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http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/4244
metadata.dc.type: | Tese |
Title: | Estudo da fragilização por hidrogênio de aços inoxidáveis austeníticos |
metadata.dc.creator: | Izumi, Marcel Tadashi |
metadata.dc.contributor.advisor1: | Cintho, Osvaldo Mitsuyuki |
metadata.dc.contributor.referee1: | Magalhães, Danielle Cristina Camilo |
metadata.dc.contributor.referee2: | Rocha, Marcio Roberto da |
metadata.dc.contributor.referee3: | Souza, Gelson Biscaia de |
metadata.dc.contributor.referee4: | Kubaski, Evaldo Toniolo |
metadata.dc.description.resumo: | Aços inoxidáveis austeníticos são geralmente resistentes à fragilização por hidrogênio devido à maior solubilidade e menor difusividade de hidrogênio na austenita. Entretanto, em algumas aplicações são requeridos certos níveis de deformação para se atingir maior resistência mecânica, o que pode modificar a difusividade e o aprisionamento de hidrogênio na microestrutura destes aços. O entendimento da interação do hidrogênio com as microestruturas de deformação, como estruturas de discordâncias, maclas de deformação e martensitas induzidas por deformação é fundamental na busca por níveis de deformação e rotas de processamento seguros. Neste trabalho, foram estudados dois aços inoxidáveis austeníticos, AISI 304 e AISI 316L, com diferentes graus de pré-deformação por laminação (0%, 22%, 33%, 44% e 55%) e hidrogenados por carregamento catódico. Técnicas avançadas de caracterização microestrutural foram utilizadas, como a difração de raios X simultânea à deformação (in situ), realizada no anel síncrotron do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM, Brasil), permitindo explorar os efeitos do hidrogênio difundido durante a evolução microestrutural na deformação. A avaliação dos índices de fragilização mostrou inflexões nos graus de pré-deformação de 22% e 33% do aço 316L e 33% do aço 304, associados à diminuição da suscetibilidade à fragilização por hidrogênio. As condições de processamento e as microestruturas de deformação foram correlacionadas aos efeitos benéficos de baixos graus de deformação na suscetibilidade à fragilização por hidrogênio destas ligas (como a retenção de hidrogênio na camada hidrogenada, pequenas quantidades de maclas de deformação e de martensitas induzidas por deformação, uma textura com maior aleatoriedade, a introdução de tensões compressivas na superfície durante a laminação e o aumento da densidade de discordâncias) com efeitos prejudiciais de elevados graus de deformação (o coalescimento de martensita α’, o aumento da maclação mecânica, o surgimento de componentes de textura prejudiciais e o aumento nos níveis de heterogeneidades geradas na laminação). Estes efeitos, se controlados, permitem a definição de estratégias de prevenção da fragilização por hidrogênio e o desenvolvimento de ligas mais resistentes. |
Abstract: | Austenitic stainless steels are usually resistant to hydrogen embrittlement due to higher solubility and lower hydrogen diffusivity in the austenite. However, in some applications, certain levels of deformation are required to obtain higher mechanical resistance, which can modify the diffusivity and hydrogen trapping in the microstructure of these steels. Understanding the interaction of hydrogen with deformation microstructures, such as dislocation structures, deformation twins, and strain-induced martensites, is fundamental in the search for safe deformation levels and processing routes. In this work, two austenitic stainless steels, AISI 304 and AISI 316L, were studied with several degrees of pre-strain by rolling (0%, 22%, 33%, 44% and 55%) and hydrogenated by cathodic charging. Advanced microstructural characterization techniques were used, such as X-ray diffraction simultaneously with strain (in situ), carried out in the synchrotron ring of the National Center for Research in Energy and Materials (CNPEM, Brazil), allowing the exploration of the effects of hydrogen diffused during microstructural evolution in deformation. The evaluation of hydrogen embrittlement indexes showed slopes in pre-strain degrees of 22% and 33% in the AISI 316L steel and 33% in the AISI 304 steel, associated with a decrease in susceptibility to hydrogen embrittlement. Both processing conditions and deformation microstructures were related to beneficial effects of low degrees of deformation on the hydrogen embrittlement susceptibility (such as the hydrogen retention in the hydrogenated layer, lower amounts of mechanical twins and strain-induced martensites, a more random texture, the introduction of compressive stresses on the surface during rolling, and the increase in the dislocations density) with detrimental effects resulting from high degrees of deformation (the coalescence of α ′ -martensite, increased mechanical twinning, the emergence of harmful texture components, and the increase of heterogeneities generated in rolling). These effects, if controlled, allow the definition of strategies to prevent hydrogen embrittlement and the development of more resistant alloys. |
Keywords: | Fragilização por hidrogênio aços inoxidáveis austeníticos difração de raios X pré-deformação evolução microestrutural Hydrogen embrittlement austenitic stainless steels X-ray diffraction pre- strain microstructural evolution. |
metadata.dc.subject.cnpq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
metadata.dc.language: | por |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Estadual de Ponta Grossa |
metadata.dc.publisher.initials: | UEPG |
metadata.dc.publisher.department: | Departamento de Engenharia de Materiais |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais |
Citation: | IZUMI, Marcel Tadashi. Estudo da fragilização por hidrogênio de aços inoxidáveis austeníticos. 2024. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2024. |
metadata.dc.rights: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
URI: | http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/4244 |
Issue Date: | 5-Apr-2024 |
Appears in Collections: | Programa de Pós - Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais |
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