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Estudo da conformação a quente de um aço inoxidável austentico ISO 5832-9, utilizado na fabricação de implantes ortopédicos, e avaliação de suas propriedades mecânicas e físico-químicas

Processo: 02/01279-4
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de junho de 2002
Vigência (Término): 31 de maio de 2005
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
Pesquisador responsável:Oscar Balancin
Beneficiário:Enrico José Giordano
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Corrosão   Biomateriais metálicos   Aço inoxidável austenítico   Propriedades mecânicas

Resumo

O aço inoxidável austenítico de alto nitrogênio ISO 5832-9 combina alta resistência mecânica e alta resistência à corrosão localizada e foi desenvolvido com o objetivo de substituir o aço ASTM F 138 na fabricação de implantes ortopédicos de alto desempenho, para aplicações mais severas de carregamento e tempo de permanência no interior do corpo humano, condições em que o aço F 138 é, de certa forma, limitado. Durante o trabalho de doutorado do candidato, foi desenvolvido um estudo comparativo entre os dois aços mencionados, ambos solubilizados a 1030ºC, sendo possível constatar a considerável superioridade do aço ISO 5832-9 no tocante à resistência mecânica e à corrosão. O trabalho envolveu ainda um estudo dos mecanismos de nucleação de trincas por fadiga em meio neutro e em meio fisiológico artificial, revelando que descontinuidades geométricas associadas à ruptura de partículas de precipitados da fase Z, inerentes à microestrutura desse material, já nos primeiros ciclos de carregamento em condições de deformação plástica, constituem sítios preferenciais para a nucleação de trincas por fadiga e fadiga-corrosão (FC). Assim, o estudo sugere que a deformação plástica a frio desse aço é de certa forma, limitada, pois promoveria a ruptura dos precipitados, comprometendo a vida em fadiga do aço. Os fundamentos científicos necessários ao controle da microestrutura durante o processamento termomecânico do aço ISO 5832-9 são pouco conhecidos. A presença de recristalização secundária na microestrutura do aço solubilizado a 1030ºC sugere a ocorrência de alguma dissolução de precipitados nessa temperatura. Desta forma, o conhecimento e controle da cinética de dissolução e posterior precipitação durante a deformação a quente ou mesmo no resfriamento podem refinar a microestrutura, como ocorre nos aços microligados, ou mesmo aumentar a resistência mecânica por endurecimento por precipitação. Dando continuidade ao estudo desenvolvido pelo candidato, esse projeto tem como objetivo principal projetar uma seqüência de processamento termomecânico para laminação ou forjamento do aço ISO 5832-9 visando à otimização de suas propriedades mecânicas, de corrosão e principalmente de FC. Pretende-se atingir esse objetivo a partir da obtenção de uma microestrutura final composta de grãos finos e equiaxiais, sem a ocorrência de recristalização secundária ou a precipitação de fases prejudiciais às propriedades mecânicas e de corrosão do aço, preocupando-se ainda em se manter a integridade dos precipitados da fase Z durante a conformação para evitar o desenvolvimento de descontinuidades geométricas que favoreçam a nucleação precoce de trincas por FC - principal mecanismo de falha de implantes ortopédicos. (AU)