Abstract Samples of hyperduplex stainless steels were produced experimentally and exposed to different conventional annealing heat treatments in order to obtain the microstructural balance of 50% ferrite and 50% austenite. To differentiate the ferrite and austenite from any secondary phase, selective etching was used and quantitative metallography was performed to measure the percentage of phases. Results showed that conventional annealing heat treatments promote the transformation from ferrite to sigma phase and secondary austenite, suggesting a higher occurrence of sigma phase in the experimental hyperduplex alloys compared to other duplex alloys due to the superior content of chromium and molybdenum. On the other hand, a balanced microstructure free of secondary phases was accomplished increasing the temperature of the annealing heat treatment, which allowed the transformation of ferrite into austenite during cooling.

Resumen Muestras de acero inoxidable hiperdúplex fueron fabricadas experimentalmente y sometidas a diferentes tratamientos térmicos de recocido para obtener el balance microestructural de 50% ferrita y 50% austenita. Para diferenciar a la ferrita y austenita de fases secundarias, se utilizó un ataque selectivo y se cuantificó el porcentaje de fases mediante metalografía cuantitativa. Los resultados mostraron que los tratamientos térmicos convencionales promueven la transformación de la ferrita a fase sigma y austenita secundaria, sugiriendo una mayor susceptibilidad a la formación de fase sigma en las aleaciones hiperdúplex en comparación con las aleaciones dúplex debido al alto contenido de cromo y molibdeno. Para obtener la microestructura balanceada de ferrita y austenita, se aplicó un tratamiento térmico a mayor temperatura, lo que permitió la transformación de ferrita y austenita sin la formación de fases secundarias.

Abstract This work focuses on the identification of secondary phases in a superduplex stainless steel multipass welding performed by means of the GMAW process using two filler metals, one of the duplex type and the other of the superduplex type. To identify the secondary phases in the welding metal and the heat affected zone, the samples were analyzed by optical microscopy. The results showed a considerable formation of sigma phase in the welding metal in both samples, making evident the total consumption of ferrite. On the other hand, the heat affected zone corresponding to the superduplex-type filler metal, presents a remarkable sensitization, probably due to the occurrence of chromium nitrides in the center of the ferrite grains while the heat affected zone corresponding to the duplex-type filler metal depicts a more balanced microstructure of ferrite, austenite and secondary austenite.

Resumen Este trabajo se centra en la identificación de las fases secundarias en una soldadura multipasos de acero inoxidable superdúplex realizada mediante el proceso GMAW, empleando dos metales de aporte, uno de tipo dúplex y el otro de tipo superdúplex. Para identificar las fases secundarias en el metal de soldadura y la zona afectada térmicamente, las muestras se analizaron por microscopía óptica. Los resultados mostraron una formación considerable de fase sigma en el metal de soldadura en ambas muestras, haciendo evidente el consumo total de la fase ferrita. Por otra parte, la zona afectada térmicamente correspondiente a la unión con metal de aporte del tipo superdúplex, presenta una sensibilización notable probablemente debido a la incurrencia de nitruros de cromo en el centro del grano ferrítico, mientras que la zona afectada térmicamente que corresponde a la unión con el metal de aporte del tipo dúplex, presenta una microestructura más equilibrada de ferrita, austenita y austenita secundaria.

The microstructure of the root pass in a superduplex stainless steel multipass welding was investigated.Results showed that the welding metal has an austenite matrix with particles of sigma phase formed in the ferrite/austenite interface and intragranularly.Eventhough the filler metal is intended to keep the phase balance after welding,the welding metal presented a considerable decrease in the ferrite content and a high proportion of sigma phase. Despite the exposition to thermal cycles on every pass, the heat affected zone presented a microstructure consisting of ferrite and austenite with a small proportion of sigma phase.Therefore,the thermal cycles of every welding pass allowed the decomposition of ferrite into austenite and sigma phase in points close to the heat source, changing the final microstructure.

Hot cracking in ferritic stainless steel welds, has limited their industrial application despite the good corrosion resistance in aggressive environments and low cost. Generally, the fabrication and joining of components for any application involve the welding processes, for this reason hot cracking must be overcome in order to produce sound welds. The aim of this study was to analyze the relationship between GTAW process and metallurgical phenomenon associated to hot cracking through circular patch test and experimental design relating welding speed and heat input. Results showed the incidence of hot cracking when the material solidifies as straight, long columnar grains due to the high welding speed, promoting a stress concentrator that is also linked to the formation of austenite. On the other hand, at slow welding speed and low heat input curved grains are result of the solidification, which decreased the hot cracking susceptibility.

El agrietamiento en caliente en uniones soldadas de aceros inoxidables ferríticos ha sido una de las limitantes para su aplicación industrial a pesar del bajo costo y de su elevada resistencia a la corrosión en ambientes agresivos. Generalmente, el uso de los procesos de soldadura es primordial para fabricar o unir componentes en cualquiera de sus aplicaciones, por lo que el agrietamiento en caliente debe ser evitado para lograr un comportamiento óptimo en servicio. Este trabajo, se enfocó en analizar la relación de las variables de soldadura del proceso GTAW y los fenómenos metalúrgicos asociados al agrietamiento en caliente empleando el ensayo de parche circular de soldadura bajo un diseño de experimentos en función de la velocidad de avance y el aporte térmico. Los resultados mostraron una incidencia de agrietamiento en caliente cuando los granos columnares presentan una morfología recta y alargada teniendo una velocidad de avance alta, generándose una concentración de esfuerzos que combinado con el mecanismo de formación de austenita, promueven el origen de la grieta en los bordes de grano. Contrariamente, con una velocidad de avance baja y bajo aporte térmico, las uniones soldadas presentaron granos solidificados en forma curva, lo cual disminuye la susceptibilidad de agrietamiento en el material.

The application of mini implants as a temporary anchorage device in orthodontics is a new technique that allows the movement of teeth in an efficient and predictable way. Although they have started to be used in Germany, Japan and South Korea, there is still the need to analyze and diffuse the advantages this procedure can offer over the traditional techniques. The objective of this research work was to analyze the integrity of Ti-6Al-4V mini implants temporary employed for 4 months on three patients as an anchorage device. The mini implants were analyzed by means of electron scanning microscopy in order to determine superficial and microstructural changes as well as the interaction with human tissue. Results showed the presence of wear on the thread zone caused during the insertion into the maxilar bone. The adherence of organic tissue was also observed on two mini impplants.

El uso de mini implantes como sistema de anclaje temporal en ortodoncia, es una técnica relativamente nueva que permite el movimiento de los dientes de una manera eficiente y predecible. A pesar de que se han empezado a utilizar en diversos países como Alemania, Japón y Corea del Sur, aún existe la necesidad de analizar y dar a conocer las ventajas de este procedimiento sobre los tratamientos tradicionales. En este trabajo se analizó la integridad de mini implantes fabricados de una aleación de titanio tipo Ti-6Al-4V empleados temporalmente por 4 meses en tres pacientes como anclaje ortodóncico. Los mini implantes se analizaron mediante microscopía electrónica de barrido para determinar cambios superficiales, microestructurales y su interacción con el tejido humano. Los resultados mostraron la presencia de desgaste en la zona de la rosca causado durante la inserción al hueso maxilar y la adherencia de tejido orgánico en dos de los mini implantes.

This work investigates the effect of thermal cycling on the microstructure of a stainless steel superduplex, specifically on the sigma phase formation. The examined thermal cycles are similar to those produced in the heat affected zone of stainless steel when applying GTAW welding process. The temperatures and residence time for the cycle was determined using a typical thermal model of temperature distribution. The application of thermal cycles shows the microstructural evolution of steel in the range of 475ºC to 1100ºC with a short heating time and determines the temperature of formation and disolution of the sigma phase, and its maximum temperature of formation. The formation mechanism and chemical composition of the sigma phase is also examined.

Este trabajo investiga el efecto de los ciclos térmicos sobre la microestructura de un acero inoxidable superdúplex específicamente sobre la formación de fase sigma. Los ciclos térmicos examinados son similares a los que se producen en la zona afectada térmicamente del acero inoxidable cuando se aplica el proceso de soldadura GTAW. Las temperaturas y tiempo de permanencia para el ciclo térmico se determinan usando un modelo de distribución de temperatura típico. La aplicación de los ciclos térmicos permite conocer la evolución microestructural del acero en el rango de 475ºC a 1100ºC con un tiempo corto de calentamiento y determinar la temperatura de formación y disolución de la fase sigma, pasando por su temperatura de máxima formación. Se examina la formación preferencial y la composición química de la fase sigma.