Desenvolvimento de modelo preditor de propriedades mecânicas de um aço inoxidável super-duplex via técnicas de visão computacional

• Main Author: Baía, Diego Magalhães
• Publication Date: 2023
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• dARK ID: ark:/87559/001300000d538
• Download full: http://app.uff.br/riuff/handle/1/28869
• topic: Aços inoxidáveis duplex; Visão computacional; Modelamento computacional; Fase sigma; Propriedades mecânicas; Aço inoxidável super-duplex; Fração volumétrica; Engenharia Metalúrgica; Produção intelectual; Duplex stainless steel; Computer vision; Computational model; Sigma phase; Mechanical properties

Os aços inoxidáveis duplex são conhecidos pelas suas aplicações, onde são necessárias boa resistência mecânica e ótima resistência à corrosão. Sua microestrutura bifásica concede ao material uma combinação das propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis ferríticos e aços inoxidáveis austeníticos. Porém, quando exposto a temperaturas entre 350 e 1000 °C, ocorre no aço a precipitação de diversas fases deletérias que afetam expressivamente suas propriedades mecânicas. Para a avaliação dessas propriedades, são realizados ensaios experimentais que, muitas vezes, são destrutivos e demandam uma grande quantidade de corpos-de-prova ou necessitam de geometrias complexas. Sabe-se que muitas das propriedades dos materiais advém principalmente de sua microestrutura e que uma boa parte dessas características podem ser previstas em função da proporção das fases que os compõe. Inclusive, são utilizadas técnicas de estereologia para a caracterização dessas fases, cujo os cálculos podem não ser suficientemente precisos. Dito isso, este trabalho teve como objetivo a elaboração de um código de visão computacional que calcula a fração volumétrica das fases presentes no aço inoxidável super-duplex UNS S32550 e, em função dessas fases, estipula as propriedades mecânicas do aço com base no método da regra das misturas. Para devidos fins, foi realizado tratamento térmico de envelhecimento para a precipitação da fase σ, caracterização metalográfica para a obtenção das micrografias e a realização do cálculo de fração volumétrica pelos métodos experimental e visão computacional. Além disso, ensaios mecânicos de dureza e tração foram conduzidos para a obtenção das propriedades do material e também das fases presentes. Por fim, foram escritos os códigos de visão computacional em linguagem Python a fim de prever as propriedades mecânicas do aço em estudo. Os resultados experimentais sugeriram que a evolução da fase σ segue o modelo JMAK, e sua presença levou as propriedades relacionadas a resistência mecânica aumentarem linearmente, enquanto as propriedades relacionadas a tenacidade diminuíram exponencialmente. O código de visão computacional conseguiu interpretar as fases na microestrutura e calcular a fração volumétrica com eficiência. Por fim, a regra das misturas mostrou-se eficaz para a previsão das propriedades de dureza, limite de resistência e limite de escoamento.