Desenvolvimento de novos aços inoxidáveis lean - propriedades mecânicas e tribológicas

dc.contributor.advisor-co1Labiapari, Willian da Silva
dc.contributor.advisor1Koga, Guilherme Yuuki
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0933095081175012
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0792-1139
dc.contributor.authorSilva, Rinara Gregório
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/2968058733983946
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0006-8016-4049
dc.contributor.refereeGargarella, Piter
dc.contributor.refereeWolf, Witor
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9656544805116765
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4641435644243916
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-4445-5819
dc.date.accessioned2026-02-23T13:11:33Z
dc.date.issued2024-04-24
dc.description.abstractCarbon steels are attractive materials given their low cost and satisfactory mechanical strength for various engineering applications. The low price of carbon steel is ascribed to the reduced content of alloying elements, such as Cr, but with the expense of the corrosion resistance. Stainless steels, in turn, combine high mechanical and corrosion resistances, this latter assured by the higher Cr levels, normally above 10.5 wt%. A large compositional region of steels containing Cr in the range between 6 and 11 wt% is still little explored. These Cr-lean steels promise as competitive alternatives for applications in presence of aqueous medium, whose aggressiveness is low for traditional stainless steels, but high for carbon steels. Thus, this project aims to produce and to evaluate the mechanical and wear resistances of steels with low carbon content (< 200 ppm) and chromium varying between 6 and 11%. The steels were produced in a vacuum induction furnace at the Materials Engineering Department at UFSCar and rolled, annealed, and pickled at Aperam, in Timóteo – MG. The alloys were characterized in terms of chemical composition, microstructure and mechanical properties in tensile tests. Wear resistance under annealed and tempered conditions was assessed through the microsclerometry and dry sand in a rubber wheel. The results showed that the mechanical strength increases with the increase of the chromium content for the annealed condition. On the other hand, in the quenched condition similar properties for all alloys was observed regardless of the Cr content, ~1GPa of tensile strength and a hardness of ~270 HV. The abrasive wear tests showed that the quenched condition has higher resistance, and the predominant wear mechanism was micro-grooving. From this work results we conclude that the martensitic microstructure is not so fragile, it is strong, hard, more resistant to abrasive wear and we can remove the chromium while maintaining the same mechanical strength level for lean alloys.
dc.description.resumoOs aços carbono são materiais atrativos devido ao seu baixo custo e resistência mecânica satisfatória para diversas aplicações de engenharia. O seu reduzido preço deve-se ao baixo teor de elementos de liga, tais como o Cr, porém resulta em uma reduzida resistência à corrosão. Em contrapartida, os aços inoxidáveis são caracterizados por sua excelente combinação entre resistência mecânica e à corrosão, normalmente com teor de Cr superior a 10,5 %m. Existe uma grande região composicional ainda pouco explorada de aços contendo Cr na faixa entre 6 – 11 %m. Esses aços, inoxidáveis lean, podem ser promissores e competitivos em aplicações onde há meio aquoso, cuja agressividade é baixa para aços inoxidáveis tradicionais, porém elevada para aços carbono. Dessa forma, o objetivo desse projeto foi produzir e avaliar a resistência mecânica e ao desgaste de ligas com baixo teor de Carbono (< 200 ppm) e teor de cromo variando entre 6 e 11%. Esses aços foram produzidos em um forno de indução à vácuo no Departamento de Engenharia de Materiais da UFSCar e laminados, recozidos e decapados na Aperam, em Timóteo – MG. Logo após, as ligas produzidas foram caracterizadas em termos de composição química, microestrutura e propriedades mecânicas em testes de tração e dureza. A etapa seguinte avaliou a resistência ao desgaste abrasivo de chapas nas condições recozidas e temperadas por meio das técnicas de microesclerometria e roda de borracha. Os resultados mostraram que a resistência mecânica das ligas aumenta com o aumento do teor de cromo para a condição recozida. Por outro lado, na condição temperada, consegue-se manter as propriedades para todas as ligas em patamares similares ao AISI 410, podendo atingir 1GPa de resistência à tração e uma dureza de ~270 HV. Os ensaios de desgaste abrasivo mostraram que a condição temperada apresenta maior resistência e o mecanismo de desgaste predominante foi o microsulcamento. A partir dos resultados deste trabalho concluímos que a microestrutura martensítica não é tão frágil, é forte, dura, mais resistente ao desgaste abrasivo e podemos remover o cromo, mantendo o mesmo nível de resistência mecânica para as ligas lean.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipOutra
dc.description.sponsorshipId23112.011471/2021-14
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23663
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCâmpus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectAço inoxidável
dc.subjectDesgaste
dc.subjectTribologia
dc.subjectPropriedades mecânicas
dc.subjectStainless steel
dc.subjectWear
dc.subjectTribology
dc.subjectMechanical properties
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleDesenvolvimento de novos aços inoxidáveis lean - propriedades mecânicas e tribológicas
dc.title.alternativeDevelopment of new lean stainless steels - mechanical and tribological properties
dc.typeDissertação

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