Modelagem do tamanho de grão resultante da recristalização dinâmica durante laminação a quente de um aço inoxidável 316L

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Machado, Marcelo Watanabe
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18610
Resumo: Austenitic stainless steels are known for having a wide service temperature range, formability, ductility, weldability, and good corrosion resistance. In particular, the AISI 316L stainless steel (austenitic) has molybdenum and low carbon content, which adds to a greater corrosion resistance when compared to a 304, the most commercially used stainless steel. However, before reaching the properties which give the referred qualifications to the material, it is of fundamental importance that it goes through several processing stages (e.g. heat treatment, mechanical forming, etc.) that submit it to an adequate thermomechanical history leading to an adequate microstructure that promotes the desired final properties together with compositional aspects. In this scenario, it is essential to design processes to fulfill such functionality by having a set of parameters as close as possible to ideal. Thus, methods as finite element simulations are of great importance to optimize the processing parameters. In this way, the current work intends to analyze the representativeness of a proposed model in the literature to describe the dynamic recrystallization (DRX) of a AISI 316LN stainless steel when used for a AISI 316L hot rolled stainless steel. The comparison was, thus, between the average grain size value obtained by thermomechanical processing and by finite element simulation. For this purpose, an experimental hot rolling was performed in three different temperatures, followed by metallography with electrolytic etching aiming for grain revelation enabling average grain size measurement using optical microscopy. Herewith, it was possible to observe not only the above-mentioned parameter, but also signs of the presence of other phases like ε-martensite and δ-ferrite. The presence of δ-Fe was confirmed by its X-ray diffraction peaks in a no heat-treated sample. Additionally, it was possible to notice discontinuous dynamic recrystallization (DRX mechanism) evidence and compatibility between simulated average grain size values range and values acquired experimentally for two out of three tested temperatures (1000°C and 1100°C). A less than 1 μm difference can be related to experimental errors, not taking into account some factors during model’s conception and variations originated from the use of constants obtained for AISI 316LN stainless steel for the study of phenomena in a AISI 316L stainless steel.
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In particular, the AISI 316L stainless steel (austenitic) has molybdenum and low carbon content, which adds to a greater corrosion resistance when compared to a 304, the most commercially used stainless steel. However, before reaching the properties which give the referred qualifications to the material, it is of fundamental importance that it goes through several processing stages (e.g. heat treatment, mechanical forming, etc.) that submit it to an adequate thermomechanical history leading to an adequate microstructure that promotes the desired final properties together with compositional aspects. In this scenario, it is essential to design processes to fulfill such functionality by having a set of parameters as close as possible to ideal. Thus, methods as finite element simulations are of great importance to optimize the processing parameters. In this way, the current work intends to analyze the representativeness of a proposed model in the literature to describe the dynamic recrystallization (DRX) of a AISI 316LN stainless steel when used for a AISI 316L hot rolled stainless steel. The comparison was, thus, between the average grain size value obtained by thermomechanical processing and by finite element simulation. For this purpose, an experimental hot rolling was performed in three different temperatures, followed by metallography with electrolytic etching aiming for grain revelation enabling average grain size measurement using optical microscopy. Herewith, it was possible to observe not only the above-mentioned parameter, but also signs of the presence of other phases like ε-martensite and δ-ferrite. The presence of δ-Fe was confirmed by its X-ray diffraction peaks in a no heat-treated sample. Additionally, it was possible to notice discontinuous dynamic recrystallization (DRX mechanism) evidence and compatibility between simulated average grain size values range and values acquired experimentally for two out of three tested temperatures (1000°C and 1100°C). A less than 1 μm difference can be related to experimental errors, not taking into account some factors during model’s conception and variations originated from the use of constants obtained for AISI 316LN stainless steel for the study of phenomena in a AISI 316L stainless steel.Os aços inoxidáveis austeníticos destacam-se por apresentarem um amplo intervalo de temperatura de serviço, conformabilidade, ductilidade, soldabilidade e boa resistência à corrosão. Em especial, o aço inoxidável AISI 316L (austenítico) distingue-se pela presença de molibdênio e baixo carbono, que lhe conferem maior resistência à corrosão quando comparado ao 304, aço inoxidável mais utilizado comercialmente. Porém, antes de alcançar as propriedades que conferem as referidas qualificações ao material em questão, é de primordial importância que ele passe por uma série de etapas (ex: tratamentos térmicos, conformação, etc.) que o submetam a um histórico termomecânico adequado para que, junto com aspectos composicionais, seja atingida uma microestrutura apropriada e que promova as propriedades finais desejadas. Nesse cenário, é essencial elaborar processos que possam cumprir tal função e tenham um conjunto de parâmetros o mais próximo possível do ideal. Assim, ferramentas como a simulação são de grande importância para a otimização de parâmetros de processo. Dessa maneira, o presente trabalho se propôs a analisar a representatividade de um modelo proveniente da literatura e originalmente utilizado para a descrição da recristalização dinâmica (DRX) de um aço inoxidável AISI 316LN para a descrição desse fenômeno em um aço inoxidável AISI 316L processado via laminação a quente. A comparação foi feita entre o tamanho de grão médio simulado via software de elementos finitos e após o processamento termomecânico. Para tanto, foi realizada uma laminação a quente em três temperaturas distintas, seguida de metalografia com ataque eletrolítico para revelação dos grãos, cujo tamanho médio foi aferido com o uso de imagens de microscópio ótico. Partindo-se dessas amostras laminadas e de outras na condição como recebida, foi possível observar não somente o parâmetro mencionado, mas também indícios da presença de outras fases como a martensita-ε e a ferrita-δ. Essa última também apareceu entre os picos de difração de raios-X de uma amostra sem tratamento térmico de homogeneização por 30 minutos antes da laminação. Além disso, foi possível verificar uma evidência de recristalização dinâmica descontínua (mecanismo da DRX) e concordância entre o intervalo de valores de tamanho de grão médio simulado e os obtidos experimentalmente para duas das três temperaturas testadas (1000°C e 1100°C). A diferença de menos de 1 μm foi então associada a possíveis erros experimentais e desconsiderações adotadas durante a idealização do modelo e variações relacionadas a aplicação aproximada de constantes obtidas para o aço inox AISI 316LN no estudo do fenômeno de DRX em um aço inox AISI 316L.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia de Materiais - EMaUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessLaminação a quenteAISI 316LAço Inoxidável AusteníticoSimulação por elementos finitosQFormRecristalização dinâmicaHot RollingAustenitic Stainless SteelFinite element simulationDynamic recrystallizationENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAOENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICAENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAOENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAModelagem do tamanho de grão resultante da recristalização dinâmica durante laminação a quente de um aço inoxidável 316LModeling the grain size resulting from dynamic recrystallization during hot rolling of a 316L stainless steelinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis60060027ae480a-87d5-4840-bdad-accd4702f426reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALMarcelo Watanabe Machado.pdfMarcelo Watanabe Machado.pdfapplication/pdf2194399https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18610/1/Marcelo%20Watanabe%20Machado.pdf7edab0b802e3bbcfdf336bc9bf687fb6MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18610/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTMarcelo Watanabe Machado.pdf.txtMarcelo Watanabe Machado.pdf.txtExtracted texttext/plain66892https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18610/3/Marcelo%20Watanabe%20Machado.pdf.txt9e8dd01f39e974077d4d0fbff65402e4MD53ufscar/186102024-05-14 17:45:15.37oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18610Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222024-05-14T17:45:15Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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description Austenitic stainless steels are known for having a wide service temperature range, formability, ductility, weldability, and good corrosion resistance. In particular, the AISI 316L stainless steel (austenitic) has molybdenum and low carbon content, which adds to a greater corrosion resistance when compared to a 304, the most commercially used stainless steel. However, before reaching the properties which give the referred qualifications to the material, it is of fundamental importance that it goes through several processing stages (e.g. heat treatment, mechanical forming, etc.) that submit it to an adequate thermomechanical history leading to an adequate microstructure that promotes the desired final properties together with compositional aspects. In this scenario, it is essential to design processes to fulfill such functionality by having a set of parameters as close as possible to ideal. Thus, methods as finite element simulations are of great importance to optimize the processing parameters. In this way, the current work intends to analyze the representativeness of a proposed model in the literature to describe the dynamic recrystallization (DRX) of a AISI 316LN stainless steel when used for a AISI 316L hot rolled stainless steel. The comparison was, thus, between the average grain size value obtained by thermomechanical processing and by finite element simulation. For this purpose, an experimental hot rolling was performed in three different temperatures, followed by metallography with electrolytic etching aiming for grain revelation enabling average grain size measurement using optical microscopy. Herewith, it was possible to observe not only the above-mentioned parameter, but also signs of the presence of other phases like ε-martensite and δ-ferrite. The presence of δ-Fe was confirmed by its X-ray diffraction peaks in a no heat-treated sample. Additionally, it was possible to notice discontinuous dynamic recrystallization (DRX mechanism) evidence and compatibility between simulated average grain size values range and values acquired experimentally for two out of three tested temperatures (1000°C and 1100°C). A less than 1 μm difference can be related to experimental errors, not taking into account some factors during model’s conception and variations originated from the use of constants obtained for AISI 316LN stainless steel for the study of phenomena in a AISI 316L stainless steel.
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