Gram-negative bacteria use N-acyl homoserine lactones (AHLs) to sense population density and regulate gene expression, including virulent phenotypes. The quorum-quenching AHL lactonase from Bacillus thuringiensis cleaves the lactone ring of AHLs, disabling this mode of gene regulation. Despite the potential applications of this enzyme as an antibacterial weapon, little was known about it's lactone ring-opening mechanism. As a member of the metallo-beta-lactamase superfamily, AHL lactonase requires two divalent metal ions for catalysis. NMR experiments confirm that these metal ions are also involved in proper enzyme folding. The chemical mechanism of ring opening was explored using isotope incorporation studies, and hydrolysis was determined to proceed via a nucleophilic attack by a solvent-derived hydroxide at the carbonyl of the lactone ring. A transient, kinetically significant metal-leaving group interaction was detected in steady-state kinetic assays with AHL lactonase containing alternative divalent metal ions hydrolyzing a sulfur-containing substrate. High-resolution crystal structures implicated two residues in substrate binding and hydrolysis, Tyr194 and Asp108. Site-directed mutagenesis of these residues followed by steady-state kinetic studies with wild-type and mutant enzymes hydrolyzing a spectrum of AHL substrates revealed that mutations Y194F and D108N significantly affect catalysis. Combining these results allows the proposal of a detailed hydrolytic mechanism. The binding site for the N-acyl hydrophobic moiety was probed using steady-state kinetics with a variety of naturally occurring and non-natural AHL substrates, and these studies indicate that AHL lactonase will accept a broad range of homoserine lactone containing substrates. Crystal structures with AHL substrates and non-hydrolyzable analogs reveal two distinct binding sites for this N-acyl group. Based on the ability of this enzyme to accommodate a variety of substrates, AHL lactonase was shown to have the ability to quench quorum sensing regulated by a newly discovered class of homoserine lactone signal molecules possessing an N-aryl group using a bioassay. Steady-state kinetic studies confirm that this class of signal molecules are indeed substrates for AHL lactonase. / text

To understand protein stability and the mechanism of protein folding, it is essential that we gain a better understanding of the ensemble of conformations that make up the denatured state of a protein. The primary goal of the research described here was to see what we might learn about the denatured state using fluorescence. To this end, tryptophan was introduced at five sites in Ribonuclease Sa (RNase Sa): D1W, Y52W, Y55W, T76W, and Y81W. The fluorescent properties of the denatured states of these five proteins were studied and compared to the fluorescent properties of eight model compounds: N-acetyl-tryptophan-amide (NATA), N-acetyl-Ala-Trp-Ala-amide (AWA), N-acetyl-Ala-Ala-Trp-Ala-Ala-amide (AAWAA), and five pentapeptides based on the sequence around the original tryptophan substitutions in RNase Sa. Regardless of the denaturant, λmax for the proteins and model compounds differed very little, 349.3 ± 1.2 nm. However, significant differences were observed in the fluorescence intensity at λmax (IF), suggesting that IF is more sensitive to the immediate environment than λmax. The differences in IF are due in part to quenching by neighboring side chains. More importantly, IF was always significantly greater in the protein than in its corresponding pentapeptide, indicating that the protein exerts an effect on the tryptophan, which cannot be mimicked by the pentapeptide models. Acrylamide and iodide quenching experiments were also performed on the model compounds and proteins. Significant differences in the Stern-Volmer quenching constant (KSV) were also observed between the proteins and between the proteins and their corresponding pentapeptides. Importantly, the KSV for the protein was always less than in its corresponding pentapeptide. These data along with the IF data show that non-local structure in the unfolded state influences tryptophan fluorescence and accessibility. In summary, these and our other studies show that fluorescence can be used to gain a better understanding of the denatured states of proteins.

<p>Abstract</p><p> Hfq is a pleiotropic posttranscriptional regulator and RNA chaperone that facilitates annealing of trans-encoded sRNA/mRNA pairs. It regulates many different cellular pathways including environmental stress responses, quorum sensing, virulence and maintenance of membrane integrity. Hfq is a member of the Sm/LSm family and forms a homohexamer that has two faces, termed proximal and distal. Hfq preferentially binds A/U rich regions that are near stem loop structures. Crystal structures have shown that poly-A sequences tend to bind the distal face while poly-U sequences bind the proximal face. Currently crystal structures reveal the binding mechanisms for short RNA sequences however; physiologically relevant RNA sequences are typically longer and more structured. To study how these more complex RNA sequences interact with Hfq, a tryptophan fluorescence quenching (TFQ) assay has been developed. Here it is presented that TFQ can correctly identify the binding face for two control sequences, A15 and U6, using the E. coli, S. aureus and L. monocytogenes Hfq homologues. Using fluorescence anisotropy and crystallography it is observed that Trp mutants necessary for TFQ may affect binding to some degree but do not affect the overall structure or RNA binding function of Hfq. TFQ is then used to examine the distal face binding motifs for both Gram-negative (E. coli) and Gram-positive (S. aureus/L. monocytogenes) Hfq, (A-R-N)n and (R-L)n respectively. Using sequences that either fulfilled just (A-R-N)n or both (A-R-N)n and (A-A-N)n motifs it is shown that the distal face motif for Gram-negative Hfq is the more specific (A-A-N)n motif. Using sequences that either fulfilled just (R-L)n or both (R-L)n and (A-L)n motifs it is shown that the Gram-positive distal face motif can be redefined to the (A-L)n motif. Finally TFQ is used to explore autoregulation of E. coli hfq. Two identified binding sites located in the 5'UTR of hfq mRNA, site A and site B, were used for TFQ, along with a longer RNA sequence that contains both sites and their native linker, 5' UTR. TFQ illustrates that the individual sites and the 5' UTR are capable of binding both faces. Each site appears to prefer binding to one face over the other, suggesting a model for hfq 5' UTR mRNA binding to Hfq where either one or two hfq mRNA bind a single Hfq hexamer. In conclusion, TFQ is a straightforward method for analyzing how RNA sequences interact with Hfq that can be utilized to study how longer, physiologically relevant RNA sequences bind Hfq.</p> / Dissertation

In this thesis the finite element computer code QUEANA simulating the quenching of axisymetric parts and determining the residual stress state was improved by adding pre- and post-processors. The code was further verified by additional numerical experiments and comparison of the results with commercial software &ldquo / MARC&rdquo / . The possible applications of this code are optimization of industrial quenching processes by controlling the evolution of internal stresses and dimensional changes.

CARVALHO, Fabrício Eulálio Leite. Chloroplast redox metabolism and npq regulation in arabidopsis and rice exposed to excessive light: new insights into psii photoprotection mechanisms. 2016. 171 f. Tese (Doutorado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Aline Mendes (alinemendes.ufc@gmail.com) on 2016-08-22T20:11:28Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_felcarvalho.pdf: 30686669 bytes, checksum: 85dc625a7c251e2887eb83f7896091be (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-08-23T18:27:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_felcarvalho.pdf: 30686669 bytes, checksum: 85dc625a7c251e2887eb83f7896091be (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-23T18:27:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_felcarvalho.pdf: 30686669 bytes, checksum: 85dc625a7c251e2887eb83f7896091be (MD5) Previous issue date: 2016 / Plants are sessile organisms, which evolved from aquatic environment to land. This crucial change in habitat opened a new word of resources, but also generated numerous adaptive challenges. Among these defies, sustain photosynthesis under an excessive light environment consist in one of the most important adverse factors to be overcame by plants. Excessive light is defined as the light absorbed by plants, which exceeds their photosynthetic capacity. Under such conditions, the over-accumulation of oxygen reactive species (ROS) could lead to impairment on photosystem two reaction centers (RCII), generating photoinhibition and affecting negatively crop productivity. In this sense, the development of photoprotective mechanisms was essential for plants surviving. Among such mechanisms, non-photochemical quenching (NPQ) and antioxidative metabolism have been intensively studied. However, the real importance of such photoprotective mechanisms and the possible integrative processes which connect NPQ and redox metabolism still not totally understood. The present study addressed to comprehend the integrative mechanisms underlying NPQ and antioxidative processes in two different plants species: one classic plant model (Arabidopsis thaliana) and one important crop model (Oryza sativa). In order to reach such objectives, first was employed new fluorimetric-based methodologies related to photoinhibition quantification, involving photochemical quenching measured in the dark subsequently illumination (qPd) and the fraction of NPQ formed which was related to photoprotection (pNPQ). The use of this methodology was well succeed with A.Thaliana plants under an important physiological problem: light tolerance during plant ontogenesis. The importance of ROS accumulation during less tolerant developmental phases (juvenile and senescent) and chlorophyll concentrations were discussed. Subsequently, the mechanisms underlying pNPQ formation were investigated in the same model, which revealed the importance of combined adjustments in PsbS protein expression, delta pH formation and zeaxanthin/violaxanthin pigment contents for phototolerance during A. thaliana ontogenesis. The importance of total xanthophyll pool in pNPQ generation was evaluated. Finally, the current study attempted to employ the methodology involving qPd in a crop model (rice) knockdown for thylakoidal ascorbate peroxidase isoform (APX8 proteins; apx8 = transformed plants). The data revealed new importance for APX8, which were more sensitive to light, specially under moderate growth light (400 µmol m-2 s-1) compared with non-transformed (NT). Transformed apx8 plants accumulated less chlorophyll, over-accumulated H2O2 and presented impairment on thermal component of NPQ (qE) formation. Under high light intensities growth conditions (4 days), apx8 plants activated compensatory mechanisms which were probably effective as photoprotective mechanism. / Plantas são organismos sésseis e por sua natureza precisaram desenvolver diversos mecanismos ligados a maximização da utilização dos recursos primordiais disponíveis para sua sobrevivência nas mais diversas condições ambientais. Em condições ambientais ótimas de crescimento, a intensidade de energia absorvida a partir da luz incidente equivale a demanda energética exercida pela atividade metabólica circunstancial da planta. Entretanto, na quase totalidade dos casos, tais condições não existem na natureza. O excesso de luz é caracterizado por uma condição ambiental na qual o organismo vegetal é submetido a uma quantidade de energia luminosa mais alta do que a capacidade de utilização nas reações bioquímicas que compõem o metabolismo celular necessário para o crescimento normal do indivíduo. Sendo assim, o excesso de luz pode ser consequência de altas intensidades de luz incidente ou devido a restrições nas reações de consumo de poder redutor, especialmente assimilação de CO2. Portanto, plantas submetidas a estresse salino por exemplo, o qual está muitas vezes associado a uma restrição de natureza estomática, podem apresentar estresse de excesso de luz, mesmo sob intensidades moderadas de luz incidente. A energia excedente pode aumentar a probabilidade da ocorrência de reações colaterais tais como a formação das espécies reativas de oxigênio (EROS). Essas moléculas de alta reatividade podem gerar diversos efeitos negativos para o funcionamento celular, incluindo desnaturação de proteínas, peroxidarão lipídica de membranas e fotoinibição da atividade do fotossistema II (PSII). A ocorrência de fotoinibição é extremamente negativa para o crescimento e desenvolvimento vegetal, afetando a produção de alimentos global. Entretanto, pressões evolutivas causadas pela seleção natural conduziram ao aparecimento de diversos mecanismos de proteção fotooxidativa. Entre as respostas de fotoproteção acionadas em vegetais, duas merecem especial destaque: a dissipação de energia na forma de calor (componente qE do quenching não-fotoquímico - NPQ) e a modulação da expressão de genes ligados a rotas de síntese de antioxidantes enzimáticos e não enzimáticos. Em uma perspectiva sistêmica, entretanto, nenhuma dessas respostas ocorre de maneira isolada em uma célula vegetal. Contrariamente, esses mecanismos interagem de maneira contínua e interdependente, partilhando substratos e rotas de sinalização, e, deste modo, conduzindo à aclimatação da planta às condições de excesso de luz. O presente estudo de doutorado objetivou primariamente aprofundar os conhecimentos existentes acerca dos papéis do NPQ na fotoproteção de plantas. Com esse intuito, plantas modelo da espécie Arabidopsis thaliana foram utilizadas para entender as dinâmicas fotossintéticas em resposta ao excesso de luz. Uma metodologia pioneira para a detecção de fotoinibição, baseada em técnicas de fluorimetria da clorofila a relacionadas à quantificação do quenching fotoquímico medido no escuro, subsequente a um período de iluminação (qPd) foi utilizada. Essa metodologia permite a quantificação dos primeiros indícios de fechamento permanente dos centros de reação do PSII (RCII) e possibilita a quantificação da fração de NPQ que de fato contribui para a fotoproteção (pNPQ). Plantas de Arabidopsis de diferentes idades foram utilizadas, objetivando-se a aplicação da metodologia em um problema fisiológico relevante. Os resultados obtidos nesse estudo são apresentados no capítulo 2 do pressente trabalho e evidenciam que: a) plantas de Arabidopsis apresentam maior susceptibilidade a fotoinibição nas fases juvenil e senescente da ontogênese, b) a fotoproteção foi positivamente associada com a maior eficiência de formação do pNPQ e conteúdo total de clorofilas; c) a maior susceptibilidade a fotoinibição foi coincidiu com acúmulo de EROS nas fases juvenil e senescente e d) o uso da técnica baseada no qPd foi bem sucedido, evidenciando o potencial para futuras aplicações em outros contextos fisiológicos. Posteriormente, buscou-se um maior entendimento acerca dos mecanismos inerentes ao parâmetro pNPQ. Utilizou-se uma abordagem simplificada consistindo em apenas três fases ontogenéticas de plantas de Arabidopsis no intuito de investigar os processos de conhecido envolvimento com a formação do qE, ΔpH, relação violoxantina/zeaxantina e quantidade da proteína PsbS. Esses dados estão relacionados no capítulo 3 do presente trabalho e evidenciam que: a) plantas senescentes e juvenis apresentam menor quantidade de PsbS e formação de ΔpH respectivamente em comparação a plantas maduras, b) as plantas maduras apresentam maior quantidade de pigmentos xantofilas, o que em combinação com maiores níveis de clorofila reportados anteriormente podem explicar uma maior eficiência e potencial na formação de qE, o qual estaria intimamente ligado ao pNPQ. Finalmente, o presente trabalho de doutorado buscou a aplicação dos conhecimentos gerados acerca das novas técnicas de detecção da fotoinibição e pNPQ em uma planta modelo de interesse agronômico, arroz (Oryza sativa). Objetivando-se investigar a relação das EROS com os processos de fotoproteção associados ao pNPQ, plantas de arroz silenciadas por meio de RNAi para a expressão das APX de tilacóides (APX8) foram empregadas. Os resultados obtidos nesses estudos se encontram no capítulo 4 da presente tese e evidenciam que: a) em luz moderada, plantas silenciadas (apx8) apresentam maior susceptibilidade a fotoinibição associada a menor acúmulo de biomassa e menor produtividade, b) essas características das plantas apx8 provavelmente estiveram ligadas a menor eficiência de formação de pNPQ e qE, c) as diferenças relacionadas ao pNPQ provavelmente estiveram associadas com menor conteúdo de clorofilas e acúmulo de EROS nas plantas apx8, evidenciando novamente a importância desses fatores com a capacidade de fotoproteção em plantas e d) em condições de aclimatação ao excesso de luz, a ausência da APX8 é compensada por outras peroxidases, levando a redução nos níveis de EROS e provavelmente recuperação dos níveis de clorofila, que levam a uma recuperação do fenótipo evidenciado em luz moderada.Conclui-se com a presente tese que o uso das metodologias relacionadas a determinação do qPd para estudos de integridade dos RCII foi eficaz para duas espécies distintas, Arabidopsis thaliana e Oryza sativa. Adicionalmente, os resultados indicam que a eficiência de formação do pNPQ parece ser um fator determinante para a capacidade de fotoproteção, que por sua vez é dependente do conteúdo de pigmentos fotossintéticos, especialmente clorofila e carotenoides, assim como eficiência do metabolismo antioxidativo. Essas relações são primeiramente descritas no presente trabalho de doutorado e apresentam potencial de aplicação futura em estudos envolvendo obtenção de plantas mais tolerantes ao excesso de luz. Tais condições de excesso de luz são recorrentes em diversas regiões do mundo, mas especialmente importantes em regiões do semiárido do nordeste do Brasil, onde se encontram em combinação com outros fatores de estresse abiótico, tais como seca e alta salinidade do solo. Espera-se com essas descobertas, contribuir para o conhecimento científico da área de bioquímica vegetal e, posteriormente, possibilitar sua aplicação em âmbito do desenvolvimento agrícola regional.

[pt] Neste trabalho foram estudadas as modificações na resistência à fratura do aço grau R4, largamente adotado na fabricação de componentes estruturais para sistemas de ancoragem de unidades offshore, através de variações microestruturais. Após a fabricação industrial de elos de amarras, corpos de prova para ensaios de tração e CTOD foram usinados do material. A primeira etapa do procedimento experimental consistiu em tratamentos térmicos de têmpera e revenido, com diferentes temperaturas de austenitização (860, 880, 900, 920 e 940(graus)C) e mantendo-se fixa a temperatura de revenido (680(graus)C). Com base nos resultados de CTOD de carga máxima apresentados pelo material, passou-se para a segunda etapa experimental, na qual foi adotada a temperatura de austenitização admitida como ótima na primeira etapa (900(graus)C) e variando-se as temperaturas de revenido (650, 660, 670, 680, 690 e 700(graus)C). Na primeira etapa, os resultados demonstraram que, com o aumento da temperatura de austenitização (860, 880 e 900(graus)C), houve um aumento da resistência à fratura do material. No entanto, os valores praticamente não variaram a partir das temperaturas mais altas (920 e 940(graus)C). Na segunda etapa, os valores do CTOD aumentaram com o aumento da temperatura de revenido, atingindo um valor máximo a 680 (graus)C. Para temperaturas superiores (690 e 700(graus)C) a tenacidade do material sofreu uma pequena redução. As variações da tenacidade do aço grau R4, em ambas as etapas experimentais, foram associadas com as microestruturas obtidas nos respectivos tratamentos térmicos. / [en] A study has been made concerning changes in the fracture resistance of the grade R4 steel, largely used for manufacturing offshore mooring structural components, due to microstrutural variations. After the industrial manufacturing of chain links, specimens for tensile and CTOD tests were machined from the material. The first part of the experimental procedure was related to quenching and tempering heat treatments making use of different austenizing temperatures (860, 880, 900, 920 and 940(Degrees)C) and tempering at a given temperature (680(Degrees)C). On the basis of the CTOD at the maximum load presented by the material, the second experimental part was started, in which the optimal austenitizing temperature obtained in the first part (900(Degrees)C) was adopted and different tempering temperatures (650, 660, 670, 680, 690 and 700(Degrees)C) were selected. According to the CTOD testing carried out during the first experimental part, the fracture resistance of the material has increased when increasing the austenitizing temperature (860, 880 and 900(Degrees)C). However, the material`s toughness did not change significantly when quenching from the highest temperatures (920 and 940(Degrees)C). In the second experimental part, the CTOD values increased when increasing the tempering temperature, reaching a maximum value for 680(Degrees)C. Concerning the highest temperatures (690 and 700(Degrees) C) the fracture resistance of the material presented a slight reduction. The changes in the fracture resistance of the grade R4 steel, in both experimental parts, were associated with the microstrutural characteristics of the heat treatments.

Um novo ciclo de tratamento térmico denominado como têmpera e partição vem sendo desenvolvido em aços com elevados teores de silício, como rota para obtenção de estruturas com frações consideráveis de austenia retida. Essa rota de tratamento m térmico consiste em realizar uma têmpera temperaturas intermediárias entre Ms e Mf, seguido de um reaquecimento com manutenção em patamares isotérmicos por certos intervalos de tempo, objetivando estabilizar a austenita remanescente através da partição do carbono a partir da martensita supersaturada. No presente trabalho, duas ligas de ferros fundidos nodulares convencionais, com diferentes teores de silício e manganês, foram submetidas a ciclos de têmpera e partição. As amostras foram austenitizadas a 900°C por duas horas. Uma das ligas foi temperada em óleo a 160°C e a outra a 170°C por 2 minutos. Imediatamente após a têmpera as amostras foram reaquecidas em temperaturas entre 300 e 450°C por intervalos de tempo que variaram entre 2 e 180 minutos. A caracterização microestrutural foi realizada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios x. A caracterização mecânica foi feita através de ensaios de energia absorvida ao impacto, dureza HRC e ensaios de tração. A caracterização microestrutural evidenciou que os ciclos de têmpera e partição são viáveis na obtenção de frações consideráveis de austenita retida nos ferros fundidos nodulares. A caracterização mecânica evidenciou que foi possível obter boas combinações de energia absorvida ao impacto, resistência à tração e alongamento. Em todas as condições testadas é possível perceber uma janela de processo bem definida caracterizada por valores crescentes das propriedades mecânicas nos primeiros minutos do ciclo de partição e que decrescem após certo intervalo de tempo. O conjunto de propriedades mecânicas obtidas através dessa rota de tratamentos térmicos indica que os ferros fundidos nodulares submetidos ao ciclo de têmpera e partição podem se constituir como alternativa tecnológica para aplicações comerciais nas quais os ferros fundidos nodulares austemperados já são materiais consolidados. / A new heat treatment cycle known as quenching and partitioning has been developed in commercial steel alloys containing silicon as a way to obtain structures with controlled fractions of retained austenite. This heat treatment cycle consists in performing a quenching in temperatures between Ms and Mf, followed by a reheating with isothermal holding by different time intervals. The aim of this cycle is to achieve the austenite stabilization by diffusion of carbon from the supersaturated plates of martensite. In this work, two conventional ductile cast iron alloys, with two different contents of silicon and manganese were heat-treated in quenching and partitioning cycle. The samples were austenitized at 900°C for two hours, followed by quenching in oil at 160° C and 170° C for two minutes. Immediately after quenching, the samples were reheated at temperatures between 300 and 450°C for time intervals between 2 and 180 minutes. The microstructural characterization was performed using electronic microscopy (SEM) and x-ray diffraction. The mechanical characterization was performed using impact tests, hardness and tensile strength tests. The microstructural characterization showed that the cycles of quenching and partitioning are viable to obtain considerable fractions of retained austenite in nodular cast by this heat treatment route. The mechanical characterization showed that it was possible to obtain good combinations of energy absorbed in the impact, tensile strength and elongation. In all tested conditions was possible to perceive a well-defined process window characterized by increasing values of mechanical properties in the first minutes of the partitioning step, and decrease after certain time intervals. The set of mechanical properties obtained by this route of heat treatments indicates that nodular cast iron subjected to tempering and partitioning cycle can be constituted as an alternative technology for commercial applications in which austempered ductile irons are already consolidated materials.

Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T16:02:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcomini_JoseBenedito_M.pdf: 10388005 bytes, checksum: e970602f47c86edad59a5fdbb89fd097 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo caracterizar e analisar o fenômeno da fragilização da martensita revenida no aço SAE 5160H, por meio de ensaios metalográficos, mecânicos, microscopia eletrônica de varredura e difratometria de raios-x. Corpos-de-prova do aço supracitado, laminado, foram austenitizados em duas temperaturas: 800ºC e 1050ºC, temperados em óleo a 80ºC, para obtenção de austenita retida e posteriormente, revenidos em 280ºC, 350ºC e 420ºC. Foram caracterizadas a microestrutura, as propriedades mecânicas e o micromecanismo de fratura em amostras nas condições laminado, temperado e temperado e revenido. Foi detectada a fragilização a 350ºC, temperatura na qual foi observada menor energia no ensaio de impacto, para ambas as temperaturas de austenitização, 800ºC e 1050ºC, em concordância com a literatura, porém com um micromecanismo de fratura misto: intergranular e alveolar, para a temperatura de austenitização de 1050ºC e micromecanismo intergranular para a temperatura de austenitização de 800ºC, como mostram as análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi estudada, também a decomposição da austenita retida por análise de difração de raios-x nas amostras, nas varias condições cujos resultados mostram concordância com o previsto na literatura. Foi feita a análise por espectro de energia dispersiva (EDS acoplado ao MEV), com o intuito de verificar a influência de elementos como S e P neste fenômeno, porém, não foi detectada a presença destes elementos na superfície de fratura, por este método. Foi observado que existe uma concorrência de mecanismos para a fragilização da martensita revenida no aço SAE 5160H e que o fenômeno apresenta-se com maior intensidade para temperatura de austenitização mais alta. / Abstract: The purpose of this work is the characterization and analysis of tempered martensite embrittlement phenomena in SAE 5160 steel using metallographic and mechanical tests, scanning electron microscopy and X-Ray diffraction. The rolled SAE 5160 H steel samples were austenitized in two temperatures: 800ºC and 1050ºC, quenched in oil at 80ºC, to obtain retained austenite and tempered in three different temperatures: 280ºC, 350ºC and 420ºC. Mechanical properties, microstructure and fracture mechanism were analyzed in samples in the conditions: as rolled, quenched and quenched and tempered. The 350ºC tempered martensite embrittlement was detected by impact tests according to the references with an intergranular and dimples fracture mechanism for surface fracture of samples austenitized at 1050ºC and intergranular fracture mechanism for fracture surface of samples austenitized at 800ºC, as showed by scanning electron microscopy (SEM) analysis. The retained austenite decomposition was studied by X-Ray diffraction in all conditions samples and the behavior is in accordance with references. The X-Ray energy dispersive spectrum (EDS) was performed to study the influence of impurities like S and P in this phenomenon but no impurities were detected in fracture surface, by this method. It was observed that some mechanisms contribute to tempered martensite embrittlement in 5160H steel and the effects of this phenomenon are enhanced for higher austenitizing temperature. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Grandes partes dos estudos disponíveis na literatura sobre o comportamento dos materiais com microestruturas martensítica e bainítica relatam que a microestrutura bainítica, comparativamente à martensita revenida, promove melhores propriedades de impacto. No presente trabalho foi proposto o estudo de comportamento ao impacto de aços SAE 4140 e SAE 01 (VND) sob diferentes condições de tratamento térmico. Ao todo foram feitos 57 corpos de prova CHARPY para cada tipo de aço divididos em 3 lotes que foram então: temperados e revenidos, com e sem banho criogênico e austemperados. A dureza final após tratamento térmico foi similar nos diferentes tratamentos térmicos. Os resultados obtidos para os dois tipos de aço mostram que os corpos de provas que passaram pelo tratamento térmico de têmpera, revenido e banho criogênico apresentaram melhor tenacidade ao impacto. / Studies available in the literature about bainitic and martensitic microstructure report that bainitic microstructure compared to tempered martensite has better impact properties. In present work has proposed the study of the impact performance of steel SAE 4140 and SAE 01 (VND) under different conditions of heat treatment. A total 57 CHARPY specimens were divided in 3 sets, which were quenched and tempered, with and without cryogenic bath and austempered. The final hardness after heat treatment was similar in the different heat treatments. The results obtained for the two tipes of steel showed better impact performance for samples submitted to quenching tempering and cryogenie bath.

Zirconium alloys are widely used by the nuclear industry as fuel cladding and structural materials. Many physical and metallurgical properties of zirconium alloys, that are important for their performance in nuclear reactors, are affected by crystallographic texture due to the strong anisotropy of individual crystals. Irradiation assisted growth is one example. Zirconium crystals deform anisotropically under irradiation, which in the presence of strong textures (like the ones observed in cold-rolled sheet) causes undesirable deformation of components during service. For this reason, the nuclear industry is interested in developing thermomechanical processes that produce random textures, taking advantage of the allotropic phase transformation undergone by zirconium, from the low temperature hcp alpha-phase to the high temperature bcc beta-phase. One of these processes is beta-quenching, which has showed certain success in weakening strong rolling textures. However, there is no consensus about the fundamental mechanisms involved.The aim of this work is to study the evolution of the texture of the zirconium alloy Zircaloy-2 during beta-quenching, in order to gain understanding on the mechanisms involved on texture development and evolution during the alpha-to-beta and beta-to-alpha phase transformations. Firstly industrially beta-quenched samples were characterised using well known techniques such as laboratory X-ray diffraction (LXRD) and electron backscatter diffraction (EBSD), which revealed a relationship between peak temperature and the inherited alpha texture. An in situ synchrotron X-ray diffraction (SXRD) experiment provided, for the first time, information of texture evolution of zirconium during rapid changes and at non-ambient conditions. Different peak temperatures and stress/strain conditions were tested. Detailed post mortem EBSD characterisation of samples studied in situ provided insight on the relationship between the microstructure and the texture. Finally, laboratory furnaces were used to beta-quench samples at very high temperature. It was found that there is selection of orientation variants during beta-quenching of zirconium, but while the selection during the alpha-to-beta transformation is almost negligible, depending on the texture evolution of the beta-phase (affected by grain growth and/or plastic deformation), diverse mechanisms of variant selection act during the beta-to-alpha phase transformation. The inherited textures observed result from the combination of these mechanisms. Some of the results of this work can be transferred to other systems such as titanium and the alpha-gamma-alpha phase transformation in steel.