O processo de soldagem por fricção com pino consumível possui como campo de aplicação a área de reparo e manutenção de estruturas. Por ser uma técnica desenvolvida recentemente, o conhecimento relativo à sua aplicação ainda não está completamente fundamentado. Dessa forma é necessário que se entenda o comportamento das juntas soldadas para determinar a viabilidade de sua utilização. Atualmente uma das ferramentas existentes para isso é o emprego dos conceitos de mecânica da fratura, que possibilitam a determinação de valores quantitativos de tenacidade. A partir disso objetiva-se identificar qual é a resposta frente à tenacidade à fratura que diferentes materiais desempenham quando soldados por fricção com pino consumível. No presente trabalho foi utilizada cpmo parâmetro de análise a medição de tenacidade à fratura pelo método de CTOD (Crack Tip Opening Displacement) em juntas soldadas com diferentes materiais de pino consumível e metal base. Essas medições concentraram-se nos materiais originais do pino, do metal de base e na região adjacente à interface lateral das juntas. Os materiais estudados foram o aço BS EN10025, os inoxidáveis austeníticos AISI 316L e ASTM F138, e o duplex UNS S31803. Adicionalmente foram realizadas análises fractográfica, macro e microestrutural, bem como ensaios de microdureza visando o entendimento do comportamento das juntas soldadas. Os resultados de CTOD indicaram que as microestruturas originadas com a soldagem, bem como a presença de inclusões de MnS, influenciam significativamente a tenacidade. / The Friction Hydro Pillar Processing has as a field of application in the area of repair and maintenance of structures. However as it is a technique developed recently, knowledge on its application is not fully established. Thus, it is necessary to understand the behavior of the joints in order to determine the feasibility of use. Nowadays one of the existing tools for this is the use of the concepts of fracture mechanics that allow the determination of quantitative values of toughness. From that this work aims to analyse fracture toughness in different materials welded by Friction Hydro Pillar Process. The analysis of fracture toughness was performed by the method CTOD (Crack Tip Opening Displacement) in samples welded with different materials of stud and base material. These measurements were concentrated in the original materials of and the interface zone of the welds. The materials investigated were BS EN10025, austenitic stainless steels AISI 316L and ASTM F138, the duplex stainless steel UNS S31803. Additionally were performed macro and microstructural characterization and microhardness tests aimed to understanding the behavior of joints. The CTOD results indicated that the microstructures as well as the presence of MnS inclusions significantly influence the toughness.

A usinagem é caracterizada pela grande quantidade de deformação plástica localizada no material devido à formação do cavaco, de forma que existe um compromisso entre o processo de deformação, encruamento e amolecimento, pelo aumento da temperatura, gerando bandas de cisalhamento. A compreensão destas zonas cisalhamento se faz importante, por conter informações que podem ser aplicadas ao aperfeiçoamento das técnicas de usinagem relacionadas à melhoria do processo e a e à busca da inovação em materiais e ferramentas. Nesse contexto, os aços inoxidáveis, que em geral, são caracterizados como materiais de baixa usinabilidade, em consequência do elevado grau de encruamento e baixa condutividade térmica durante a usinagem, podem facilitar investigações da formação do cavaco pós-processo em razão da morfologia segmentada de seus cavacos. Para tanto, o objetivo deste trabalho foi abordar a usinagem sob a ótica da ciência do comportamento mecânico dos materiais através da avaliação das características e propriedades de três classes de aços inoxidáveis com diferentes estruturas cristalianas e microestruturas. A análise foi feita utilizando respostas de deformação, taxa de deformação, tensão, encruamento e temperatura na zona de cisalhamento primária, determinados a partir do monitoramento das forças de usinagem e caracterização do cavaco (morfologia e microestutura) em ensaios de torneamento semi-ortogonal, visando o levantamento e a relação dos parâmetros fundamentais do sistema de corte, que possam ser fatores significativos na modelagem do processo de usinagem. Os resultados mostraram que aços inoxidáveis apresentaram comportamentos distintos na usinagem, mostrando uma grande dependência da estrutura cristaliana, responsável pelos planos de deslizamento preferenciais, contribuindo para uma maior deformação e reduzindo a tensão de cisalhamento, além da difusividade térmica e dureza do material, que foram fortes indicadores da susceptibilidade dos aços inoxidáveis ao cisalhamento adiabático com formação de cavaco contínuo ou segmentado. A resposta à tensão e deformação dos aços inoxidáveis austenítico e duplex mostraram similaridade quando comparados com a classe martensítica. Não foi evidenciada presença de martensita induzida por deformação na usinagem do aço inoxidável austenítico. Por meio do planejamento composto central foi possível gerar modelos empíricos para cada classe de material relacionando as respostas de deformação, taxa de deformação, tensões, encruamento e temperatura na zona de cisalhamento primária com as condições de corte. / Machining is characterized by large amount of located plastic strain on material due to chip formation, so that there is a link between strain process, strain hardening, and heat softening, thus generating shear bands. Understanding these shear zones becomes important because it contains information that can be applied to machining technique improvements related to process optimizing, and the materials and tools innovations. In this context, stainless steels are regarded as poor machinability materials, due to high work hardening and low thermal conductivity; however, their segmented chip morphology is helpful for facilitating the post-process chip formation researches. Therefore, the aim was to approach machining from the viewpoint of the mechanical behavior science by comparing three stainless steels grades with dissimilar crystalline structures and microstructures during cutting. Strain, strain rate, stress, strain hardening, and primary shear plane temperature were the output variables analyzed. These output variables were determined from cutting forces monitoring and chip characterization (morphology and microstructure) in semiorthogonal turning tests. The results showed the stainless steels machining behavior was different depending on the lattice structure, which is responsible for preferential slipping planes, contributing to amount of strain and reducing the shear stress. Thermal conductivity and hardness were also strong indicators of stainless steels adiabatic shear susceptibility by continuous or segmented chip formation. The stress and strain response of austenitic and duplex stainless steel grades were similar compared to martensitic grade. Strain-induced martensite formation was not evidenced in austenitic stainless steel machining. Empirical models of strain, strain rate, stress, strain hardening and primary shear plane temperature as a function of cutting conditions were obtained by means of the central composite design.

Os processos de erosão-corrosão são comumente encontrados em tubulações, válvulas e outros componentes usados na indústria química, petroquímica e na exploração de minérios. Quando a corrosão e a erosão atuam conjuntamente, os mecanismos de dano são complexos e em geral as perdas de massa associadas com esta combinação de processos são maiores do que a soma das perdas geradas pela erosão ou a corrosão atuando separadamente. Os aços inoxidáveis são materiais amplamente usados neste tipo de indústrias. A série martensítica é usada quando se necessita de boas propriedades mecânicas e moderada resistência à corrosão, enquanto que a austenítica é usada para condições onde é necessária uma boa resistência à corrosão, ainda que as propriedades mecânicas deste tipo de aço não sejam muito altas. Adições de nitrogênio aos aços inoxidáveis melhoram tanto a resistência à corrosão quanto a resistência mecânica, no entanto, poucos trabalhos têm sido desenvolvidos sobre o sinergismo erosão-corrosão dos aços inoxidáveis de alto nitrogênio. Neste trabalho, estuda-se o efeito da adição de nitrogênio, em solução sólida, na resistência à erosão-corrosão de um aço inoxidável martensítico AISI 410 e um austenítico AISI 304L em lama composta por 3,5% de NaCl e partículas de quartzo. Para tanto foram nitretadas, em alta temperatura, amostras destes aços sob diferentes pressões. Foram obtidas amostras martensíticas com 0,2 e 0,4% de nitrogênio e austeníticas com 0,25 e 0,55% de nitrogênio em solução sólida. Amostras sem nitrogênio foram usadas como material de referência. Foram desenvolvidos dois tipos de ensaios em dispositivo tipo jato: medidas de perda de massa e de polarização potenciodinâmica. A topografia das superfícies testadas foi observada usando microscopia óptica e eletrônica de varredura. Essa informação, conjuntamente com os resultados de perda de massa e dos ensaios eletroquímicos, foi usada para estabelecer os mecanismos de degradação dos materiais estudados, nas diferentes condições de ensaio, e os efeitos da introdução de nitrogênio na estrutura dos aços. Dos resultados obtidos neste trabalho, observa-se que as curvas de polarização potenciodinâmica são sensíveis às variações nas condições de ensaio, como a presença de fluxo e a introdução de partículas. Em geral, o potencial de corrosão e de pite diminuíram e a densidade de corrente passiva aumentou com o aumento da agressividade do ensaio, deslocando as curvas para potenciais menos nobres e densidades de corrente maiores. A introdução de nitrogênio aumentou a dureza da superfície em ambos os aços inoxidáveis. A adição de nitrogênio melhorou a resistência à corrosão do aço inoxidável martensítico AISI 410, para as duas condições de nitretação usadas, medida através de polarização potenciodinâmica. Esse efeito foi avaliado através de um novo parâmetro chamado ?, dado pela diferença entre as densidades de corrente com erosão-corrosão e na condição estática (iCE-iS), para o aço nitretado, e essa mesma diferença para a condição de referência (aço solubilizado ou temperado e revenido). A adição de 0,2% de nitrogênio diminuiu em 88% a corrosão aumentada por erosão. Aumentando a 0,4% o teor de nitrogênio, esta diminuição também ocorre, sendo de 87%. O processo de remoção de material da superfície do aço inoxidável martensítico temperado e revenido é dominado pela corrosão aumentada por erosão, enquanto que no aço nitretado, o nitrogênio promove a mudança de regime para uma condição de erosão aumentada por corrosão. Observou-se que a adição de nitrogênio melhorou a resistência à corrosão, a resistência à erosão e a resistência à erosão-corrosão do aço inoxidável austenítico AISI 304L. Notou-se, também, o aumento significativo do potencial de pite com a elevação do teor de nitrogênio. As superfícies das marcas de desgaste das amostras nitretadas mostraram-se menos rugosas, mostrando o efeito benéfico do nitrogênio na resistência à corrosão do aço austenítico. A adição de 0,25% de nitrogênio diminuiu em 25% a corrosão aumentada por erosão. Aumentando o teor de nitrogênio para 0,55%, esta diminuição também foi observada, sendo de 56%. O processo de remoção de material da superfície do aço inoxidável austenítico é dominado pelo desgaste erosivo. Finalmente, a introdução de nitrogênio parece não ter influência notável no potencial de corrosão para nenhum dos aços aqui estudados. O mecanismo fundamental para a melhora na resistência à corrosão com a introdução de nitrogênio na estrutura dos aços inoxidáveis estudados, está relacionado com a produção de íons amônio durante a dissolução da superfície, produzindo um aumento de pH da solução e possibilitando uma repassivação mais fácil da superfície. / Corrosion-erosion processes are commonly found in pipes, valves and many other components for chemical, petrochemical and marine applications. When corrosion and erosion act together the damage mechanisms are complex and usually the mass losses are higher than the sum of the separate material losses due to corrosion and erosion. Stainless steels have been widely used in different components working in systems under combined corrosive and erosive effects. Martensitic stainless steels are suitable for manufacturing components with high mechanical properties and moderate corrosion resistance, while austenitic stainless steels are chosen for conditions where a better corrosion resistance is needed, even though their mechanical properties are poor. It has been shown that nitrogen addition to conventional stainless steels can improve both mechanical and corrosion properties. Very few research papers have been published about the corrosion-erosion synergism of high nitrogen stainless steels. In this research, the effect of nitrogen, introduced by solid state alloying, on the corrosionerosion resistance of a martensitic and an austenitic stainless steel tested in 3.5% NaClquartz slurry was studied. For this purpose, AISI 304L and AISI 410 samples were high temperature gas nitrided under different nitrogen pressures. 0.2 and 0.4% N martensitic samples and 0.25 and 0.55% N austenitic samples were obtained. Samples without nitrogen, but submitted to the same thermal cycle, were used as comparison materials in the tests. Corrosion, erosion and corrosion-erosion tests were conducted in a jet-like device. Two kinds of tests were developed: mass loss measurements and electrochemical polarization. The topography of the surface was observed after the wear tests using optical and scanning electron microscopy. This information, together with the results of mass losses and electrochemical tests were used to establish the degradation mechanisms of the tested materials under the different testing conditions and the effect of the introduction of nitrogen in the steel structure. The results showed that the polarization curves change a lot with the testing conditions. The corrosion and pitting potential decreased and the passive current density increased with the increase of aggressiveness of the testing conditions, shifting the curves to less noble potentials and higher current densities. Nitrogen additions increased the hardness of the nitrided surfaces in both steels. Nitrogen also improved the corrosion resistance of the AISI 410 stainless steel for both nitriding conditions. The effect of nitrogen was analyzed through a new parameter ?, given by the difference between the current densities under erosion-corrosion and the static condition (iCEiS), for the nitrided steels and the same difference for the standard condition (solubilized or quenched and tempered steels). The increase of the nitrogen content of the martensitic surface up to 0.2% reduced 88% the corrosion augmented by erosion. When the nitrogen content at the surface is 0.4%, the reduction of the corrosion augmented by erosion term was 87%. The mass removal process for the quenched and tempered condition is controlled by corrosion assisted by erosion, while for the nitrided surface is erosion assisted by corrosion. Nitrogen additions improved the corrosion, erosion and erosion-corrosion resistance of the austenitic stainless steel AISI 304L. The pitting potential noticeably increased with the increase of the nitrogen content. Smoother wear mark contours on the nitrided surface indicate a favorable effect of nitrogen on the corrosion-erosion synergism. Adding 0.25% N to the alloy decreased the corrosion augmented by erosion in the passive region by 25%, and adding 0.55% N reduced it by 56%. The mass removal process, in this case, was controlled by erosion. Finally, nitrogen addition does not seem to affect the corrosion potential of both steels studied in this work. The main mechanism to increase the corrosion resistance of the studied steels with the introduction of nitrogen is related to production of ammonia during the dissolution of the steel surface. The pH of the solution increases, and the surface can easily repassivate.

Um dos principais problemas no emprego do biodiesel como combustível de automóveis é a corrosão que ele pode provocar nos motores, devido à facilidade com que pode degradar. A natureza corrosiva do biodiesel é relacionada com a presença de água, ácidos graxos livres, ions metálicos, impurezas, a incidência da luz, a temperatura e a presença de insaturações na cadeia de alquil ésteres. Na atualidade existem poucos trabalhos na literatura sobre a corrosão dos metais em contato com biodiesel e a maioria deles têm um enfoque mais qualitativo que quantitativo. O maior desafio para avaliar a corrosividade do biodiesel mediante técnicas eletroquímicas é sua baixa condutividade. A espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) é uma técnica sensível que tem sido empregada para estudar meios resistivos como o etanol, por muitos anos. No entanto, os experimentos são difíceis assim como a análise dos resultados, principalmente pelo desenvolvimento da queda ôhmica no meio, devido à alta resistividade do meio ao fluxo da corrente elétrica. Os microeletrodos têm sido empregados em várias pesquisas em eletroquímica e têm apresentado algumas vantagens com respeito aos eletrodos de tamanhos convencionais. O principal benefício é a redução da queda ôhmica em meios resistivos, devido às baixas correntes registradas. No presente trabalho foi avaliada a corrosão do cobre e do aço inoxidável, os quais se encontram presentes no circuito de combustível dos motores, quando entram em contato com o biodiesel obtido a partir do óleo de soja (B100) e etanol. A avaliação foi feita mediante técnicas eletroquímicas com auxilio dos microeletrodos clássicos e na forma de arranjos (de 25 m de diâmetro), sem adição de eletrólito suporte. Adicionalmente, os resultados foram correlacionados com as mudanças nas propriedades fisicoquímicas do biodiesel (viscosidade, teor de água, teor de acidez e estabilidade oxidativa) e com ensaios gravimétricos segundo a norma ASTM G31. Os ensaios de impedância eletroquímica com os microeletrodos clássicos e os arranjos de microeletrodos mostraram duas constantes de tempo e foi possível demostrar que a constante em altas frequências está relacionada com a qualidade do biodiesel, enquanto que a constante nas baixas frequências é uma resposta da interface metal-biodiesel. A viscosidade e o teor de umidade aumentaram com a degradação do biodiesel e a estabilidade oxidativa diminuiu na mesma proporção independentemente do metal que estava em contato com o biocombustível. A presença de defeitos nos arranjos de microeletrodos obtidos por fotolitografia é um problema importante e é preciso estar sempre atento para evitar resultados equivocados. A voltametria cíclica se mostrou como técnica quantitativa para caracterizar e controlar a área exposta dos microeletrodos simples e em arranjos. Finalmente se corroborou com os ensaios eletroquímicos, a maior velocidade de corrosão para o cobre obtida nos ensaios gravimétricos, comparada à do aço inoxidável. / One of the most relevant aspects related with the use of biodiesel in automobile motors is its corrosivity, due to its susceptibility to oxidation reactions. The corrosive nature of biodiesel is related with the presence of water, free fatty acids, metallic ions, impurities, incidence of light, temperature, as well as the insaturation degree of the main chain of the alkyl esters. Currently there are few works in literature about corrosion of metals in contact with biodiesel, and most of them have more a qualitative than a quantitative focus. The main issue for electrochemical studies in biodiesel is its low conductivity. Electrochemistry impedance spectroscopy (EIS) is a sensitive technique that has been used for studying resistive media like ethanol for many years. However the experiments are difficult and the results are complex to understand, mainly because of the ohmic drop developed in this media due to the inherent solution resistance to the flow of electrical current. Microelectrodes have been used in many researches in electrochemistry showing some advantages with respect to conventional electrodes. The principal benefit is the reduction of the ohmic drop in resistive media, due to its negligible value when small currents are registered. In this work corrosiveness of copper and stainless steel which are present in fuel circuit of an automobile motor was evaluated when they come in contact with biodiesel, obtained from soybean oil and ethanol (B100). The evaluation was made using classic microelectrodes and arrays of microelectrodes (25m diameter) without addition of supporting electrolyte. Aditionally the results were correlated with the changes in biodiesel physicochemical properties (viscosity, water content, acid number and oxidation stability) and weight loss tests according to ASTM G31. The electrochemical results with classic microeletrodes and arrays of microelectrodes showed two time constants and it was demonstrated that the time constant at high frequencies is related with biodiesel quality, while the time constant at low frequencies is due to the response of metal-biodiesel interface. The viscosity and water content increased with biodiesel degradation and oxidation stability decrease in the same proportion independently of the metal in contact with biofuel. The presence of defects in the microelectrodes arrays obtained by photolitography is an important issue and the researcher must be atempt to them to avoid equivocated results. Cyclic voltammetry has shown to be a useful technique to characterize and control the exposed are in microlectrodes and their arrays. Finally, the electrochemical measurements corroborate the higher corrosion rate for copper obtained from weight loss tests compaired to corrosion rate for stainless steel.

Aços inoxidáveis austeníticos são indicados para aplicações a baixas temperaturas por praticamente não apresentarem temperatura de transição dúctil/frágil. Quando estes aços são soldados há a formação de ferrita na zona fundida que, dependendo da morfologia e da quantidade, pode induzir uma temperatura de transição dúctil/frágil. Este trabalho busca estudar as propriedades mecânicas e microestruturais a baixas temperaturas (-100°C) na zona fundida do cordão de solda. Chapas de aço inoxidável AISI 304 com 25,4 mm de espessura foram soldadas pelo processo de soldagem a arco submerso, empregando-se um arame ER 308L, e dois tipos de fluxos distintos: um neutro e um auto-compensante em cromo. Os procedimentos de soldagem foram realizados utilizando-se corrente contínua em polaridade reversa e corrente alternada de onda quadrada. Esta apresentou melhores resultados de tenacidade que a soldagem em corrente contínua para os dois fluxos estudados. Os corpos de prova soldados com fluxo neutro apresentaram maior tenacidade que os soldados com fluxo autocompensante em cromo, comparando-se o mesmo tipo de corrente na soldagem. / Austenitic stainless steels are recommended for low temperature applications due to a very low ductile/brittle transition. When this stainless steel type is welded, there is formation of delta ferrite in the fusion zone which, depending on its morphology and distribution may increase ductile/brittle temperature transition to higher values compared with base metal. This work aims at studying the mechanical properties and microstructure at low temperatures (-100°C) on the weld bead fusion zone using AISI 304 plates 1 inch thick which were welded with submerged arc welding process using ER308L and two different fluxes types: a neutral and a chromium auto-compensating one. The welding procedures were made using reverse polarity continuous current and square wave alternate current. The latter presented better toughness results than the continuous current for both fluxes types. The neutral flux led to greater toughness than the chromium auto-compensating flux, comparing the same current type output.

Os colares das sondas de prospecção petrolíferas são fabricadas de aço inoxidável austenítico devido as suas características eletromagnéticas e de corrosão. Normalmente, a temperatura de serviço é de aproximadamente 300ºC, meio aquoso e a sonda é submetida a carregamentos cíclicos. Várias foram as tentativas de desenvolvimento de um aço que atendesse as necessidades de serviço destes colares. Neste trabalho foram determinadas as propriedades mecânicas de tração e de fadiga de baixo ciclo de um aço inoxidável austenítico do sistema Fe-Mn-Cr-N, quando ensaiado mecanicamente nas temperaturas ambiente e à 300ºC. Foi observado que os valores dos limites de escoamento e de resistência e o alongamento diminuem significativamente quando a temperatura é elevada para 300ºC. Como conseqüência destas alterações, ocorreu uma diminuição da vida em fadiga. A comparação entre as curvas tensão-deformação monotônica e cíclica mostrou que este material, ensaiado à 300ºC e nas amplitudes de deformações estudadas, apresenta amolecimento cíclico. A expressão encontrada para a relação deformação-vida é dada por &#916&#949t/2=0,0054 (2Nf)-0,064 + 0,438 (2Nf)-0,595 com ponto de transição em 2Nt = 9,5 x 103. Quanto aos métodos estimativos das propriedades mecânicas de fadiga, obtidos a partir das propriedades mecânicas de tração, foi verificado que o Método da Inclinação Universal Modificado se aproxima mais da curva experimental obtida neste trabalho. A análise fratográfica mostrou a presença de estrias no estágio II de propagação de trinca. / In this work the monotonic and low cycle fatigue mechanical properties of an Cr-Mn-N austenitic stainless steel, used to produce drill collars used for deep drilling in offshore industry, were evaluated. The low cycle fatigue testing was carried out according to the ASTM E606 standard, under strain control and R = - 1, at temperature of 300°C, which is the temperature that the drill collar reaches in service. It was observed that the yield and the ultimate tensile strength and the elongation decreased sharply with increasing temperature. As a consequence, in both high and low cycle regions, the fatigue life decreased with increasing temperature. The comparison between the stress - strain monotonic and cyclic curves, showed that this material exhibited cyclic softening for the applied strain amplitudes. The correlation between strain and number of cycles to failure was can be given by &#916&#949t/2 = 0,0054 (2Nf)-0,064 + 0,438 (2Nf)-0,595 with transition in 2Nt = 9,5x103 reverses. The experimental results were compared with some models used to predict the fatigue life based on the tensile monotonic properties. The Modified Universal Shopes a better fitting with the experimental data. The fractographic analysis showed the presence of stage II striations.

O processo de soldagem por fricção com pino consumível possui como campo de aplicação a área de reparo e manutenção de estruturas. Por ser uma técnica desenvolvida recentemente, o conhecimento relativo à sua aplicação ainda não está completamente fundamentado. Dessa forma é necessário que se entenda o comportamento das juntas soldadas para determinar a viabilidade de sua utilização. Atualmente uma das ferramentas existentes para isso é o emprego dos conceitos de mecânica da fratura, que possibilitam a determinação de valores quantitativos de tenacidade. A partir disso objetiva-se identificar qual é a resposta frente à tenacidade à fratura que diferentes materiais desempenham quando soldados por fricção com pino consumível. No presente trabalho foi utilizada cpmo parâmetro de análise a medição de tenacidade à fratura pelo método de CTOD (Crack Tip Opening Displacement) em juntas soldadas com diferentes materiais de pino consumível e metal base. Essas medições concentraram-se nos materiais originais do pino, do metal de base e na região adjacente à interface lateral das juntas. Os materiais estudados foram o aço BS EN10025, os inoxidáveis austeníticos AISI 316L e ASTM F138, e o duplex UNS S31803. Adicionalmente foram realizadas análises fractográfica, macro e microestrutural, bem como ensaios de microdureza visando o entendimento do comportamento das juntas soldadas. Os resultados de CTOD indicaram que as microestruturas originadas com a soldagem, bem como a presença de inclusões de MnS, influenciam significativamente a tenacidade. / The Friction Hydro Pillar Processing has as a field of application in the area of repair and maintenance of structures. However as it is a technique developed recently, knowledge on its application is not fully established. Thus, it is necessary to understand the behavior of the joints in order to determine the feasibility of use. Nowadays one of the existing tools for this is the use of the concepts of fracture mechanics that allow the determination of quantitative values of toughness. From that this work aims to analyse fracture toughness in different materials welded by Friction Hydro Pillar Process. The analysis of fracture toughness was performed by the method CTOD (Crack Tip Opening Displacement) in samples welded with different materials of stud and base material. These measurements were concentrated in the original materials of and the interface zone of the welds. The materials investigated were BS EN10025, austenitic stainless steels AISI 316L and ASTM F138, the duplex stainless steel UNS S31803. Additionally were performed macro and microstructural characterization and microhardness tests aimed to understanding the behavior of joints. The CTOD results indicated that the microstructures as well as the presence of MnS inclusions significantly influence the toughness.

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:12:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Larosa_MariaAparecida_D.pdf: 10660809 bytes, checksum: a977970425db7202c5a36a0e2a30a789 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: No presente trabalho, o aço inoxidável austenítico ASTM F 138, empregado na fabricação de implantes ortopédicos temporários e permanentes, foi submetido a tratamento de superfície por laser, com o intuito de analisar as modificações microestruturais resultantes deste tratamento e seus efeitos na resistência à corrosão e ao desgaste microabrasivo. A caracterização microestrutural foi feita por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microdureza Vickers e difração de raios-X. Para analisar o comportamento em corrosão do aço, antes e após o tratamento, foram realizados três tipos diferentes de ensaios eletroquímicos usando solução de Ringer como eletrólito. O comportamento em desgaste foi avaliado a partir de ensaios por microabrasão do tipo esfera-sobre-placa, utilizando como abrasivos uma suspensão de partículas de carboneto de silício (SiC) em água destilada e uma suspensão de SiC em solução de Ringer. Após o tratamento por laser, o aço apresentou uma microestrutura refinada constituída por dendritas de austenita, com um aumento de aproximadamente 23% na dureza e com melhoria frente à corrosão e ao desgaste. / Abstract: In this work, ASTM F 138 austenitic stainless steel, used in temporary and permanent orthopaedic implants manufacture, was subjected to laser surface treatment. The purpose is analyze the microstructural changes resulting from this treatment and their effects on the microabrasive wear and corrosion resistance. The microstructural characterization was performed by optical microscopy, scanning electron microscopy, Vickers microhardness and X-ray diffraction. In order to analyze the corrosion behavior, three different types of electrochemical tests were carried out before and after treatment, using Ringer's solution as electrolyte. The wear behavior was evaluated using ball-cratering microabrasive wear tests, using slurry of silicon carbide particles (SiC) in distilled water and slurry of SiC in Ringer's solution. After laser treatment, the steel presented a refined microstructure consisted of austenite dendrites, with a 23% hardness increase and improved corrosion and wear resistance. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-16T18:14:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gastaldo_FelipeToloi_M.pdf: 3864276 bytes, checksum: e93dd961bf6a205b380e820ec16cb28f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo : No presente trabalho o aço inoxidável martensítico ASTM 487 CA6NM utilizado na fabricação de eixos de turbinas, foi submetido ao tratamento de superfície por refusão a laser com o intuito de analisar as modificações microestruturais resultantes e seus efeitos na resistência ao desgaste e à corrosão. A caracterização das amostras antes e depois do tratamento foi feita por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e microdureza Vickers. Para avaliar o comportamento das amostras tratadas e não tratadas foram executados ensaios de desgaste micro abrasivo e para analisar a resistência à corrosão, ensaios eletroquímicos. O tratamento resultou em uma camada refundida homogênea com dois tipos de carbonetos de cromo e estrutura martensítica temperada. A dureza do material após o tratamento aumentou 34%, a resistência à corrosão apresentou aumento significativo e os testes realizados para avaliar a resistência ao desgaste indicaram tendência de melhora. / Abstract : In this work, the martensitic stainless steel ASTM 487 CA6NM, used in many turbines parts like the hub, was subjected to laser surface melting treatment. The purpose is to analyse the microstructural changes resulting from the laser treatments, and consequently, their effects on the micro abrasive wear and corrosion tests. The microstructural characterization was performed by optical microscopy, scanning electron microscopy, Vickers microhardness and X-ray diffraction. In order to analyse the corrosion and wear resistances, electrochemical and micro abrasive wear tests were carried out before and after the treatment. The laser treatment resulted in a homogeneus layer with two types of chromium carbides and quenched martensitic structure. The steel microhardness after the laser surface melting increased by 34%, the corrosion resistance had a significant improvement and the wear resistance presented a tendency to improve. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T03:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_AlexMaiado_M.pdf: 9829466 bytes, checksum: 78b8c487039e438993230c1c4d52544c (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho procurou-se observar as mudanças microestruturais e os efeitos na resistência à corrosão dos aços inoxidáveis duplex UNS S32304 e S32205, bastante utilizados pela indústria petrolífera, após realização de tratamentos superficiais por refusão a laser. Foram realizados inicialmente vários testes para a determinação experimental dos parâmetros de processo. Após a escolha otimizada dos parâmetros, as mudanças microestruturais foram analisadas por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura - MEV, difração de raios- X e microdureza Vickers. Com isso, obteve-se dados que puderam ser comparados a condição inicial das ligas. Para analisar o comportamento corrosivo das ligas, antes e após os tratamentos, foram feitos ensaios de polarização cíclica com utilização da solução de 3,5% de NaCI (água do mar artificial), já que os aços inoxidáveis duplex estão sendo bastante utilizados em situações offshore na indústria do petróleo. Os resultados obtidos mostraram que quando tratadas superficialmente a laser, devido à rápida resolidificação, as ligas praticamente ferritizaram, e como o teor de nitrogênio existente na composição de ambas ligas é superior ao seu limite de solubilidade na ferrita, ocorreu uma precipitação de Cr2N(nitretos de cromo) na matriz ferrítica o que promoveu uma perda de resistência à corrosão, porém um aumento significativo de dureza superficial / Abstract: The objective of this work is to observe the micros1ructural changes and effects on corrosion resistance of the duplex stainless steels UNS S32304 and S32205, commonly used by the petroleum industry, following the execution of laser surface remelting treatments. Various initial tests were carried out to determine the parameters for the experimental process. Following the optimum choice of parameters, microstructural changes were analyzed by means of optical microscopy, Scanning Electron Microscopy, X-ray Diffraction and Vickers Microhardness. In this way, data was obtained, which could then be compared with the starting condition of the alloys. In order to analyze the corrosive behavior of the alloys before and after the treatments, cyclic polarization tests were carried out. A solution of 3.5% NaCI (artificial sea water) was utilized, as duplex stainless steels are regularly used by the petroleum industry in offshore locations. The results obtained showed that when treated superflcially by laser, due to rapid resolidification, the alloys became almost ferritic, and since the leveI of nitrogen in the composition of both alloys is superior to their solubility limit in ferrite, a precipitation of Cr2N (chromium nitrides) occurred in the ferritic matrix, causing loss of corrosion resistance, thus signifying an increase in surface hardness / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica