Estudo da viabilidade de formação de nitreto de boro em aços inoxidáveis ferríticos
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13109 |
Resumo: | Since the 90s, the petroleum industry has been conducting research on alloys that are wear and corrosion resistant once several equipment parts used in the oil exploitation, extraction and production, such as pipes, joints, valves and pumps, are subjected to severe wear and corrosion conditions. Recently, the research group of DEMa-UFSCar has been developing different metallic materials presenting high wear and corrosion resistance for coating applications. An example of such developed materials are the boron-modified stainless steels. Supermartensitic, ferritic and duplex stainless steels with variation of boron content between 0,3% and 3,5% wt were developed. These materials were able to maintain the excellent corrosion resistance of stainless steels, while increasing the wear resistance to values much higher than those of usually presented by conventional stainless steels. This project proposes the development of chemistry composition and processing scheme of a ferritic stainless steel modified with boron and nitrogen aiming the in-situ formation of hexagonal boron nitride during the solidification process. The hexagonal boron nitride is a self-lubricating phase, which allows a remarkable friction reduction and optimized anti-wear property due to the presence of M2B and M3B2 borides types. The alloy selection for this study was based on results of thermodynamic calculations with the aid of the CALPHAD Method supported by Thermo-Calc software TCFE7 database. Three compositions of 444 ferritic stainless steel modified with different amounts of boron and nitrogen were obtained, one by spray forming and two by conventional casting. The produced deposit and ingots were characterized by different techniques such as X-ray diffraction (XRD), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and X-Ray Dispersive Energy Spectroscopy (EDS). |
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Santos, Ellen Rodrigues dosZepon, Guilhermehttp://lattes.cnpq.br/7924187202036614http://lattes.cnpq.br/45490031139703548dd515c8-0a3e-4aec-b32c-8b87b7207e5d2020-07-31T22:54:08Z2020-07-31T22:54:08Z2020-03-02SANTOS, Ellen Rodrigues dos. Estudo da viabilidade de formação de nitreto de boro em aços inoxidáveis ferríticos. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13109.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13109Since the 90s, the petroleum industry has been conducting research on alloys that are wear and corrosion resistant once several equipment parts used in the oil exploitation, extraction and production, such as pipes, joints, valves and pumps, are subjected to severe wear and corrosion conditions. Recently, the research group of DEMa-UFSCar has been developing different metallic materials presenting high wear and corrosion resistance for coating applications. An example of such developed materials are the boron-modified stainless steels. Supermartensitic, ferritic and duplex stainless steels with variation of boron content between 0,3% and 3,5% wt were developed. These materials were able to maintain the excellent corrosion resistance of stainless steels, while increasing the wear resistance to values much higher than those of usually presented by conventional stainless steels. This project proposes the development of chemistry composition and processing scheme of a ferritic stainless steel modified with boron and nitrogen aiming the in-situ formation of hexagonal boron nitride during the solidification process. The hexagonal boron nitride is a self-lubricating phase, which allows a remarkable friction reduction and optimized anti-wear property due to the presence of M2B and M3B2 borides types. The alloy selection for this study was based on results of thermodynamic calculations with the aid of the CALPHAD Method supported by Thermo-Calc software TCFE7 database. Three compositions of 444 ferritic stainless steel modified with different amounts of boron and nitrogen were obtained, one by spray forming and two by conventional casting. The produced deposit and ingots were characterized by different techniques such as X-ray diffraction (XRD), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and X-Ray Dispersive Energy Spectroscopy (EDS).A indústria petrolífera, desde a década de 90, vem desenvolvendo pesquisas em ligas resistentes ao desgaste e a corrosão, pois diversas partes de equipamentos como tubos, conexões, válvulas e bombas presentes nas etapas de exploração, extração e produção de petróleo são submetidas à severas condições de desgaste e corrosão. O grupo de pesquisa do DEMa-UFSCar vem desenvolvendo, nos últimos anos, diferentes materiais metálicos que possuem simultaneamente elevada resistência ao desgaste e à corrosão para aplicação como revestimentos destas partes. Uma classe desses materiais desenvolvidos são os aços inoxidáveis modificados com boro, sendo eles os aços supermartensíticos, ferríticos e duplex, com variação de teores de boro entre 0,3%p. e 3,5%p. Esses materiais obtiveram destaque por manterem excelente resistência à corrosão, característica dos aços inoxidáveis, além do aumento significativo da resistência ao desgaste, valores muito superiores aos dos aços inoxidáveis convencionais. Este projeto propõe o desenvolvimento da composição química e da rota de processamento de um aço inoxidável ferrítico modificado com boro e nitrogênio visando à formação in-situ da fase de nitreto de boro hexagonal durante o processo de solidificação. O nitreto de boro hexagonal é uma fase autolubrificante, que pode permitir a redução considerável do coeficiente de atrito do material, junto com a presença de boretos do tipo M2B e M3B2 na microestrutura, que aumentam resistência ao desgaste. A seleção da liga estudada foi baseada em resultados obtidos por cálculos termodinâmicas pelo método CALPHAD através do programa Thermo-Calc com a utilização do banco de dados TCFE7. Três composições de aço inoxidável ferrítico 444 modificados com diferentes teores de boro e nitrogênio foram produzidas, uma por conformação por spray, e duas por fundição convencional. O depósito e os lingotes produzidos por foram caracterizados pelas técnicas de Difração de Raio-X, Microscopia Óptica, Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raio-X.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)CNPq: 830793/1999-2porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessAço Inoxidável FerríticoBoroConformação por SprayFundiçãoNitreto de BoroFerritic Stainless SteelBoronSpray FormingCastingBoron NitrideENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICAENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAEstudo da viabilidade de formação de nitreto de boro em aços inoxidáveis ferríticosFeasibility study of the boron nitride formation in ferritic stainless steelinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600568abd57-0e60-4552-b88c-e4fa0419bac1reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALEllen Rodrigues dos Santos - Dissertação.pdfEllen Rodrigues dos Santos - Dissertação.pdfVersão Final da Dissertação de Mestrado.application/pdf8273420https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13109/1/Ellen%20Rodrigues%20dos%20Santos%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf1dd68a38138424ebb3466f3b1272e7bfMD51BCO carta comprovante autoarquivamento.pdfBCO carta comprovante autoarquivamento.pdfCarta de Comprovante Autoarquivamentoapplication/pdf282318https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13109/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf555df3f2205c0bc106ebb2b2a1fa2099MD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13109/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTEllen Rodrigues dos Santos - Dissertação.pdf.txtEllen Rodrigues dos Santos - Dissertação.pdf.txtExtracted texttext/plain145201https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13109/4/Ellen%20Rodrigues%20dos%20Santos%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.txt979a3cfd9ae57bc98f4baf5662ec1071MD54BCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtExtracted texttext/plain1429https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13109/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.txt0c1964963cabefe7d77f84e84817a47eMD56THUMBNAILEllen Rodrigues dos Santos - Dissertação.pdf.jpgEllen Rodrigues dos Santos - Dissertação.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7100https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13109/5/Ellen%20Rodrigues%20dos%20Santos%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.jpg643c843a01c52ad126d97bd94724379eMD55BCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9556https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13109/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.jpg49c3b2198cd560b0703ca5617b1799feMD57ufscar/131092023-09-18 18:31:59.312oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/13109Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:59Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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