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Title: Caracterização do comportamento em fluência dos aços inoxidáveis AISI 321 e AISI 441 pela metodologia Sag Test.
Authors: Melo, Denilson Pereira de
metadata.dc.contributor.advisor: Faria, Geraldo Lúcio de
Keywords: Aço inoxidável - AISI 441
Aço inoxidável - AISI 321
Metodologia - Sag Test
Veículos automotivos - sistema de exaustão
Issue Date: 2021
metadata.dc.contributor.referee: Faria, Geraldo Lúcio de
Pinto, Maria Aparecida
Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo
Citation: MELO, Denilson Pereira de. Caracterização do comportamento em fluência dos aços inoxidáveis AISI 321 e AISI 441 pela metodologia Sag Test. 2021. 97 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2021.
Abstract: O sistema de exaustão dos automóveis vem passando por grande avanço tecnológico nas últimas décadas, tanto para atender às novas legislações ambientais, quanto para minimização de custo, assim como alcançar maior durabilidade e eficiência dos componentes do sistema. Há uma tendência mundial em se substituir os clássicos motores aspirados por motores turbinados. Com a implementação do sistema turbo, as temperaturas máximas de trabalho de alguns componentes do escapamento aumentam de 900°C para 1050°C e, consequentemente, a seleção de materiais para a manufatura dos mesmos é algo crítico. Devido a este cenário, os aços inoxidáveis têm sido os materiais mais utilizados para superar esses desafios da atualidade e, para isto, vários trabalhos científicos vêm sendo realizados para se obter as melhores condições de viabilidade econômica e performática dos sistemas de exaustão dos automóveis. Nesse contexto, esse trabalho avaliou o comportamento em fluência (Sag Test) do aço inoxidável ferrítico AISI 441, geralmente utilizado na manufatura de coletores e catalizadores de veículos com motores aspirados, comparando-o com o desempenho do aço inoxidável austenítico AISI 321. Os resultados mostraram que o comportamento em fluência dos aços AISI 321 e AISI 441 são semelhantes nas temperaturas de 900°C e 950°C. Entretanto, na temperatura de 1000°C o aço AISI 441 apresentou uma expressiva mudança de comportamento, atingindo uma flecha máxima de 26mm após 100h de ensaio, enquanto o aço AISI 321 apresentou apenas 5mm. Baseado nos resultados obtidos, pode-se afirmar que o aço AISI 441 apresenta desempenho limitado em fluência para aplicação em escapamentos automotivos com motorização turbo. Em um segundo momento da pesquisa foi avaliado se o crescimento de grão seria uma metodologia viável para melhorar o desempenho dos dois aços quanto ao seu comportamento em fluência, e foi constatado a inviabilidade da metodologia pelos inexpressíveis resultados alcançados associado ao alto custo do processo. Apesar da dificuldade em se avaliar os mecanismos de fluência mais atuantes, aplicando-se a metodologia aqui proposta, sugere-se que o mecanismo de fluência preponderante nos casos estudados foi o de difusão com importante componente Harper-Dorn.
metadata.dc.description.abstracten: The automotive exhaust system has undergone great technological advances in recent decades, both to meet the new environmental legislation and to minimize cost, as well as to achieve greater durability and efficiency of the system components. There is a worldwide trend to replace the classic aspirated engines with turbocharged engines. With the implementation of the turbo system, the maximum working temperatures of some exhaust components increase from 900°C to 1050°C and, consequently, the selection of materials for their manufacturing is critical. Due to this scenario, stainless steels have been the most used materials to overcome these current challenges and, for this, several scientific works have been carried out to obtain the best conditions of economic and performance viability of the exhaust system of automobiles. In this context, this work evaluated the creep behavior (Sag Test) of ferritic stainless steel AISI 441, generally used in the manufacture of collectors and catalysts for vehicles with aspirated engines, comparing it with the performance of AISI 321 austenitic stainless steel. The obtained results showed that the creep behavior of AISI 321 and AISI 441 steels is similar at 900°C and 950°C. however, at 1000°C, the AISI 441 steel presented a significant change in the behavior, reaching a maximum arrow of 26mm after 100h of testing, while the AISI 321 steel presented only 5mm. Based on the obtained results, it can be stated that the AISI 441 steel has limited creep performance for application in automotive exhaust with turbo engine. In the second moment of this research, it was evaluated if the grain growth would be a viable methodology to improve the performance of the two steels regarding their creep behavior. It was concluded that this methodology is not viable due to the inexpressible achieved results in association with the high cost of the process. Despite the difficulty in evaluating the most active creep mechanisms applying Sag Test methodology, it was suggested that the predominant creep mechanism in the studied cases was diffusion, with an important Harper-Dorn component.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/13236
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 29/04/2021 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite a adaptação.
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