O emprego de compósitos na construção civil, como os de matriz cimentícia e pasta reforçada com fibras, tem se disseminado consideravelmente nos últimos anos. Uma grande variedade de fibras sintéticas, como o polipropileno, tem sido utilizada com sucesso para reforçar compósitos cimentícios. No entanto, o interesse mundial na utilização de produtos com menor impacto ambiental estimula a busca por materiais para substituir fibras sintéticas. As fibras vegetais, biodegradáveis, pode ser ótima alternativa devido à abundância, ao baixo custo, ao menor consumo de energia para sua produção e às propriedades mecânicas apropriadas. Fibra de curauá, planta nativa do estado do Amazonas, com plantações em escala comercial, é usada na fabricação de cordas, cestos ou como reforço em matrizes orgânicas. Suas propriedades mecânicas são semelhantes às de polipropileno. A tecnologia de extrusão é viável nas indústrias de fibrocimento, pois produz compósitos com matriz de alta densidade e ótimo empacotamento, baixa permeabilidade e boa adesão fibra matriz. No entanto, o processo de extrusão bem-sucedido de produtos cimentícios depende principalmente das propriedades reológicas do cimento fresco reforçado com fibras. As fibras vegetais podem promover o sequestro de água e interferir fortemente no escoamento, na coesão e no fluxo de pasta de cimento fresco. A incorporação de fibras vegetais influencia os materiais à base de cimento no estado fresco e afeta propriedades no estado endurecido. Neste contexto, o objetivo da pesquisa é avaliar a influência das fibras de curauá e de polipropileno em propriedades reológicas e em propriedades mecânicas da pasta de cimento fresco. Foram preparadas formulações sem fibras, como referência, e com 1 e 2% de reforço em massa, fibras com comprimento de 6 e 10 mm. Utilizaram-se duas técnicas reológicas: Squeeze flow e reômetro extrusor para analisar o fluxo de pastas cimentícias. Por meio de dados experimentais, como força/deslocamento, e de análise numérica da pressão do reômetro extrusor, foram determinados: tensão inicial de cisalhamento (σ0), limite de cisalhamento (τ0), tensão de escoamento (α) e tensão de cisalhamento (β). As propriedades mecânicas foram determinadas em máquina de ensaio MTS. Módulo de ruptura (MOR), tenacidade à fratura (TFT) e energia de fratura (EF) foram calculados. Os resultados reológicos indicam que a pasta cimentícia reforçada com fibras de curauá apresentou maior força, menor deslocamento e aumento da pressão de extrusão em fibras de curauá em relação às pastas cimentícias reforçadas com fibras de polipropileno. O comprimento das fibras influenciou mais o fluxo da mistura do que o teor de fibra. Compósitos cimentícios reforçados com fibra de polipropileno apresentaram melhores resultados mecânicos de MOR, TFT e EF em relação aos compósitos reforçados com curauá. Após os 200 ciclos de envelhecimento, os resultados mecânicos dos compósitos reforçados com as fibras de curauá diminuíram devido a mineralização das fibras. Os resultados de nanoindentação, como dureza e módulo elástico, aumentaram após os 200 ciclos. As metodologias aplicadas para avaliar o comportamento reológico e mecânico do fibrocimento durante a extrusão facilitará a futura transferência dessa tecnologia ao setor produtivo, com produtos potencialmente de melhor qualidade. / The use of composites in construction, as matrix and paste cement reinforced with fibers, has spread considerably in recent years. A wide variety of synthetic fibers such as polypropylene have been successfully used to reinforce cementitious composites. However, worldwide interest in the use of products with lower environmental impact stimulates the search for materials to replace synthetic fiber. Vegetable fiber, biodegradable, can be a great alternative because of the abundance, low cost, the lowest energy consumption for its production, appropriate mechanical properties. Curauá fiber, native plant from Amazon, with crops on a commercial scale, is used in the manufacture of ropes, baskets or as reinforcement in organic matrix. Its mechanical properties are similar to those of polypropylene. Extrusion technology is feasible in the fibercement industry, because it produces composites with high density matrix and great packaging, low permeability and good adhesion fiber matrix. However, successful extrusion process of cementitious products mainly depends on the rheological properties of fresh cement reinforced with fibers. The vegetable fibers can promote water kidnapping and strongly interfere in the flow, cohesion and fresh cement slurry flow. The incorporation of vegetable fibers influences the based cementitious materials in the fresh state and affects properties in the hardened state. In this context, the objective of the research is to evaluate the influence of curauá and polypropylene fiber in rheological and mechanical properties of fresh cement paste. Formulations without fiber, used as reference, 1 and 2% content by weight of reinforcement, fibers with a length of 6 to 10 mm were prepared. Two rheological techniques were used: Squeeze flow and extruder rheometer to analyze the flow of cement pastes. Through experimental data, as strength/displacement and numerical analysis of the pressure extruder rheometer were determined: yield stress corresponding to zero velocity (σ0), initial shear stress (τ0), effect of the velocity on yield stress (α) and effect of velocity in the shear stress (β). The mechanical properties were determined in MTS testing machine. Modulus of rupture (MOR), fracture toughness (TFT) and fracture energy (EF) were calculated. The rheological results indicate that the cement paste reinforced with curauá fiber showed higher strength, smaller displacement and increased extrusion pressure with curauá fibers compared to cementitious paste reinforced with polypropylene fibers. The length of the fibers influence the flow of the mixture more than the fiber content. Composites reinforced with polypropylene fibers presented higher values of MOR, TFT and EF compared to composites reinforced with curauá fiber. After 200 ageing cycles, the mechanical results of composites reinforced with curauá fibers decreased due to mineralization of the fibers. The nanoindentation results, as hardness and elastic modulus, increased after 200 cycles. The methodologies used to assess the rheological and mechanical behavior of fibercement during extrusion facilitate future transfer of this technology to the productive sector, with potentially higher quality products.

Os aços inoxidáveis têm um amplo campo de aplicação, por ter alta resistência mecânica e à corrosão quando trabalha em temperaturas elevadas. Uma aplicação recorrente é em reatores nucleares, podendo ser utilizado no vaso de pressão e nas estruturas de contenção do reator. O aço inoxidável austenítico foi muito utilizado no núcleo de reatores para revestimento do combustível nuclear. No entanto, foi substituído por uma liga de zircônio denominada zircaloy, em consequência da menor absorção de nêutrons térmicos desta liga. Após o acidente de Three Miles Island o aço inoxidável voltou a ser usado para esta aplicação. Para atenuar a corrosão intergranular, muito característica em aços inoxidáveis austeníticos, utiliza-se elementos estabilizantes como o nióbio. O aço inoxidável AISI 348 é estabilizado com nióbio. Neste trabalho, estudou a soldagem de tubos de AISI 348 e tampões de mesmo material soldados pelo processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) sob diversas condições, procurando-se obter penetração de soldagem de 110 % da espessura do tubo e reforço do cordão de solda inferior a 0,15 mm. As amostras soldadas foram submetidas à caracterização microestrutural com microscopia ótica e microscopia eletrônica, utilizando também a técnica EDS (Espectroscopia de Energia Dispersiva). Foram realizados ensaios mecânicos de tração, fadiga, microdureza Vickers e arrebentamento, como também verificado a susceptibilidade à corrosão intergranular. O cordão de solda passou por ensaios não destrutivos de inspeção visual, dimensional, líquido penetrante, raios X e ensaio de estanqueidade por fuga de gás hélio. A microdureza não apresentou diferenças nas regiões da solda, não sendo possível identificar claramente a zona afetada pelo calor. O arrebentamento ocorreu a uma distância acima de 30 mm do cordão de solda, sendo o resultado considerado aprovado. No ensaio de tração, a ruptura ocorreu no cordão de solda e no metal de base tubo, o local da ruptura dependeu do afastamento lateral do eletrodo em relação à junta soldada. O ensaio de fadiga com corrente de 40 A obteve número de ciclos de 2,14 x 105. Este valor é 50% maior no tempo de vida comparado com amostra de 30 A. No ensaio de corrosão intergranular, as amostras que foram submetidas não apresentaram sensitização no contorno de grão. A análise por EDS identificou áreas com carbonetos oriundos do processo de fabricação do tubo. / Stainless steels have a wide range of applications, since it has high mechanical and corrosion resistance when working at elevated temperatures. A recurring application is in nuclear reactors, can be used in the pressure vessel and the reactor containment structures. The austenitic stainless steel has been widely used in the core reactors for nuclear fuel cladding. However, it was replaced with a zirconium alloy called zircaloy, due to lower thermal neutron absorption of this alloy. After the accident at Three Mile Island stainless steel came to be used for this application. In order to mitigate intergranular corrosion, very characteristic in austenitic stainless steel, is used stabilizing elements such as niobium. The stainless steel AISI 348 is stabilized with niobium. In this work, welding AISI 348 tubes and caps of the same material welded by GTAW process (Gas Tungsten Arc Welding) under various conditions, seeking to obtain welding penetration of 110% of the tube thickness and reinforcement of the weld bead less than 0.15 mm. The welded samples were subjected to microstructural characterization with optical and electron microscopy, also using the technique EDS (Energy Dispersive Spectroscopy). Mechanical tests of traction were performed, fatigue, Vickers hardness and burst, but also verified the susceptibility to intergranular corrosion. The weld bead has undergone non-destructive testing visual inspection, dimensional, liquid penetrant, X-rays and leakage test by helium gas leak. The microhardness showed no differences in weld regions, it is not possible to clearly identify the heat affected zone. The burst occurred at a distance of more than 30 mm of the weld bead. In the tensile test, the rupture occurred in the weld bead and base metal tube, the location of rupture depended on the lateral spacing of the electrode in relation to the welded joint. The fatigue test with 40 A current obtained number of cycles of 2.14 x 105. This value is 50% higher in the life time compared with sample 30 A. In the intergranular corrosion test, samples were subjected showed no sensitization in the grain boundary. Analysis by SDS identified areas carbides derived from the tube manufacturing process.

Orientador: Ramirez Londono, Antonio Jose / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T16:20:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodriguezFernandez_Johnnatan_D.pdf: 160902949 bytes, checksum: 4744bcf4bff982b6d8a31d0ccb36ea63 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho foram realizadas juntas soldadas dissimilares de aço ASTM A516 Gr 60 e da liga de Ni 625, com 6,6 mm de espessura, empregando o processo de soldagem por atrito com pino não consumível (SAPNC) conhecida em inglês como Friction Stir Welding (FSW). Juntas consolidadas foram obtidas com os parâmetros de soldagem de 300 rpm, 100 mm.min-1, 30 kN de força axial e o deslocamento tangencial (DT) de +2,0 mm. Dentre os parâmetros estudados encontrou-se que velocidades de rotação superiores de 300 rpm apresentaram um incremento dos defeitos volumétricos (vazios) e para velocidades menores de 300 rpm, observou-se uma relação entre a oscilação da ferramenta e o incremento das forças axiais. A avaliação da microestrutura foi realizada por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura e transmissão, espectroscopia de raios X dispersiva em energia (XEDS) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Foi possível estudar a evolução microestrutural e entender as transformações de fases e mecanismos de recuperação e recristalização após o processo de SAPNC. No aço A516, o mecanismo de rearranjo e eliminação de defeitos cristalinos foi por recristalização dinâmica contínua e na liga de Ni observou-se que durante o processo ocorre recristalização dinâmica contínua e descontínua. Na interface entre o aço A516 e a liga Ni 625, com um tamanho de 2 ?m, foi observada a presença de precipitados do tipo NbC o que sugere que estes precipitados foram arrastrados desde a zona misturada. As simulações termodinâmicas dos precipitados durante o processo de soldagem encontram-se de acordo com as observações microestruturais. A análise mostrou texturas de cisalhamento simples em todas as regiões afetadas pela deformação durante o processo de soldagem. Além disso, foi possível determinar por meio das figuras de polo, as rotações das células cristalinas para atingir as orientações cristalográficas finais observadas na junta soldada a partir do estado inicial do material de base / Abstract: Dissimilar 6 mm thick butt joints of steel ASTM A516 Gr 60 and Ni-based alloy 625, were produced by friction stir welding (FSW). Fully consolidated joints were produced using rotational speed of 300 rpm, travel speed of 100 mm.min-1, tangent offset of 2.0 mm, and axial force of 30 kN. Among the parameters studied, it was found that rotational speeds higher than 300 rpm promoted an increase on the macro-voids size. On the other hand, rotational speeds lower than 300 rpm resulted on an undesirable and correlated tool and axial force oscillation. Microstructural characterization was performed using optical microscopy, scanning and transmission electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy (XEDS), and electron backscattering diffraction (EBSD). The microstructural evolution, phase transformations, and recovery and recrystallization mechanisms associated to the FSW process were investigated. In the steel A516, continuous dynamic recrystallization characterized by the rearrange and elimination of crystalline defects was identified as the main softening mechanism. In the Ni-based alloy, continuous and discontinuous dynamic recrystallization were the main mechanisms observed, with bulging of the original grain boundaries and progressive subgrain rotation. The NbC precipitates observed at the interface between the steel and the Ni-based alloy are thought to have been dragged from the Nibased alloy stir zone. Thermodynamic/kinetic simulations are in agreement with the above mentioned microstructural observation. The micro-texture analysis showed simple shear textures in all the welding zones affected by deformation during FSW. In addition, it was possible to determine the average crystalline cells rotations undergone by the base material to reach preferential orientations on the stir zone / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Ana Paula Rosifini Claro / Resumo: Dentre os materiais utilizados em aplicações biomédicas, o titânio e suas ligas apresentaram destaque devido a suas excelentes propriedades de volume, como por exemplo, resistência mecânica. No entanto, essas propriedades estão diretamente ligadas à microestrutura, que estão diretamente relacionadas com o seu processamento. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da deformação plástica severa por Equal Channel Angular Presssing (ECAP) na microestrutura e propriedades mecânicas da liga experimental Ti25Ta25Nb3Sn. Os lingotes da liga Ti25Ta25Nb3Sn foram processados em forno de fusão a arco voltaico com atmosfera controlada e submetidos a tratamento térmico de homogeneização para posterior forjamento a frio. Para o processamento por ECAP os lingotes foram previamente tratados por solubilização. Uma matriz com canal de 90º foi utilizada no processamento por ECAP, seguindo a rota Bc, processando o material com 2 e 4 passes. A morfologia, composição e estrutura foram investigadas usando microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão e análise por EBSD. As análises de microscopia e EBSD mostraram uma estrutura com uma mistura de grãos refinados e grãos grosseiros após 2 passes e uma homogeneidade maior de grãos refinados após 4 passes. A difração de Raios X indicou a formação da fase α'' e β após 2 passes do processamento por ECAP e após 4 passes apenas a fase β estava presente na estrutura. / Doutor

L’utilisation des composites à matrice céramiques (CMC), et particulièrement les matériaux SiC/SiC, à la place des alliages métalliques dans les moteurs aéronautiques peut permettre de réduire leur consommation. Ils possèdent en effet des propriétés physiques et mécaniques très intéressantes à haute température : faible densité, résistance élevée aux chocs thermiques et rupture non-fragile. Dans ces matériaux, une fine couche est insérée entre les fibres et la matrice : l’interphase. Le nitrure de bore pyrolytique est le matériau d’interphase de choix pour les applications visées. La bibliographie souligne bien la nécessité et la difficulté de « contrôler » l’intensité des liaisons interfaciales fibres/matrice (F/M) grâce à l’interphase. Mais l’influence exacte de la cristallinité et de l’épaisseur des interphases de type BN sur son contrôle, et par conséquent sur le comportement mécanique final du CMC industriel est encore mal connue.Une première problématique abordée dans cette thèse est l’échelle du CMC de laboratoire à utiliser. En effet jusqu’ici, les matériaux modèles les plus couramment employés sont les mini- et les micro- composites 1D. Ils peuvent être élaborés facilement et rapidement par dépôt chimique en phase vapeur mais ne rendent pas compte de phénomènes inévitablement présents au sein du composite industriel. C’est pourquoi l’utilisation de nouveaux matériaux modèles 2D comme les « monostrates » comprenant un pli de tissu, l’interphase BN et une matrice de SiC dont la porosité peut être comblée par du Si comme dans le cas des CMC industriels est plus pertinente et est proposée. Cependant, de par la faible épaisseur des éprouvettes, les protocoles de caractérisation et de tests mécaniques ont dû être revus. Il s’agit notamment de caractériser la liaison F/M par deux paramètres : la contrainte de cisaillement de la liaison interfaciale (τi) et le module de cisaillement du matériau (G12).Pour la partie mécanique, des essais de traction monotone et cyclée dans l’axe des fibres du renfort (exploités à l’aide de modèles micromécaniques), des essais de cisaillement Iosipescu, ainsi que des essais de push out ont été mis au point et exploités. Des analyses de micro caractérisation par microscopie électronique (MEB, FIB-MEB, MET) ont été réalisées avant et après essais mécaniques avec des interphases de différentes configurations afin de relier les différences de microstructures et d’épaisseurs aux chemins de fissuration matricielle et aux comportements mécaniques macroscopiques des composites. La liaison F/M la plus forte est notamment obtenue quand le degré de cristallisation et l’anisotropie structurale du BN sont peu élevés, pourvu que l’épaisseur de l’interphase soit suffisante. / The use of ceramic matrix composites (CMC), and particularly SiC/SiC materials, in place of metal alloys in aircraft engines has the potential to reduce their fuel consumption. They have very interesting physical and mechanical properties at high temperatures: low density, high resistance to thermal shock and non- brittle failure. In these materials, a thin layer is inserted between the fibres and the matrix: the interphase. Pyrolytic boron nitride is the interphase material of choice to achieve the desired applications. The bibliography clearly highlights the need and difficulty of "controlling" the intensity of fibre/matrix interfacial bonds (F/M) thanks to the interphase. But the exact influence of the crystallinity and thickness of BN-type interphases on its control, and consequently on the final mechanical behaviour of the industrial CMC, is still insufficiently known.A first issue addressed in this thesis is the scale of the CMC to be used in the laboratory. Indeed, so far, the most commonly used model materials are 1D mini and micro composites. They can be easily and quickly prepared by chemical vapour deposition but do not account for phenomena inevitably present in the industrial composite. Therefore, the use of new 2D model materials such as "monostrates" comprising a single-ply woven, the BN interphase and a SiC matrix in which the porosity can be filled with Si as in the case of industrial CMCs is more relevant and is proposed. However, due to the thinness of the specimens, the characterization and mechanical testing protocols had to be reviewed. This involves characterizing the F/M bond by two parameters: the shear stress of the interfacial bond (τi) and the shear modulus of the material (G12).For the mechanical part, monotonic and cycled tensile tests in the fibre axis of the reinforcement (operated using micromechanical models), Iosipescu shear tests, as well as push-out tests were developed and used. Micro characterization analyses by electron microscopy (SEM, FIB-SEM, TEM) were performed before and after mechanical tests with interphases of different configurations in order to link the differences in microstructures and thicknesses to the matrix cracking paths and macroscopic mechanical behaviours of the composites. The strongest F/M bond is obtained notably when the degree of crystallization and structural anisotropy of the BN are low, provided that the interphase is thick enough.

The penchant towards development of high performance materials for light weighting engineering systems through various thermomechanical processing routes has been soaring vigorously. Friction stir processing (FSP) - a relatively new thermomechanical processing route had shown an excellent promise towards microstructural modification in many Al and Mg alloy systems. Nevertheless, the expansion of this process to high temperature materials like titanium alloys and steels is restricted by the limited availability of tool materials. Despite it challenges, the current thesis sets a tone for the usage of FSP to tailor the mechanical properties in titanium alloys and steels. FSP was carried out on three near beta titanium alloys, namely Ti6246, Ti185 and Tiβc with increasing β stability index, using various tool rotation rates and at a constant tool traverse speed. Microstructure and mechanical property relationship was studied using experimental techniques such as SEM, TEM, mini tensile testing and synchrotron x-ray diffraction. Two step aging on Ti6246 had resulted in an UTS of 2.2GPa and a specific strength around 500 MPa m3/mg, which is about 40% greater than any commercially available metallic material. Similarly, FSP on an ultra-high strength steel―Eglin steel had resulted in a strength greater than 2GPa with a ductility close to 10% at around 4mm from the top surface of stir zone (SZ). Experimental techniques such as microhardness, mini-tensile testing and SEM were used to correlate the microstructure and properties observed inside SZ and HAZ's of the processed region. A 3D temperature modeling was used to predict the peak temperature and cooling rates during FSP. The exceptional strength ductility combinations inside the SZ is believed to be because of mixed microstructure comprised of various volume fractions of phases such as martensite, bainite and retained austenite.

[pt] Foram utilizados dois sistemas de aço API 5L X80, Nb-Cr e Nb-Cr-Mo, para obter as diferentes regiões da ZTA pertencentes a uma soldagem multipasse. Estas regiões são denominadas de: região de grãos grosseiros inalterados (RGGI), região de grãos refinados reaquecidos supercriticamente (RGRRS), região de grãos grosseiros reaquecidos intercriticamente (RGGRI), região de grãos grosseiros reaquecidos subcriticamente (RGGRS). Estas regiões foram obtidas para dois aportes de calor (1,2 e 2,5 kJ/mm) e a RGGRI por ser considerada a região onde poderiam ser formadas zonas frágeis localizadas (ZFL) foram utilizados também aportes de calor de 3,0 e 4,0 kJ/mm. Cada uma das regiões obtidas pela simulação física foi submetida a ensaios mecânicos de impacto Charpy e dureza, assim como a análises metalográficos por microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi possível observar que as microestruturas pertencentes a uma ZTA simulada obtidas com o equipamento (GleebleR3800) se mostram compatíveis com aquelas pertencentes a uma soldagem real. Este resultado comprova que as velocidades de resfriamento obtidas pela simulação foram similares àquelas da soldagem real. A adição de Mo ao sistema Nb-Cr-Mo não promoveu mudanças significativas tanto a nível microestrutural, observado por MO e MEV, como em termos de propriedades mecânicas. / [en] Two API 5L steels grade X80 of the systems Nb-Cr and Nb-Cr-Mo, were submitted to physical simulation in order to obtain different regions of the HAZ similar to those of a multipass welding, the coarse grained heat affected zone (CGHAZ), supercritically coarse grained heat affected zone (SCCGHAZ), intercritically coarse grained heat affected zone (ICCGHAZ), subcritically coarse grained heat affected zone (SCGHAZ). The welding simulation was carried out on a Gleeble R 3800 considering two thermal cycles and different heat inputs 1.2, 2.5, 3.0 and 4,0 kJ/mm, typical of a girth weld. All HAZ zones were simulated only for 1.2 and 2.5kJ/mm. Since the ICCGHAZ is the probable weak link where a local brittle zone (LBZ) can occur, this region was simulated for all heat inputs studied. All simulated regions were subjected to traditional mechanical tests such as impact Charpy-V at -40 and -60C and microhardness Hv1kg. Metallographic analysis by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) and fractography were also performed. The microstructures obtained for the different regions of the HAZ, by simulation were close to those of a real welding, however, the cooling rates obtained by simulation were slower than that obtained in a real welding. The mechanical properties and microstructure of the different regions of the HAZ for the systems NbCr and NbCrMo indicate that the microstructural and mechanical behavior of the intercritical region (ICCGHAZ) was considered to be similar to a local brittle zone (LBZ) for all conditions studied.

Técnicas de caracterização microestrutural, incluindo microanálise química EDS (energy dispersive spectrometry), foram usadas para investigar as inclusões não-metálicas de amostras ferrosas da Real Fábrica de Ferro São João de Ipanema (Sorocaba, século XIX), da Ponte D. Pedro II (Bahia, produzida na Escócia, Mossend Iron Works, século XIX) e dos sítios arqueológicos de São Miguel das Missões (Rio Grande do Sul, século XVII) e de Afonso Sardinha (Sorocaba, século XVI). Estes resultados foram analisados por métodos estatísticos com o objetivo de estabelecer a assinatura química de cada uma das quatro procedências testadas. A análise dos gráficos bivariantes dos resultados de microanálise de inclusões \"globais\" (% SiO2 versus %Al2O3; %CaO versus %K2O; %MgO versus %Al2O3 e % SiO2 versus %FeO) não permitiu separar os resultados em agrupamentos significativos com relação à procedência das amostras. Os resultados de microanálise da correlação dos teores de %TiO2 e %V2O5 presentes na fase wüstita da microestrutura das inclusões de escória mostraram, no entanto, um agrupamento significativo para os resultados dos artefatos ferrosos de Bahia e de Missões, mas não permitiram separar os resultados dos artefatos de Ipanema e de Sardinha. Deste modo, foi usada a análise hierárquica de conglomerados dos resultados de microanálise das inclusões \"globais\" e de seus microconstituintes (fase wüstita e \"matriz\") com o objetivo de separar os resultados em quatro grupos coincidentes com as quatro procedências investigadas. Somente a análise hierárquica de conglomerados usando os teores de %MgO, %TiO2, %V2O5, %MnO e %Al2O3 presentes na fase wüstita permitiu separar com sucesso os quatro grupos de resultados. Finalmente, a baixa fração volumétrica de inclusões de escória das amostras de Ipanema (~1% contra uma média de 4% das demais amostras) indica a existência de certo grau de domínio tecnológico dos processos produtivos da Real Fábrica de Ferro São João de Ipanema. / Microstructural characterization techniques, including EDX (Energy Dispersive X-ray Analysis) microanalyses, were used to investigate the slag inclusions of the microstructure of ferrous artifacts of the Royal Iron Factory of São João de Ipanema (first steel plant of Brazil, XIX century), the D. Pedro II Bridge (located in Bahia, assembled in XIX century and produced in Scotland) and the archaeological sites of São Miguel de Missões (Rio Grande do Sul, Brazil, production site of iron artifacts, the XVIII century) and Afonso Sardinha (São Paulo, Brazil production site of iron artifacts, XVI century). The microanalyses results were analyzed by a hierarchical cluster analysis and the dendrogram with the microanalyses results of the wustite phase (using as critical variables the contents of MnO, MgO, Al2O3, V2O5 and TiO2) allowed the identification of four clusters, which successfully represented the samples of the four production sites (Ipanema, Sardinha, Missões and Bahia). The comparatively low volumetric fraction of slag inclusions in the samples of Ipanema (~1% whit an average of 4% others samples) indicated the existence of some degree of proficiency in the ironmaking processing of the Royal Iron Factory of São João de Ipanema.

Os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) são amplamente empregados nas indústrias automotiva, petrolífera e naval por apresentarem boas propriedades mecânicas e boa soldabilidade. A seleção do processo de soldagem utilizado para a fabricação de componentes depende de vários fatores, entre eles a qualidade do cordão de solda e a capacidade de produção, ambas obtidas ao se utilizar a soldagem a laser, processo que vem sendo cada vez mais utilizado nas indústrias. As propriedades dos cordões de solda são afetadas pelo processo de soldagem e pelos parâmetros do processo, e o conhecimento do desempenho mecânico do cordão de solda é essencial para garantir a confiabilidade da união soldada. A caracterização mecânica de cordões de solda é complexa devido aos diversos fatores que podem afetá-lo, como as alterações metalúrgicas, diferentes propriedades mecânicas nas regiões do cordão de solda, presença de descontinuidades, tensão residual e complexo estado de tensão devido à geometria da junta. O presente trabalho obteve uniões entre chapas de aço ARBL pelo processo a laser em duas condições diferentes: com alto aporte térmico e baixo aporte térmico. A utilização de diferentes aportes térmicos gerou cordões de solda com microestruturas distintas, e avaliou-se, deste modo, o comportamento mecânico associando-o à microestrutura gerada. Para a avaliação da microestrutura utilizou-se da microscopia óptica e eletrônica de varredura, e para a caracterização mecânica empregou-se a aferição da dureza, ensaio de tração, ensaio de tenacidade à fratura, avaliada pelo CTOD, e ensaio de propagação da trinca por fadiga. Devido às alterações metalúrgicas causadas pelos diferentes aportes térmicos verificou-se diferente comportamento mecânico entre os cordões de solda em função da microestrutura obtida. / High-strength low-alloy steels (HSLA) are widely used in the automotive and oil industries due to their good mechanical properties and good weldability. The selection of the welding process used to manufacture components depends on several factors, including the quality of the weld bead and the production capacity, both obtained when using laser welding, a process, which is being increasingly used in the industries. The weld beads properties are affected by the welding process and by its parameters, and the knowledge of the weld bead mechanical performance is essential to ensure the reliability of the welded joint. The weld beads mechanical characterization is complex due to various factors that may affect it, such as metallurgical changes, different mechanical properties in the regions of the weld bead, presence of discontinuities, residual stress and complex state of tension due to the geometry of the joint. The present work obtained the joining of HSLA steel sheets by laser process in two different conditions, with high heat input and low heat input. The use of different heat inputs produced weld beads with different microstructures; therefore, the welded joints were evaluated according to their mechanical behavior, relating it with the microstructural generated. For the microstructure evaluation, optical microscopy and scanning electron microscopy were used, and for the mechanical characterization hardness determination, tensile test, fracture toughness test (evaluated by CTOD) and fatigue crack propagation were performed. Due to the metallurgical changes caused by the different heat inputs, a different mechanical behavior was observed between the weld beads as a function of the microstructure obtained.

As ligas de ferro fundido branco multicomponente são aços rápidos resistentes ao desgaste em temperaturas elevadas. Estes aços apresentam carbonetos eutéticos do tipo MC e M2C quando no estado bruto de fundição. Neste trabalho foi caracterizada a microestrutura dos produtos de decomposição após tratamentos térmicos do carboneto eutético metaestável M2C de uma liga de ferro fundido multicomponente com composição (em % peso): 2 wt% de C e 5 wt% de cada um dos elementos V, Cr, Mo e W, o restante é Fe. A liga de ferro fundido multicomponente foi tratada isotermicamente a 950°C e a 1.050°C por tempos crescentes em forno poço com sal fundido e em forno mufla inseridas em ampolas de sílica sob vácuo. Os tempos de tratamento foram: 10s, 100s, 600s, 1.800s, 1 hora, 2 horas e 15 horas. As técnicas de caracterização envolvidas foram: difração de raios X de carbonetos extraídos, metalografia através de ataques seletivos, microscopia eletrônicas de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão e varredura (STEM), espectrometria por energia dispersiva de raios X (EDS) e difração de elétrons por área selecionada (SAED). Os resultados sugerem que além dos carbonetos MC, M2C irregular e regularcomplexo e M7C3 descritos na literatura, observa-se a presença de um novo tipo de carboneto M2C metaestável rico em cromo na liga no estado bruto de fundição. Os carbonetos metaestáveis M2C se decompõem em carbonetos M6C, em carbonetos M7C3 e finalmente MC globular com o aumento da temperatura e/ou com tempos crescentes de tratamento térmico. O carboneto M7C3 após tratamento térmico de longa duração passa por um processo de esferoidização e depois engrossamento. / Multicomponent White Cast Iron are high temperature wear resistant ferrous alloys, presenting eutectic MC and M2C carbides in their as cast structure. In the present work the decomposition microstructures of the metastable M2C carbide after heat treatments was characterized in a model multicomponent white cast iron with composition (in weight): 2 wt% C and 5 wt% of each of the carbide forming alloying elements V, Cr, Mo and W, and with the balance Fe. The model multicomponent alloy was isothermally treated at 950°C and 1.050°C for increasing time periods using a salt bath pit furnace and a muffle furnace using samples encapsulated in silica glass ampoules under vacuum. Treatment times were: 10s, 100s, 600s, 1.800s, 1 hour, 2 hours and 15 hours. Characterization techniques used were: X Ray diffraction of extracted carbides, optical microscopy metallography with selective etching techniques, scanning electron microscopy (SEM), X ray energy dispersive spectroscopy (EDS), transmission and scanning electron microscopy (STEM) and selected area electrons diffraction (SAED). Besides the MC, irregular and regular-complex M2C and M7C3 described in the literature, it was found in the as cast alloy also a hitherto unknown chromium rich M2C carbide. The metastable M2C carbides decompose into M6C carbides, then M7C3 and finally globular MC with increasing temperatures and/or increasing times at heat treatment temperatures. After long times heat treatments the M7C3 carbides, spheroidize and coarsen.