Title

EFFECT OF GRAIN SIZE ON MACHINING STRENGTH IN AN AUSTENITIC STAINLESS STEEL

EFEITO DO TAMANHO DE GRÃO SOBRE A RESISTÊNCIA À USINAGEM DE UM AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO

Authorship

Coppini, N. L.; Dutra, J. C.; Baptista, E. A.; Junior, C. A. Friaça; Ferreira, F.A.A.

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Dutra, J. C.

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Baptista, E. A.

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Junior, C. A. Friaça

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Ferreira, F.A.A.

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DOI

10.5151/2594-5327-17042

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Abstract

This paper explores the effect of grain size on machining strength in an Fe-Cr-Ni alloy, namely AISI 316L. Ideal grain growth law, proposed by Burke,[1] was used to obtain the activation energy for this steel based on data published by Stanley and Perrota,[2] which was 185 kJ.mol-1. The initial grain size was measured - 12 0m - and by considering these values, both temperature and time values needed to achieve a final grain size ten times larger than the initial one could be calculated, which were 1200oC and 2 hours. Ternary phase diagram analysis showed that austenite was stable at this temperature. Following, samples of 200-mm length were annealed and quenched in water to prevent any formation of sigma (0) phase. Annealed and as-received bars were then used to compare their machining strength. Results showed that the machining strength is higher in the as received condition than the one after annealing (127 0m). It may be concluded that the bigger the grain size, the lower its machining strength. It is believed that this is caused by the pile-up of dislocations on grain boundaries, since this material exhibits large plastic deformation before fracture. Key-words: Normal grain growth; Machining strength; Machinability.

Este trabalho explora o efeito do tamanho de grão sobre a força de usinagem em uma liga Fe-Cr-Ni, ou seja, do aço inoxidável AISI 316L. A lei crescimento ideal de grãos, proposto por Burke,[1] foi usado para obter a energia de ativação para o aço, com base em dados publicados por Stanley e Perrota,[2] qual seja: de 185 kJ.mol-1. O tamanho de grão inicial medito foi de 12 μm. Os valores de temperatura e de tempo necessários para atingir um tamanho dez vezes maior do que o inicial foi de duas horas e de 1200 oC. A análise do diagrama de fase ternário mostrou que a austenita é estável a essa temperatura. Posteriormente, amostras de 200 mm de comprimento foram recozidas e resfriadas em água para evitar a formação da fase sigma. Amostras nas mesmas condições de recebimento do fornecedor foram usadas para comparação do efeito do tamanho de grão na resistência à usinagem das duas situações. Os resultados mostraram que a Resistência à usinagem é maior nas amostras de grãos finos (da ordem de 10 mícrons) do que nas amostras após recozimento com 127 mícrons. Pode-se concluir que maior o tamanho do grão menor será a resistência à usinagem. Acredita-se que isso seja causado pelo amontoado de deslocamentos em limites de grão, uma vez que este material apresenta grande deformação plástica antes da fratura

Keywords

Normal grain growth; Machining strength; Machinability.

Crescimento de grão; Resistência à usinagem; Usinabilidade.