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Type: Dissertação
Title: Oxidação cíclica de aços inoxidáveis ferríticos e duplex para fabricação de silenciosos de automóveis
Other Titles: Avaliação de velocidade da frente de corrosão em aços inoxidáveis em contato com combustível e seus condensados
Authors: Daniel de Rezende Silva
First Advisor: Vanessa de Freitas Cunha Lins
First Co-advisor: Renata Braga Soares
First Referee: Vanessa de Freitas Cunha Lins
Second Referee: Renata Braga Soares
Third Referee: Geovane Martins Castro
metadata.dc.contributor.referee4: Paula Emília de Souza Prates
metadata.dc.contributor.referee5: Rosa Maria Rabelo Junqueira
Abstract: Os sistemas de exaustão automotivos possuem componentes em temperaturas relativamente frias onde os aços inoxidáveis utilizados ficam submetidos ao contato direto com condensados do produto de combustão dos combustíveis utilizados, sofrendo processos oxidativos e corrosivos. O objetivo deste trabalho foi simular os processos oxidativos e corrosivos que ocorrem no silencioso automotivo quando submetido ao condensado proveniente da combustão da gasolina automotiva, em quatro diferentes aços inoxidáveis, aços AISI 409, AISI 439, AISI 444 e AISI 398, avaliando a resistência à oxidação cíclica dos aços. Os óxidos formados após 500, 1000 e 1500 horas de teste de Dip Dry foram Fe2O3, Fe3O4, Cr2O3, TiO2 e o espinélio Mn2TiO4 para os aços ferríticos AISI 409, 439 e 444. No caso do aço duplex AISI 398, foram formados os óxidos Fe2O3, Fe3O4, Cr2O3, além dos espinélios Fe2MnO4 e Cr2FeO4. Na camada oxidada dos aços AISI 439, 444 e 398 foi identificada a presença de FeOCl proveniente da reação do aço com o condensado. O FeOCl não foi identificado na superfície do aço 409 devido ao desprendimento da camada de óxidos mais superficial deste aço (spalling). A menor resistência à oxidação cíclica avaliada pelo teste de Dip Dry foi apresentada pelo aço AISI 409 e a maior resistência ao teste de Dip Dry em condensado sintético de gasolina foi a do aço AISI 398. As perdas de massa dos aços foram 14% para o aço AISI 409, 0,68% para o aço 439, e de 0,18% para o aço AISI 444 e de 0,10% para o aço 398. Variações máximas de espessura inferiores a 1% foram obtidas para os aços AISI 439, 444 e 398 e uma variação de espessura de 7% foi obtida para o aço AISI 409 após 1500 horas de teste Dip Dry. A rugosidade da superfície do aço 409 aumentou de 0,43 para 18,00 μm após 1500 horas de Dip Dry, enquanto que o aumento da rugosidade para o aço 398 foi de 0,66 μm após 1500 horas de Dip Dry. O aço AISI 409 foi o que teve menor brilho desde o estado inicial e, após o ensaio de Dip Dry de 500, 1000 e 1500 horas, perdeu praticamente todo o brilho na angulação de 60 graus, devido ao maior grau de oxidação. O aço duplex foi o menos oxidado tendo maior brilho, após 1500 horas de teste de oxidação cíclica. Os aços AISI 439 e 444 tiveram comportamentos semelhantes, apresentando o brilho entre 50 e 100 GU após o teste de Dip Dry. Antes do teste de Dip Dry, o aço AISI 398 foi o mais resistente a corrosão eletroquímica em condensado sintético de gasolina e o aço 409 foi o menos resistente. Após 1000 h e 1500 h de teste de Dip Dry, os aços menos nobres AISI 409 e 439 foram os mais resistentes à corrosão em condensado de gasolina e os aços 444 e 398 foram os menos resistentes. Isso se deu pela maior oxidação dos a/ços 409 e 439 no teste de Dip Dry. Os resultados de Mott Shottky indicam que a densidade de defeitos foi reduzida após 1500 horas de teste de Dip Dry para o aço AISI 409, o que concorda com os resultados de polarização e impedância que indicam aumento da resistência a corrosão do aço 409 após o teste de Dip Dry pela formação de uma camada de óxidos mais protetora.
Abstract: Automotive exhaust systems have components in relatively cold temperatures where the stainless steels used are subjected to direct contact with condensates of the combustion product of the fuels used, undergoing oxidative and corrosive processes. The objective of this work was to simulate the oxidative and corrosive processes that occur in the automotive muffler when subjected to the condensate from the combustion of automotive gasoline in four different stainless steels, AISI 409, AISI 439, AISI 444 and AISI 398 steels, evaluating the cyclic oxidation resistance of steels. The oxides formed after 500, 1000 and 1500 hours of Dip Dry test were Fe2O3, Fe3O4, Cr2O3, TiO2 and the Mn2TiO4 spinel for the AISI 409, 439 and 444 ferritic steels. The AISI 398 duplex steel produced Fe2O3, Fe3O4, Cr2O3, besides the Fe2MnO4 and Cr2FeO4 spinels. In the oxidized layer of the AISI 439, 444 and 398 steels, the presence of FeOCl from the reaction of the steel with the condensate was identified. FeOCl was not identified on the surface of 409 steel because of the spalling of the superficial oxide layer. The AISI 409 showed the lowest resistance to cyclic oxidation evaluated by the Dip Dry test and the AISI 398 showed the highest resistance to the Dip Dry test in synthetic gasoline condensate. The mass losses of the steels were 14% for the AISI 409 steel, 0.68% for steel 439 and 0.18% for AISI 444 steel and 0.10% for steel 398. Maximum thickness variations of less than 1% were obtained for AISI 439 steels, 444 and 398 and a thickness variation of 7% was obtained for AISI 409 steel after 1500 hours of Dip Dry test. The surface roughness of the 409 steel increased from 0.43 to 18.00 μm after 1500 hours of Dip Dry, while the roughness increase for the 398 steel was 0.66 μm after 1500 hours of Dip Dry. The AISI 409 steel had the lowest brightness from the initial state and, after the Dip Dry test of 500, 1000 and 1500 hours, lost almost all the brightness in the 60 degree angulation due to the higher degree of oxidation. The duplex steel was the least oxidized having the highest brightness after 1500 hours of cyclic oxidation test. AISI 439 and 444 steels had similar behavior, showing a brightness between 50 and 100 GU after the Dip Dry test. Prior to the Dip Dry test, AISI 398 steel was the most resistant to electrochemical corrosion in synthetic gasoline condensate and 409 steel was the least resistant. After 1000 h and 1500 h of Dip Dry test, the less noble AISI 409 and 439 steels were the most resistant to corrosion in gasoline condensate and the 444 and 398 steels were the least corrosion resistant. This result was obtained due to the higher oxidation of AISI 409 and 439 steels in the Dip Dry test, producing a protective oxide layer. The results of Mott Shottky indicated that defect density was reduced after 1500 hours of Dip Dry test for AISI 409 steel, which agrees with the polarization and impedance results indicating increased corrosion resistance of 409 steel after the test of Dip Dry by the formation of a more protective layer of oxides.
Subject: Engenharia química
Aço inoxidável
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/30189
Issue Date: 20-Jun-2018
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