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Manufatura aditiva por fusão seletiva à laser de aço inoxidável 316L com adições de boro: avaliação das propriedades de corrosão e desgaste

Processo: 19/01829-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2019
Vigência (Término): 31 de março de 2023
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
Pesquisador responsável:Piter Gargarella
Beneficiário:Gustavo Figueira
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:16/11309-0 - Estudo, desenvolvimento e aplicação de processo híbrido: Manufatura Aditiva (Ma) + High Speed Machining/Grinding (HSM/G), AP.TEM
Assunto(s):Fusão seletiva a laser   Impressão tridimensional   Aço inoxidável   Propriedades mecânicas

Resumo

Processos de fabricação onde uma peça é construída camada por camada são chamados de processos de Manufatura Aditiva (MA). Dentre tais processos utilizados na fabricação de peças metálicas, podemos destacar os processos de fusão seletiva a laser (SLM), no qual um feixe de LASER funde localmente regiões de uma camada de pó previamente depositada. Existem diversos parâmetros de processo para SLM, como características da matéria-prima utilizada, potência, velocidade e estratégia de varredura do feixe de LASER, sobreposição das pistas e direção de construção da peça. Mudanças nesses diferentes parâmetros podem induzir mudanças microestruturais e modificar as propriedades da peça, principalmente as propriedades mecânicas que são sensivelmente afetadas pela forma como a peça é construída. Dentre os materiais mais estudados e aceitos para os processos de manufatura aditiva está o aço inoxidável 316L. Esse aço forma geralmente uma microestrutura dendrítica austenítica em processos de fabricação convencionais, porém uma microestrutura celular bifásica (austenita e ferrita) tem sido observada durante a fabricação por alguns processos de MA. O aço 316L é bastante utilizado em peças de fornos, trocadores de calor, peças de motores a jato, evaporadores, em equipamentos da indústria química, farmacêutica e naval. Embora esse aço seja conhecido pela sua notável resistência à corrosão, algumas aplicações industriais exigem uma maior resposta eletroquímica associada com uma elevada resistência ao desgaste. A adição de boro ao aço inoxidável é uma possível resposta a fim de obter maior resistência ao desgaste com a formação de boretos duros como M2B ou M3B2. No entanto, a formação de tais boretos reduz a concentração de elementos de liga responsáveis por conferir à matriz da liga sua alta resistência à corrosão, tais como Cr, Ni e Mo. Frente a isso, o objetivo do presente projeto é realizar uma avaliação sistemática da adição de boro ao aço 316L fabricado por SLM e seus efeitos sobre as propriedades tribológicas e eletroquímicas da liga. Peças serão fabricadas utilizando diferentes parâmetros de processo (potência, velocidade e sobreposição das pistas formadas) utilizando pó comercial, a fim de avaliar os parâmetros de processo que permitem a obtenção de elevada densidade. As amostras obtidas terão sua microestrutura detalhadamente caracterizada pelas técnicas de Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e análise química por Espectroscopia de Raios-X por Dispersão em Energia (EDS). Uma vez analisadas, será escolhido um conjunto de parâmetros que permita a obtenção de amostras com baixa porosidade. A liga 316L será então modificada com pequenas adições de boro, avaliando a possível formação de fases através do software termodinâmico ThermoCalc e confirmando os resultados obtidos por fundição por sucção em molde de cobre. Uma vez que a composição química seja ajustada visando os melhores resultados, as ligas original e modificada serão atomizadas a gás para a produção de pó metálico. Amostras para desgaste e corrosão serão então fabricadas por SLM nos parâmetros escolhidos inicialmente, e os resultados obtidos serão correlacionados com as respectivas microestruturas. (AU)

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