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

dc.contributor.advisor-co1Koga, Guilherme Yuuki
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0933095081175012
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0792-1139
dc.contributor.advisor1Gargarella, Piter
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4641435644243916
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-4445-5819
dc.contributor.authorFigueira, Gustavo
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2329692381880140
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-5771-0594
dc.contributor.refereeGargarella, Piter
dc.contributor.refereeBolfarini, Claudemiro
dc.contributor.refereeOtani, Lucas Barcelos
dc.contributor.refereeCoelho, Reginaldo Teixeira
dc.contributor.refereeSoyama, Juliano
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4641435644243916
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9231627080617037
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2519980413159984
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9018028705455552
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9061278469734475
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-4445-5819
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-3099-3694
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-2831-2335
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-9506-1900
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-2835-6183
dc.date.accessioned2026-01-12T17:43:54Z
dc.date.issued2024-03-25
dc.description.abstractAdding boron to stainless steels improves wear resistance through the formation of Cr- and Mo-rich borides but may cause sensitization. Enhancing wear without compromising corrosion resistance requires adjusting the alloy’s global composition. This thesis aims to modify 316L stainless steel, known for excellent processability by laser additive manufacturing, and evaluate its electrochemical and tribological properties after gas atomization and L-PBF. Initial tests with commercial 316L powder achieved high densification (8.09 ± 0.04 g/cm³) using parameters of 192 W, 1000 mm/s, 70 µm, and 30 µm. The composition was then modified with 0.5 wt.% B, designing two alloys (Mo3 and Mo4) via CALPHAD. Ingots were produced, gas-atomized, and characterized by SEM, XRD, and laser diffraction, revealing spherical powders suitable for L-PBF. A Box-Behnken design defined parameters for modified alloys (224 W, 700 mm/s, 76 µm). Specimens were printed and analyzed by SEM, TEM, and XRD, confirming a cellular microstructure with M₂B and M₃B₂ boride networks. Electrochemical tests showed superior performance of modified alloys compared to original 316L, with higher Etransp and Rp and lower icorr, ipass, Ceff, and Qa. Regarding wear, hardness increased from 224 ± 7 HV to 473 ± 5 HV, while the coefficient of friction dropped from 0.56 to 0.35, reducing the specific wear rate by up to 2.5 times. In conclusion, boron addition combined with composition adjustment significantly improved wear resistance without impairing corrosion resistance, maintaining L-PBF processability.eng
dc.description.resumoAdicionar boro aos aços inoxidáveis aumenta a resistência ao desgaste pela formação de boretos ricos em Cr e Mo, mas pode causar sensitização. Para melhorar o desgaste sem comprometer a resistência à corrosão, é necessário ajustar a composição química global da liga. Esta tese visa modificar o aço inoxidável 316L, reconhecido pela excelente processabilidade por manufatura aditiva a laser, e avaliar suas propriedades eletroquímicas e tribológicas após atomização a gás e L-PBF. Os testes iniciais com pó comercial de 316L resultaram em alta densificação (8,09 ± 0,04 g/cm³) com parâmetros de 192 W, 1000 mm/s, 70 µm e 30 µm. Em seguida, a composição foi modificada com 0,5 %p B, projetando duas ligas (Mo3 e Mo4) via CALPHAD. Lingotes foram produzidos, atomizados e caracterizados por MEV, DRX e difração a laser, revelando pós esféricos adequados para L-PBF. Um planejamento Box-Behnken definiu parâmetros para as ligas modificadas (224 W, 700 mm/s, 76 µm). Corpos de prova foram impressos e analisados por MEV, MET e DRX, confirmando microestrutura celular com rede de boretos M₂B e M₃B₂. Ensaios eletroquímicos indicaram superioridade das ligas modificadas frente ao 316L original, com maiores Etransp e Rp e menores icorr, ipass, Ceff e Qa. Em desgaste, a dureza aumentou de 224 ± 7 HV para 473 ± 5 HV, enquanto o coeficiente de atrito caiu de 0,56 para 0,35, reduzindo a taxa específica em até 2,5 vezes. Conclui-se que a adição de boro, associada ao ajuste de composição, elevou significativamente a resistência ao desgaste sem prejudicar a resistência à corrosão, mantendo a viabilidade do processamento por L-PBF.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipIdProcesso n° 141602/2019-8, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipIdProcesso n° 2019/01829-5, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.identifier.citationFIGUEIRA, Gustavo. Manufatura aditiva por fusão de leito de pó a laser de aço inoxidável 316L com adições de boro: avaliação das propriedades de corrosão e desgaste. 2024. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23396.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23396
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1590/0104- 9224/SI25.30
dc.relation.urihttps://link.springer.com/article/10.1557/s43578-023-01271-8
dc.relation.urihttps://inoxcorr.com.br/wp- content/uploads/2022/11/635eda41670c5.pdf
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectManufatura aditivapor
dc.subjectFusão de leito de pó a laserpor
dc.subjectAço Inoxidávelpor
dc.subject316Lpor
dc.subjectCorrosãopor
dc.subjectDesgastepor
dc.subjectAdditive manufacturingeng
dc.subjectLaser powder bed fusioneng
dc.subjectStainless steeleng
dc.subjectCorrosioneng
dc.subjectWeareng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.subject.ods12. Consumo e Produção Responsáveis
dc.titleManufatura aditiva por fusão de leito de pó a laser de aço inoxidável 316L com adições de boro: avaliação das propriedades de corrosão e desgastepor
dc.title.alternativeAdditive Manufacturing through Laser Powder Bed Fusion of 316L stainless steel with B additions: evaluation of the corrosion and wear propertieseng
dc.typeTese

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