de martensitas foram identificadas por MET. Palavras-chave: Aço inoxidável duplex, Fresamento. Fração volumétrica. Ferrita. Austenita. Tensão residual.

This search presents a study on the surface integrity of 2205 post-milling duplex stainless steel. The mechanical properties of duplex stainless steels have a direct relationship with the volumetric fraction of the phases present, which can be altered when subjected to plastic deformations. The machining process performs the shear cut generating subsurface deformations and microstructural orientations of the grains as a function of the cutting direction that can be influenced by the shear rate (Vc) and feed (fz). The objective of this study was to analyze the volumetric transformation in the ferrite and austenite phases of duplex stainless steel, with plastic deformation induced post-milling at a cutting speed (Vc) of 298 to 651 m / min and feed (fz) from 0.0015 to 0.18 mm / tooth, evaluating the formation of the martensite by plastic deformation induced. X - ray diffraction (XRD) characterization by means of Rietiveld refinement was used for volumetric quantification of the phases, comparing the results with the quantification by optical microscopy. The XRD was also used for quantification of the residual voltage, measured by the sen2 psi technique. Metallography and Scanning Electron Microscopy (SEM) were used to analyze the deformations and microstructures formed, besides the Vickers microhardness test on the deformed surface. The techniques of atomic force microscopy (AFM), magnetic force microscopy (MFM) and electronic transmission microscopy (TEM) were used as complementary information. In all cutting conditions the comparison was made with reference to the solubilized material at 1100°C and 49.5% alpha phase fraction. The results were inserted into a statistical matrix using the DOE (Desing of experiments) methodology, complete factorial experiments through which it was verified the interaction between the cut variables and their respective responses in the experiment. It is observed that there is a change in compressive residual stress for tensile stress in machined samples, reaching values in the order of 600 MPa. The microhardness in the solubilized condition reaches on average 216 HV and 239 HV ferrite and austenite and reaches values in the order of 330 HV and 487 HV in the phases, respectively. Under the conditions of higher values of fz and higher shear rates (Vc) it was possible to characterize the formation of martensite by the XRD spectrum difference. The ferrite fraction increases in the order of 8% in the higher deformations. Austenite deforms more than ferrite, especially at higher feed rates. The AFM and MFM microscopy shows the fragmentation of austenite when VC and fz are elevated. The alpha phase also magnetic not is easily perceived in MFM, and there is no evidence of carbides formed in the analyzed grains and contours between the phases. Transmission electron microscopy showed more pronounced deformations in the austenitic phase. The martensite slats were identified by TEM. Keywords: stainless steel duplex, Milling. Volumetric fraction. Ferrite. Austenite. Residual stress.