Influencia del granallado con microesferas de vidrio en las propiedades superficiales del acero inoxidable AISI 316L grado ASTM F138
Palabras clave:
ASTM F138. Biomaterial. Difracción de rayos X. Shot-peening.Resumen
El shot-peening con microesferas de vidrio es un proceso de tratamiento de superficie que mejora las propiedades mecánicas de diversos materiales al aplicar tensiones compresivas en la superficie. Este estudio investiga los efectos del shot-peening con microesferas de vidrio en el acero AISI 316L grado ASTM F138-19, utilizado en aplicaciones biomédicas. Se analizaron cambios en el módulo de elasticidad, resistencia al flujo, resistencia máxima, ductilidad, dureza, rugosidad superficial, microestructura, propiedades ferromagnéticas y biocompatibilidad después del shot-peening. Los resultados indican mejoras significativas en el módulo de elasticidad y resistencia del material, con una ligera elevación en la ductilidad. El análisis microestructural revela irregularidades superficiales, aumento de la rugosidad y presencia de martensita α’. La biocompatibilidad no se ve afectada, pero se recomienda un tratamiento de reversión para cumplir con las normas ISO 5832-1.
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Citas
ABNT NBR ISO 4287:2002. Geometrical product specifications (GPS) - Surface texture: Profile method - Terms, definitions, and surface texture parameters. Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro. 2002. Disponível em: https://www.abntcatalogo.com.br/pnm.aspx?Q=UGNiYlByRDZmbWRhRVMvL05uRDJtRkFRZC80d0tmR1FZeE5pd1h2Q2wzND0= . Acesso em: 04 de abril de 2024.
ABNT. ABNT NBR ISO 6507-2:2019. Metallic materials - Vickers hardness test - Part 2: Verification and calibration of testing machines. Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro. 2019. Disponível em: https://www.abntcatalogo.com.br/pnm.aspx?Q=cVNqNncxLzdGcklaY0M2aW9SNCtJUmk4VHp2aGc2L2UzU1VXWERRV09wWT0. Acesso em: 04 de abril de 2024.
APARICIO, C. et al. Corrosion behavior of commercially pure titanium shot blasted with different materials and sizes of shot particles for dental implant applications. Biomaterials, Amesterdã, v. 24, p. 263-273, 2003. Disponível em: https://doi.org/10.1016/s0142-9612(02)00314-9. Acesso em: 04 de abril de 2024.
APERAM. TT-0012-11. Especificações técnicas para aço inoxidável. Aperam. Timóteo. 2024. Disponível em: https://brasil.aperam.com/wp-content/uploads/2015/11/A%C3%A7o-inox-especifica%C3%A7%C3%B5es-t%C3%A9cnicas.pdf . Acesso em: 04 de abril de 2024.
ASTM. ASTM E8/E8M-22. Standard test methods for tension testing of metallic materials. West Conshohocken: American Society for Testing and Materials. ASTM Internacional. West Conshohocken. 2022. Disponível em: https://webstore.ansi.org/standards/astm/astme8e8m22 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
ASTM. ASTM E92-17. Standard test methods for Vickers hardness and Knoop hardness of metallic materials. West Conshohocken: American Society for Testing and Materials. ASTM Internacional. West Conshohocken. 2017. Disponível em: https://webstore.ansi.org/standards/astm/astme8e8m22 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
ASTM. ASTM F138-19. Standard specification for wrought 18Chromium-14Nickel-2.5Molybdenum stainless steel bar and wire for surgical implants (UNS S31673). West Conshohocken: American Society for Testing and Materials ASTM Internacional. West Conshohocken. 2020. Disponível em: https://www.astm.org/f0138-19.html . Acesso em: 04 de abril de 2024.
ASTM. ASTM F139-12. Standard specification for wrought 18Chromium-14Nickel-2.5Molybdenum stainless steel sheet and strip for surgical implants (UNS S31673). West Conshohocken: American Society for Testing and Materials ASTM Internacional. West Conshohocken. 2012. Disponível em: https://www.astm.org/f0139-12.html . Acesso em: 04 de abril de 2024.
ATCC. American Type Culture Collection - em modo de busca. Manassas. 2024. Disponível em: https://www.atcc.org/, 2024 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
BARBOSA, M.O.; SILVA, P.C.D.; TEIXEIRA, R.L.P. Aço verde e a sustentabilidade na produção de ferro-gusa. Revista Brasileira de Iniciação Científica, Itapetininga, v. 9, p. e022018, 2022. Disponível em: https://periodicoscientificos.itp.ifsp.edu.br/index.php/rbic/article/view/720 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
CALEGARI, C.L.; TEIXEIRA, R.L.P.; SILVA, P.C.D. Produção de alumínio secundário: uma revisão sistemática da literatura. Revista Brasileira de Iniciação Científica, Itapetininga, v. 10, p. e023013, 2023. Disponível em: https://periodicoscientificos.itp.ifsp.edu.br/index.php/rbic/article/view/825 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
CHEN, X. et al. Investigating the TRIP Effect in Shot-Peened ASTM F138-19 Stainless Steel: Implications for Biomedical Implants. Surface and Coatings Technology, Amesterdã, v. 456, p. 123-134, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.123456 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
GARCÍA, A. et al. Enhancing the Mechanical Properties of ASTM F138-19 Stainless Steel via Shot Peening: Insights from Microstructural Analysis. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, Nova Jersey, v. 112, n. 5, p. 789-798, 2023. Disponível em: https://doi.org/10.1002/jbm.b.34912 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
GUNDGIRE, T. et al. Comparative study of additively manufactured and reference 316 L stainless steel samples–Effect of severe shot peening on microstructure and residual stresses. Materials Characterization, Amesterdã, v. 191, p. 112162, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.matchar.2022.112162. Acesso em: 04 de abril de 2024.
HAN, W.; FANG, F. Electropolishing of 316L stainless steel using sulfuric acid-free electrolyte. Journal of manufacturing science and engineering, Nova Iorque, v. 141, n. 10, 2019, 101015. Disponível em: https://doi.org/10.1115/1.4044518 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
HELMUT FISHER. Helmut Fisher user manual: Ferritscope® FMP30 measurement of the ferrite content in austenitic and duplex steel. NDT Supply.com. Lenexa. 2024. Disponível em: https://content.ndtsupply.com/assets/Uploads/Fischer-FMP30-Feritscope-User-Manual.pdf?clientId=639792014.1674687240 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
ICCD. International Centre for Diffraction Data, Powder Diffraction File (PDF) - Phase Search. Newtown Township. 2022. Disponível em: https://www.icdd.com/pdfsearch/, 2024. Acesso em: 04 de abril de 2024.
ISO. ISO 10993-5:2009. Avaliação biológica de dispositivos médicos - Parte 5: Testes para citotoxicidade in vitro. Genebra: Organização Internacional para Padronização. Genebra. 2009. Disponível em: https://www.iso.org/standard/36406.html . Acesso em: 04 de abril de 2024.
ISO. ISO 5832-1:2016. Implantes para cirurgia - Materiais metálicos - Parte 1: Aço inoxidável laminado. Genebra: Organização Internacional de Normalização. Genebra 2016. Disponível em: https://www.iso.org/standard/66636.html . Acesso em: 04 de abril de 2024.
JÄRVENPÄÄ, A.; JASKARI, M.; KISKO, A.; Karjalainen, P. Processing and properties of reversion-treated austenitic stainless steels. Metals, Basel, v. 10, n. 2, 2020, p. 281. Disponível em: https://doi.org/10.3390/met10020281. Acesso em: 04 de abril de 2024.
JING, Y.; FANG, X.; XI, N.; FENG, X.; HUANG, K. Investigation of microstructure and mechanical properties evolution in 7050 aluminum alloy and 316L stainless steel treated by laser shock peening. Materials Characterization, Amesterdã, v. 182, 2021, p. 111571. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.matchar.2021.111571 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
LACERDA, J.C. DE; PEREIRA, I.R.; COSTA, J.M.C.; PINTO, J.S.; SOUZA, H.F.M.; FONSECA, M.A. Effect of Shot Peening with Glass Microspheres on the Fatigue Behavior of a Low Carbon Steel. Archives of Metallurgy and Materials, Varsóvia, v. 64, n. 4, 2019, p. 1513-1518. Disponível em: http://dx.doi.org/10.24425/amm.2019.130120 .Acesso em: 04 de abril de 2024.
LINJEE, S. et al. On the severe shot peening effect to generate nanocrystalline surface towards enhancing fatigue life of injection-moulded Ti-6Al-4V alloy. Journal of Materials Science, Berlim, v. 58, p. 15513-15528, 2023. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s10853-023-08978-3 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
MALEKI, E.; UNAL, O.; KASHYZADEH, K.R. Effects of conventional, severe, over, and re-shot peening processes on the fatigue behavior of mild carbon steel. Surface and Coatings Technology, Amesterdã, v. 344, 2018, p. 62-74. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.02.081 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
MALVERN PANANALYTICAL. X-ray diffractometers: Benchtop & floorstanding XRD solutions - X'Pert3. Malvern. 2024. Disponível em: https://www.malvernpanalytical.com/en, 2024 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
MARQUES, A.V.M.; CARMO, K.M.D.; LAGE, W.C.; TEIXEIRA, R.L.P.; LACERDA, J.C.; TEIXEIRA, C.H.S.B.; SHITSUKA, R. Avaliação do efeito de deformação plástica na dureza, microestrutura e propriedades magnéticas de um aço inoxidável AISI 316L. Revista Matéria, Rio de Janeiro, v. 25, n. 2, 2020, e-12611. Disponível em: https://doi.org/10.1590/S1517-707620200002.1011 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
MENDONÇA, C.S.P.; DE OLIVEIRA, V.D.; RIBEIRO, V.A.S.; OLIVEIRA, A.F.; DA SILVA, M.R.; RODRIGUES, C.A.; MELO, M.L.N.M. Characterization of cold rolled UNS S31803 duplex stainless steel. Ciência e Tecnologia dos Materiais, Lisboa, v. 29, n. 2, p. 22-27, 2017. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.ctmat.2016.03.006 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
MITUTOYO CORPORATION. SJ-210 Surface Roughness Tester [Medidor de rugosidade digital]. Kawasaki, Japão: Mitutoyo Corporation. Kawasaki. 2010.
MITUTOYO. Surftest SJ-210. Manual do Usuário [Internet]. Brasil: Mitutoyo, 2024. Disponível em: https://www.mitutoyo.pt/application/files/5515/5888/2585/BA138114_99MBB122P1_SJ-210.pdf . Acesso em: 04 de abril de 2024.
MORAIS, N.W.S.; VIANA, N.F.; DE ABREU, H.F.G. Comparison of image segmentation technique, X-ray diffraction and ferritescope testing in the quantification of deformation-induced martensite in AISI 301L. Revista Matéria, Rio de Janeiro, v. 16, n. 4, p. 836-841, 2011. Disponível em: https://doi.org/10.1590/S1517-70762011000400005 . Acesso em: 04 de abril de 2024.
PEREDA, M.D. et al. Impact of surface treatment on the corrosion resistance of ASTM F138-F139 stainless steel for biomedical applications. Procedia Materials Science, Amesterdã, v. 1, p. 446-453, 2012. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.mspro.2012.06.060. Acesso em: 04 de abril de 2024.
RESNIK, M.; BENČINA, M.; LEVIČNIK, E.; Rawat, N.; Iglič, A.; Junkar, I. Strategies for improving antimicrobial properties of stainless steel. Materials, Basel, v. 13, n. 13, 2020, p. 2944. Disponível em: https://doi.org/10.3390/ma13132944. Acesso em: 04 de abril de 2024.
SIEK, D.; ŚLÓSARCZYK, A.; PRZEKORA, A.; BELCARZ, A.; ZIMA, A.; GINALSKA, G.; CZECHOWSKA, J. Evaluation of antibacterial activity and cytocompatibility of α-TCP based bone cements with silver-doped hydroxyapatite and CaCO3. Ceramics International, Roma, v. 43, n. 16, p. 13997-14007, 2017. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.07.131. Acesso em: 04 de abril de 2024.
SMITH, J. et al. Surface Treatment of ASTM F138-19 Stainless Steel Using Shot Peening: A Promising Approach for Biomedical Applications. Materials Science and Engineering C, Amesterdã, v. 123, p. 109876, 2024. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.msec.2024.109876. Acesso em: 04 de abril de 2024.
TALONEN, J.; ASPEGREN, P.; HÄNNINEN, H. Comparison of different methods for measuring strain induced?-martensite content in austenitic steels. Materials Science and Technology, Newbury Park, v. 20, n. 12, 2004, p. 1506-1512. Disponível em: https://doi.org/10.1179/026708304X4367. Acesso em: 04 de abril de 2024.
TEIXEIRA, Ricardo Luiz Perez et al. The effects of niobium on the bioactivity of Ni-Ti-Al-Nb shape memory alloys. Archives of Metallurgy and Materials, Varsóvia, v. 66, n. 2, 2021. Disponível em: https://www.imim.pl/files/archiwum/Vol2_2021/12.pdf. Acesso em: 04 de abril de 2024.
TEIXEIRA, R. L. P.; SILVA, P. C. D. Advancing Metallic Biomaterials for Biomedical Implants: A Comprehensive Integrative Review. Revista de Gestão Social e Ambiental, São Paulo, v. 18, n. 5, p. e05255, 2024. DOI: 10.24857/rgsa.v18n5-036. Disponível em: https://rgsa.emnuvens.com.br/rgsa/article/view/5255. Acesso em: 04 de abril de 2024.
TEIXEIRA, R.L.P.; LACERDA, J.C. DE; FLORENCIO, K.C.; SILVA, S.N. DA; HENRIQUES, A.B. TRIP effect produced by cold rolling of austenitic stainless steel AISI 316L. Journal of Materials Science, Berlim, v. 58, p. 3334-3345, 2023. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s10853-023-08235-7. Acesso em: 04 de abril de 2024.
TEIXEIRA, Ricardo Luiz Perez; GODOY, Geralda Cristina Durães de; PEREIRA, Marivalda de Magalhães. Calcium phosphate formation on alkali-treated titanium alloy and stainless steel. Materials Research, São Carlos, v. 7, p. 299-303, 2004. Disponível em: https://doi.org/10.1590/S1516-14392004000200013. Acesso em: 04 de abril de 2024.
X'PERT QUANTIFY. Quantitative phase analysis software for X-ray diffraction applications. Leyweg. 2024. Disponível em: https://www.malvernpanalytical.com/en/assets/Quantify_brochure_tcm50-52027.pdf, 2024. Acesso em: 04 de abril de 2024.
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