Estudo do comportamento mecânico e da solidificação de aços 316L modificados fabricados por manufatura aditiva

• Processo: 24/19365-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Piter Gargarella
• Beneficiário: Luiz Henrique Quinquiolo Ribeiro de Lima
• Supervisor: Michael Joseph Kaufman
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Colorado School of Mines, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 23/14592-9 - Estudo do comportamento mecânico e da solidificação de aços 316L modificados fabricados por manufatura aditiva, BP.MS
• Assunto(s): Impressão tridimensional Solidificação Mudança de fase
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aço 316L | Efeito TRIP | Fusão em Leito de Pó a Laser | Manufatura Aditiva | Solidificação | Transformação de Fase | Manufatura Aditiva

Resumo

Os processos de Manufatura Aditiva (MA), como a Fusão em Leito de Pó a Laser (L-PBF), também conhecida como Fusão Seletiva a Laser (SLM), permitem a produção de peças altamente densas com geometrias complexas, reduzindo o desperdício de material e a necessidade de pós-processamento. Devido a suas características, como alta condutividade térmica, comportamento de solidificação favorável e excelente resistência mecânica e à corrosão, o aço inoxidável austenítico AISI 316L é um dos materiais mais estudados e amplamente utilizados na MA. Resultados do grupo de pesquisa do DEMa/UFSCar indicam que a adição de boro nesse aço altera a sua solidificação durante L-PBF, induzindo uma transição de uma estrutura de grãos colunares, típica dos processos de MA, para uma estrutura equiaxial, com a formação de uma rede interconectada de boretos. Essa transição é significativa porque grãos equiaxiais oferecem propriedades mecânicas mais isotrópicas, reduzem a probabilidade de defeitos como trincas e melhoram o desempenho geral do material sob tensão. Além disso, foi observada no material modificado com boro a ocorrência de transformação de fase induzida por deformação de austenita para martensita. Esse fenômeno é conhecido como efeito de Plasticidade Induzida por Transformação (TRIP), que leva ao aumento da resistência e ductilidade, retardando o encruamento. Esse efeito é caracterizado por altas taxas de encruamento, alta deformação homogênea e capacidade de absorção de energia, tornando-o desejável para aplicações em setores exigentes como o aeroespacial e automotivo. Considerando isso, várias ferramentas avançadas estão disponíveis na Colorado School of Mines em Golden, Colorado, EUA, para estudar o efeito TRIP e solidificação desses aços. O laboratório é equipado com um SEM TESCAN S8252G RAMAN, que pode ser acoplado a uma base de ensaio de tração, possibilitando a análise in situ no Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM) e na Difração de Elétrons Retroespalhados (EBSD), permitindo uma investigação detalhada das mudanças microestruturais durante a deformação para estudar o efeito TRIP. Além disso, um difratômetro de raios X Panalytical está disponível para análise de Difração de Raios X (XRD) in situ, fornecendo informações adicionais sobre as transformações de fase induzidas pela deformação. Em relação ao processo de solidificação, uma ferramenta de feixe de íons focalizado (FIB) no microscópio eletrônico de transmissão será crucial para analisar regiões específicas da poça de fusão, ajudando a entender a evolução microestrutural e as transformações de fase que ocorrem durante a solidificação. Essa análise direcionada fornecerá dados valiosos para compreender como a adição de boro altera o processo de solidificação, passando de uma estrutura colunar para uma estrutura de grãos equiaxiais. Portanto, este estágio de pesquisa visa permitir que o estudante de mestrado passe um período na Colorado School of Mines, sob a supervisão do Prof. Dr. Michael J. Kaufman, para aprofundar o entendimento sobre o aço inoxidável 316L modificado com boro, tanto em termos de comportamento de solidificação quanto de transformações de fase induzidas por deformação, contribuindo para o desenvolvimento de materiais de alto desempenho.