Estudo do comportamento mecânico e formação de fases em aços 316l modificados com boro fabricados por manufatura aditiva

dc.contributor.advisor-co1Otani, Lucas Barcelos
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2519980413159984
dc.contributor.advisor1Gargarella, Piter
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4641435644243916
dc.contributor.authorLima, Luiz Henrique Quinquiolo Ribeiro de
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5389817072062602
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-9789-6530
dc.contributor.refereeBolfarini, Claudemiro
dc.contributor.refereeFigueira, Gustavo
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9231627080617037
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2329692381880140
dc.date.accessioned2026-09-09T18:07:27Z
dc.date.issued2026-07-31
dc.description.abstractThe addition of boron to steels has been identified as a promising strategy for promoting microstructural refinement and increasing mechanical strength, particularly in materials produced by laser powder bed fusion (LPBF). However, the mechanisms responsible for these modifications are not yet fully understood. In this context, the present work investigated the effect of boron addition on alloys based on AISI 316L stainless steel produced by LPBF, comparing commercial 316L with the modified Mo3 and Mo4 alloys, both containing 0.75 wt.% boron and different molybdenum contents of 3.0 and 4.0 wt.%, respectively. Initially, the processing parameters were optimized using a Box-Behnken experimental design, resulting in the selection of 300 W laser power, 250 mm/s scanning speed, 70 µm hatch spacing, and 30 µm layer thickness. The alloys were characterized by scanning electron microscopy (SEM), electron backscatter diffraction (EBSD), X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM). Additionally, the effect of cooling rate on microstructural evolution was evaluated by casting the alloys in a stepped mold, using different mold sections to obtain distinct cooling conditions during solidification. The cast samples were characterized by SEM, XRD, and hardness testing. The results showed that boron addition promoted grain refinement, reduced crystallographic texture intensity, and increased hardness and mechanical strength. The Mo4 alloy exhibited residual ferrite and Cr- and Mo-rich precipitates, with the Mo₃B₂ and Cr₂B phases identified by TEM. In the cast alloys, a reduction in cooling rate promoted an increase in interdendritic spacing and greater ferrite retention. The modified alloys achieved ultimate tensile strengths above 1000 MPa, mainly associated with microstructural refinement and boride formation.eng
dc.description.resumoA adição de boro em aços tem sido apontada como uma estratégia promissora para promover refinamento microestrutural e aumento da resistência mecânica, especialmente em materiais produzidos por fusão em leito de pó a laser (LPBF). Entretanto, os mecanismos responsáveis por essas modificações ainda não são completamente compreendidos. Neste contexto, o presente trabalho investigou o efeito da adição de boro em ligas baseadas no aço inoxidável AISI 316L produzidas por LPBF, comparando o aço 316L comercial com as ligas modificadas Mo3 e Mo4, ambas contendo 0,75% em massa de boro e 3,0% e 4,0% de molibdênio, respectivamente. Inicialmente, os parâmetros de processamento foram otimizados por meio de planejamento experimental Box-Behnken, sendo selecionada a condição de 300 W de potência, 250 mm/s de velocidade de escaneamento, 70 µm de distância entre pistas e 30 µm de espessura de camada. As ligas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de elétrons retroespalhados (EBSD), difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Adicionalmente, o efeito da taxa de resfriamento sobre a evolução microestrutural foi avaliado por meio da fundição das ligas em molde escalonado, utilizando diferentes seções para obter distintas condições de resfriamento durante a solidificação. As amostras fundidas foram caracterizadas por MEV, DRX e ensaios de dureza. Os resultados mostraram que a adição de boro promoveu refinamento do tamanho de grão, redução da intensidade da textura cristalográfica e aumento da dureza e da resistência mecânica. A liga Mo4 apresentou ferrita residual e precipitados ricos em Cr e Mo, sendo identificada as fases Mo₃B₂ e Cr₂B por MET. Nas ligas fundidas, a redução da taxa de resfriamento promoveu aumento do espaçamento interdendrítico e maior retenção de ferrita. As ligas modificadas atingiram resistências máximas superiores a 1000MPa, associadas principalmente ao refinamento microestrutural e à formação de boretos.por
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipIdProcesso n° 2023/14592-9 / BEPE nº 2024/19365-3
dc.identifier.citationLIMA, Luiz Henrique Quinquiolo Ribeiro de. Estudo do comportamento mecânico e formação de fases em aços 316l modificados com boro fabricados por manufatura aditiva. 2026. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24648.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24648
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectManufatura aditivapor
dc.subjectAço inoxidável 316Lpor
dc.subjectBoropor
dc.subjectSolidificaçãopor
dc.subjectPropriedades mecânicaspor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleEstudo do comportamento mecânico e formação de fases em aços 316l modificados com boro fabricados por manufatura aditivapor
dc.title.alternativeStudy of the mechanical behavior and solidification of modified 316L steels manufactured by additive manufacturingeng
dc.typeDissertação

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