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
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de maio de 2019
• Vigência (Término): 07 de maio 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
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aço inoxidável 316L | corrosão | desgaste | Fusão seletiva a laser | Manufatura Aditiva | Modificação de composição | Manufatura Aditiva

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)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

RODRIGUES, L. C. M.; KOGA, G. Y.; FREITAS, B. J. M.; FIGUEIRA, G.; GARGARELLA, P.; BOLFARINI, C.; KIMINAMI, C. S.; BOTTA, W. J.. Wear-resistant Fe68Cr8Mo4Nb4B16 glass former coatings-From powder production by gas atomization to coating build-up by Laser Powder Bed Fusion. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, v. 441, p. 12-pg., 2022-07-15. (13/05987-8, 19/05885-7, 19/01829-5, 17/27031-4, 21/08514-0)

RICCARDO AUGUSTO MOREIRA MONTUORI; GUSTAVO FIGUEIRA; THIAGO PACAGNAN CATALDI; NELSON GUEDES DE ALCÂNTARA; CLAUDEMIRO BOLFARINI; REGINALDO TEIXEIRA COELHO; PITER GARGARELLA. Manufatura Aditiva de Aço Inoxidável 316L por Fusão Seletiva a Laser. Soldagem & Inspeção, v. 25, 2020-09-28. (17/27031-4, 16/11309-0, 19/01829-5, 18/16898-0, 18/06691-9)