MASOUMI, M. Role of texture in hydrogen-induced cracking of steel API 5L X70 under various thermomechanical paths. 2017. 152 f. Tese (Doutorado em Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-10-04T14:33:45Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_mmasoumi.pdf: 14430099 bytes, checksum: b88fdd24a2becfd6fe0081bf46f9eaa8 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-11-08T14:17:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_mmasoumi.pdf: 14430099 bytes, checksum: b88fdd24a2becfd6fe0081bf46f9eaa8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-08T14:17:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_mmasoumi.pdf: 14430099 bytes, checksum: b88fdd24a2becfd6fe0081bf46f9eaa8 (MD5) Previous issue date: 2017-01-06 / Pipeline steels are widely used to transport oil and natural gas in long distance in severe environments. Hydrogen-induced cracking (HIC) is one of the most important failure modes in sour environment. Atomic hydrogen produced during surface pipe corrosion diffuses into the steel and traps at defect sites such as inclusions, precipitations, phase interfaces, martensite islands, and grain boundaries. These hydrogen atoms recombine to form hydrogen molecules, leading to the creation of internal pressure within the metal. This reduces ductility, toughness and mechanical properties, leading to HIC nucleation and propagation. The main objective of this thesis was to find a correlation between a role of texture and grain boundary character distribution with HIC crack nucleation and propagation sites. Finally, proposed thermomechanical treatment produced favorable crystallographic textures and significantly increased HIC resistance which is of great interest to petroleum industry. In this thesis, API 5L X70 steel was subjected to thermomechanical processing with various finish rolling temperatures to produce a similar microstructure with different crystallographic textures. The microstructural and textural evolution was characterised by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and electron backscatter diffraction (EBSD). Then, HIC standard test and electrochemical hydrogen-charging experiments were used to induce HIC cracks in pipeline steels. Then EBSD analysis was carried out to show the HIC resistance improvement via appropriate thermomechanical processing. Present work revealed that significant improving of HIC resistance was obtained through engineering of crystallographic texture by isothermal rolling below non-recrystallisation temperature. The high resistance to HIC is highly important to oil and gas transportation. Electron backscatter diffraction (EBSD) measurements were done along the HIC crack in X70 steel after HIC test. The results showed that {001} grains which parallels to normal direction are weak against HIC propagation, and provide a preferred path to crack propagation. Whereas, grains which lied along {110} and {111} planes parallel to rolling plane showed higher resistance against HIC crack nucleation and propagation and improved HIC resistance. In addition, EBSD data revealed that the high amount of recrystallization fraction with no stored energy is one of the main reasons for a higher HIC resistance. Consequently, increasing the fraction of low angle and coincidence site lattice boundaries related to low {hkl} indexing and correspond to the dense planes is targeted in grain boundary engineering to improve HIC resistance. Increasing the number of {111} and {110} grains, with the goal of minimizing the number of {001} grains and HABs, leads to a reduction in crack nucleation and propagation. In overall, the key finding of this work revealed that significant improvement of HIC resistance was obtained through engineering of crystallographic texture by isothermal rolling at approximately 850°C. Although the rolling schedule suggested in the current study differs from the established industrial production, a significant improvement in HIC resistance by controlling of texture only was achieved. This can be a great motivation for development of an alternative thermomechanical treatment with lower finish rolling temperature / Aços de tubulação são amplamente utilizados para transporte de petróleo e gás natural em longa distância em ambientes agressivos. Trincas induzidas por hidrogênio (HIC) são um dos modos de falha mais importantes no ambiente em que se é usado. O hidrogênio atômico produzido durante a corrosão da superficial da tubulação difunde-se para o aço e as prende em locais de defeito, tais como inclusões, precipitações, interfaces de fase, ilhas martensíticas e contornos de grão. Estes átomos de hidrogênio se recombinam para formar moléculas de hidrogênio, levando à criação de pressão interna dentro do metal. Isso reduz a ductilidade, tenacidade e propriedades mecânicas, levando a nucleação e propagação do HIC. O objetivo principal desta tese foi encontrar uma correlação entre o papel da textura e a distribuição do caráter dos contornos de grãos com os núcleos de propagação e de nucleação das trincas. Finalmente, o tratamento termomecânico proposto produziu texturas cristalográficas favoráveis e aumentou significativamente a resistência ao HIC que é de grande interesse para a indústria petrolífera Nesta tese, o aço API 5L X70 foi submetido a processamento termomecânico com várias temperaturas finais de laminação para produzir uma microestrutura similar com diferentes texturas cristalográficas. A evolução microestrutural e de textura foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (SEM), difração de raios X (XRD) e difração de retroespalhamento eletrônico (EBSD). Em seguida, utilizaram-se ensaios padrões de HIC e experimentos electroquímicos com bombardeamento de hidrogênio para induzir fissuras HIC em aços de tubulação. Em seguida, a análise de EBSD foi realizada para mostrar a melhoria da resistência HIC através de processo termomecânico apropriado. O presente trabalho revelou que a melhoria significativa da resistência HIC foi obtida através da engenharia da textura cristalográfica por laminação isotérmica abaixo da temperatura de recristalização. A alta resistência ao HIC é muito importante para o transporte de petróleo e gás. As medidas de difração de retroespalhamento de elétrons (EBSD) foram feitas ao longo da trinca HIC em aço X70 após o teste HIC. Os resultados mostraram que os grãos de planos {001} que são paralelos à direção de laminação são mais propensos a propagação de HIC, e proporcionam um caminho preferêncial para a propagação da trinca. Os grãos que estão ao longo dos planos {110} e {111} são paralelos ao plano de laminação e se mostraram mais resistentes a nucleação e propagação de trincas. Além disso, os dados do EBSD revelaram que a elevada quantidade de recristalização sem energia armazenada por deformação é uma das principais razões para uma maior resistência ao HIC. Consequentemente, o aumento da quantidade de contornos de baixo ângulo e coincident site lattice relacionados à baixa indexação {hkl} e que correspondem aos planos densos é direcionado à engenharia de contornos de grãos para melhorar a resistência a HIC. Em conclusão, aumentar o número de grãos em planos {111} e {110}, objetivando a minimização de grãos em planos {001} e contornos de alto ângulo, leva a uma redução na nucleação e propagação de trincas e a uma melhora de resistência a fragilização pelo hidrogênio. Em geral, a principal descoberta deste trabalho revelou que a melhoria significativa da resistência HIC foi obtida através da engenharia de textura cristalográfica por laminação isotérmica a aproximadamente 850°C. Embora o cronograma de laminação sugerido no presente estudo difira da produção industrial estabelecida, foi alcançada uma melhora significativa na resistência ao HIC somente pelo controle da textura. Isto pode ser uma grande motivação para o desenvolvimento de um tratamento termomecânico alternativo com temperatura de laminação de acabamento mais baixa.

Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:11:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_JairoAparecido_M.pdf: 6076848 bytes, checksum: 742363d8456eadb728338e42b630e9bd (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Atualmente, grandes esforços tem sido direcionados no sentido de se obter aços de baixo custo, com rnicroestruturas que proporcionem as melhores combinações de propriedades mecânicas, sobretudo aquelas relacionadas com fadiga em alto ciclo. Este trabalho tem como objetivos analisar as propriedades mecânicas monotônicas e cíclicas do aço API 5L X65 ¿ aço de baixo teor de carbono e microligado com titânio e nióbio-, em duas condições microestruturais distintas; a primeira na condição como fornecida (CF) e a segunda na condição tratada termicamente (T77) (normalizada a 1193K + tratada na região intercrítica a 1043 K e resfriado em óleo a uma taxa de 30 'Ks POT. ¿1¿). A primeira condição analisada, como fornecida (CF) apresentou microestrutura ferrítico-perlítica (84,9% de ferrita para 15,1% de perlita) enquanto a segunda condição (T77) apresentou microestrutura ferrítico-martensítica (82,7% de ferrita para 17,3% de martensita). Foram analisadas as propriedades de tração ('sigma¿ IND. t ), limite de escoamento ('sigma¿ IND. e) redução de área (RA) e o limite de resistência à fadiga ('S IND. f¿) para as duas condições. Verificou-se um aumento do limite de resistência à tração em 14% (de 615 MPa para 800 MPa),uma diminuição de 38% no limite de escoamento (de 530 MPa para 328 MPa), um alongamento de 8,6%, uma redução de área de 17,6% e uma diminuição do limite de resistência à fadiga de 20% (de 372 MPa para 300 MPa) com o tratamento térmico realizado. As fractografias das superfícies de fratura dos corpos de prova ensaiados à fadiga apresentaram-se muito similares, sendo que as estrias de fadiga foram mais evidentes para a condição T77 / Abstract: Nowadays, there is a significantresearch efforts in terms of obtaining economical steels with microstructure resulting in good mechanical property combinations, chief1yhigh fatigue properties. The purpose of this work is to analyze the monotonic and mechanical properties of the API 5L X65 steel, a titanium and niobium microalloyed low carbon steel, in two different microstructural conditions. The first in as received condition (CF) and the second heat treated (T77) (normalized in 1193K+ treated in intercritical region to 1043K and cooled in oil, a rate of 30 'Ks POT. ¿1¿). The CF condition presented a ferritic- perlitic microstruture (84.9% offerrite and 15% of perlite) while the T77 condition presented a ferritic-martensitic microstuture (82,7% of ferrite and 17,3% of martensite). The properties as tensile strength (S IND. u), reduction in area (RA), yield strength ('S IND.y¿) and endurance limit ('S IND. f¿) were analyzed for both conditions CF and T77. There were an increase in tensile strength of 14% (from 615 MPa to 800 MPa), a decrease in yield strength of 38% (from 530 MPa to 328 MPa), an elongation of 8.6%, a reduction in area of 17,6% and a decrease in endurance limit of 20% (from 372 MPa to 300 MPa) with the heat treatment applied. The fractografies of fracture surface were so similars, mean while in T77 condition the fatigue striations were more visible / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo R. Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T02:01:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sobral_MariaDoroteiaCosta_M.pdf: 5382283 bytes, checksum: 0f25565d3c1c7be0c25ad151f12c0bee (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: A busca por novas tecnologias que visam a redução de custos, e ao mesmo tempo atendam ao aumento de qualidade e produtividade, tem levado as siderúrgicas no mundo inteiro, ao desenvolvimento dos processos near-net shape casting. O processo de lingotamento contínuo de placas finas (LCPF) já é bastante difundido em outros países. Neste trabalho são apresentados os resultados da solidificação de placas finas em escala de laboratório (usando o Simulador LCPF da FEM) e do tratamento termomecânico aplicado às 4 placas finas de aço microligado (0,07%C, 0,07%V e 0,02%Nb). Os resultados da macro e microestrutura do material obtido confirmam a viabilidade do uso do Simulador LCPF da FEM para a produção, em escala de laboratório, de placas finas de aços microligados. Para o tratamento termomecânico adotou-se duas temperaturas de início de laminação (1000 e 900°C), de forma a se verificar a sua influência sobre as propriedades mecânicas e sobre a microestrutura do material. Observou-se que a variação da temperatura de 1000 para 900°C elevou o limite de escoamento de 400 para 420 MPa, devido à redução de tamanho de grão ferrítico de 11 para 6,5 J.!m, mas não houve influência estatisticamente confirmada sobre as demais propriedades analisadas (alongamento e estricção). Também se analisou a influência da variação da composição química das placas, já que estas foram fundidas em fomo de indução de atmosfera não controlada. Não foi observada influência significativa de pequenas variações de composição química sobre as propriedades mecânicas estudadas, nem sobre a microestrutura das placas após a laminação / Abstract: The seeking for new technologies that aim costs reduction and quality and productivity improvement, has pushed the steelmakers to develop the near-net shape casting processes. One of these processes, the Thin Slabs Continuous Casting (TSCC), has been very diffused in hot strips and sheets production. In this work it will be showed the results of the thin slabs solidification in laboratory scale (using the TSCC Simulator of Faculdade de Engenharia Mecânica) and the thermomechanical treatment applied to the these microalloyed steel (0,07%C, 0,07%V e 0,02%Nb) thin slabs obtained. The results of macro and microstructure confirm the viability ofthe thin slabs physical simulation. For the thermomechanical treatment was adopted two temperatures for beginning of rolling (1000 and 900°C), in order to verify its influence on mechanical properties and microstructure. It was observed that temperature variation from 1000°C to 900°C raised the yield stress from 400 to 420 MPa due to ferritic grain size reduction from 11 to 6,5 Ilm, without any influence on other ana1ysed properties (elongation and necking). It was also ana1ysed the variation of the chemical composition, since the slabs were melted in a not-controlled-atmosphere induction fumace. It was not detected any influence of the small variation of chemical composition on properties and microstructure / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T02:19:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zuppo_RicardoModesto_M.pdf: 3596508 bytes, checksum: bf0ebfecc1342011718b632b2d65c250 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O objetivo deste trabalho é analisar a possibilidade de substituição do tratamento térmico de têmpera e revenimento pelo tratamento térmico de austêmpera, seguido ou não de conformação plástica a frio, na fabricação de barras laminadas do aço SAE 4140H. A temperatura de austenitização, para ambos os tratamentos, foi de 850ºC, com tempo de encharque de uma hora e quarenta e cinco minutos. Foram utilizados, para o tratamento térmico de austêmpera, temperaturas de 420; 360 e 340ºC, com tempo de encharque de uma hora, com o objetivo de se obter transformação de fase completa da austenita em bainita. Para a etapa de revenimento, das amostras inicialmente temperadas, foram utilizadas as mesmas temperaturas da austêmpera. Foram estudados aspectos microestruturais por meio de análise micrográfica (microscopia óptica) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As propriedades mecânicas foram analisadas por meio de ensaios de dureza, tração e impacto sendo, também, estudado o micromecanismo de fratura dos corpos-de-prova de impacto. Foi realizada uma análise comparativa dos resultados obtidos visando estabelecer os procedimentos que levam a um melhor conjunto de propriedades para determinadas aplicações / Abstract: The purpose of this work is to analyse the possibility of substitution of the heat treatment of quench followed by tempering by the austempering, followed or not by cold forming, to produce rolled bars of SAE 4140H. The temperature of austenitizing, for both treatments, was 850ºC, with soaking time of one hour and forty-five minutes. For the heat treatment of austempering, temperatures of 420, 360 and 340ºC have been used, with the soaking time of one hour, with the purpose of obtaining the complete phase transformation of the austenite in bainite. For the tempering, the same temperatures of austempering have been used. Microstructure aspects based on micrographic analysis (optic microscopy) and scanning electronic microscopy (SEM) have been studied. The mechanical properties have been analysed based on tests of hardness, tension and impact and the fracture micromechanism of the impact test specimen was also studied. A comparative analysis of the obtained results was done in order to establish the proceedings that lead to a better group of properties for determined applications / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Mei / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:53:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sobral_MariaDoroteiaCosta_D.pdf: 11779132 bytes, checksum: eab3cd5bbd900fec7948867be115992b (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A procura por novas tecnologias que visam a redução de custos e aumentem a produtividade e a qualidade de seus produtos, tem levado as siderúrgicas no mundo inteiro ao desenvolvimento dos processos near-net shape. Neste trabalho são apresentados os resultados da solidificação de placas finas, tendência dessa nova tecnologia, com o uso do Simulador de Lingotamento de Placas Finas (SLPF) do Departamento de Engenharia de Materiais da UNlCAMP e da posterior laminação aplicada às amostras de aço microligado (0,07-0,08%V e 0,02-0,04%Nb). Os resultados da macro e microestrutura do material obtido confirmam a viabilidade do simulador para a produção de placas finas de aços microligados em laboratório. Foi investigada a influência de dois regimes de laminação, um acima e outro abaixo da TNR (Temperatura de Não Recristalização) para a laminação de acabamento, sobre o refino de grão ferrítico e sobre o limite de escoamento. Para o regime acima de TNR,a redução da Temperatura de Início de Laminação de Acabamento (TILA) levou a um aumento do limite de escoamento, com a maior contribuição fomecida pelo refino de grão ferrítico. Para o regime abaixo de TNR,a redução da TILA não alterou muito a contribuição por tamanho de grão ferrítico para o limite de escoamento, mas provocou uma redução da contribuição por precipitação de carbonitretos. A recristalização dinâmica e metadinâmica foram atuantes apenas no regime acima de TNRnas temperaturas mais altas, no máximo em dois dos cinco passes da laminação de acabamento. Abaixo de TNRo refino de grão foi conseguido com o achatamento da austenita. A contribuição ao limite de escoamento por precipitação em todas as condições de laminação processadas se deveu a apenas dois modos, na austenita e na interface da transformação austenita-ferrita. Os valores calculados pela equação de Orowan-Ashby foram de até 50 MPa para a precipitação na austenita e de até 90 MPa para a precipitação interfásica. A introdução de um tempo de 15 minutos de manutenção na temperatura de saída da laminação de acabamento de placa fina com 0,05%V e 0,02%Nb confirmou que a precipitação fina na austenita ocorrida no fmal de laminação também contribuiu de forma significativa para o endurecimento / Abstract: The seeking for new technologies that aim costs reduction and quality and productivity improvement has pushed the steelmakers to develop the near-net shape casting processes. In this work it will be showed the results of the thin slabs solidification, one of these technologies, using the Thin Slabs Casting Simulator (TSCS) of the Materiais Engineering Department of UNICAMP and of the rolling applied to the samples of microalloyed steel (0,07-0,08%V and 0,02-0,04%Nb) which were casted in TSCS. The results of macro and microstructure confum the viability of the thin slabs physical simulation. It was verified the influence of two fmish rolling schedules, one above and other under TNR(No- Recrystallization Temperature), on ferritic grain refinement and on yield stress. For the finish-rolling schedule above TNR,lowering the finish-entering temperature has raised the yield stress, the greatest contribution due to the grain refinement. For the schedule under TNR,lowering the finish-entering temperature has held the ferritic grain at same size but it has lowered the contribution by hardening precipitation. Dynamic and metadynamic recristalization were the austenite softening mechanisms only in above TNRfmish rolling schedule in two passes at higher temperatures. Under TNR,the grain refmement was obtained by austenite pancaked. The precipitation strengthening contribution investigated was due to the carbonitrides particles formed in austenite with up to 50 MPa according Orowan-Ashby model and the interphase precipitation up to 90 MPa. The inclusion of a holding extra period of 15 minutes just below the finish rolling temperature has confirmed an important contribution to the yield stress given by the carbonitrides particles formed in austenite / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

ROCHA FILHO, F. A. M. Estudo da perda de ductilidade a quente e resistência à corrosão de vergalhões laminados com e sem a utilização da etapa de reaquecimento. 2017. 97 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Pós-Graduação Ciência de Materiais (materiais@metalmat.ufc.br) on 2017-10-02T16:47:29Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_famrochafilho.pdf: 4083178 bytes, checksum: da1e3baa97d72a6d875bf5f3a505a3bf (MD5) / Rejected by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br), reason: Prezado Alberto: Existe uma orientação para que normalizemos as dissertações e teses da UFC, em suas paginas pré-textuais e lista de referencias, pelas regras da ABNT. Por esse motivo, sugerimos consultar o modelo de template, para ajudá-lo nesta tarefa, disponível em: http://www.biblioteca.ufc.br/educacao-de-usuarios/templates/ Vamos agora as correções sempre de acordo com o template: 1. Na capa falta a informação do nome do Departamento entre o centro e o programa. 2. Na folha de aprovação, mesmo não sendo obrigatório, sugerimos colocar a data da defesa 3. Na folha de agradecimentos deixe parágrafos ao iniciar os agradecimentos 4.Nas listas de figuras e tabelas observe o alinhamento da margem de modo que quando aumentar o número de dígitos das figuras elas fiquem no mesmo alinhamento de quando tinham um dígito. Ex Figura 1 e 10. Na LISTAS DE FIGURAS e LISTA DE TABELAS, Quando o título da figura ou da tabela não couber na mesma linha, sua continuação deve ficar na mesma margem da primeira letra da linha de cima e não voltar para a margem do F de Figura ou do T de Tabela. 5. Nas listas de Abreviaturas e símbolos observe no template como deve ser o alinhamento. 6. O sumário não deve ter recuo da margem para não caracterizar capítulos. Pois estes não são usados em dissertações e teses. Observe o alinhamento da margem. Não use REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS mas sim, REFERÊNCIAS. 7. Na lista de REFERÊNCIAS a palavra deve ser centralizada na folha Quando vc estiver referenciando artigos de revistas o que deve ficar em negrito não é o título do artigo e sim o nome da revista. Corrigir em toda a lista. Ao realizar essas alterações enviaremos o nada consta pro seu e-mail e para o do secretário Att. Marlene Rocha mmarlene@ufc.br 3366-9620 on 2017-10-06T18:17:27Z (GMT) / Submitted by Pós-Graduação Ciência de Materiais (materiais@metalmat.ufc.br) on 2017-10-30T11:36:03Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_famrochafilho.pdf: 4081151 bytes, checksum: c897beceaac55281ae4207765bcca1e8 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-10-30T14:40:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_famrochafilho.pdf: 4081151 bytes, checksum: c897beceaac55281ae4207765bcca1e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-30T14:40:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_famrochafilho.pdf: 4081151 bytes, checksum: c897beceaac55281ae4207765bcca1e8 (MD5) Previous issue date: 2017-08-09 / Hot rolling is one of the main forming processes where the semi-finished product obtained in the steel plant, is deformed plastically by compression forces applied between rotating cylinders. During rolling process the hot shortness phenomenon may occur and this may cause of split ends of bar during the sequence of cross section reduction passes. This split ends of bar can be severe and cause disruptions in the production process. The hot shortness may be associated with several factors, such as: the chemical composition of steel; the defects present in the semi-finished product, in the case of billet, produced in the process of continuous casting; the steel temperature during the process; and the conditions of rolling process, where it is worth mentioning the deformation rates, reductions, cylinder diameters, type of rolling stand and pass design. In the process under study, hot shortness generally occurs associated with the production of low carbon steel bars which are rolled from billets with as cast structure, which do not go through the reheating process in natural gas furnaces. Since there is great difficulty in inspecting semi-finished products directly from the continuous casting process, and there are limitations related to modification of rolling process conditions, the objective is to evaluate the influence of billet temperature along its section and the microstructure formed prior to the rolling process, mainly related to grain size and the presence of sulphides. These factors were associated with the hot shotness phenomenon of the steel, through a comparative examination between steels rolled directly from continuous casting and steels that pass through the reheating furnace before being rolled. It was possible to observe that the directly rolled billets had a smaller grain size prior to rolling and higher temperature loss throughout the process, which factors associated with a low Mn / S ratio and high reductions and deformation rates favored the hot shortness of bar during the rolling process. Both production routes provide small microstructural differences in the final product, which did not cause significant differences in the properties of corrosion resistance and mechanical properties of rebar. / A laminação a quente é um dos principais processos de conformação onde o produto semi-acabado obtido na aciaria, é deformado plasticamente através de esforços de compressão aplicados entre cilindros rotativos. Durante o processo de laminação pode ocorrer o fenômeno da perda de ductilidade a quente e este pode causar a separação entre as extremidades da barra durante a sequência de passes de redução da seção transversal do laminado. Essa separação da barra pode ser severa e causar interrupções no processo produtivo. A perda de ductilidade pode estar associada a diversos fatores entre eles estão: a composição química do aço; os defeitos presentes no semi-acabado, no caso tarugo, produzido no processo de lingotamento contínuo; a temperatura do aço durante o processo; e as condições do processo de laminação, onde merece destaque as taxas de deformação, as reduções, diâmetros dos cilindros, tipo de cadeira de laminação e projeto de passes. No processo em estudo, a perda de ductilidade a quente geralmente ocorre associada à produção de barras de aço baixo carbono que são laminadas a partir de tarugos com estrutura bruta de fusão, não passando pelo processo de reaquecimento em fornos a gás natural. Visto que há grande dificuldade de inspeção nos produtos semi-acabados vindos diretamente do processo de lingotamento contínuo, e que há limitações quanto à modificação nas condições do processo de laminação, tem-se como objetivo avaliar a influência da temperatura do tarugo ao longo de sua seção e da microestrutura formada prévia ao processo de laminação, relacionada principalmente com o tamanho de grão e a presença de sulfetos. Esses fatores foram associados com fenômeno de perda de ductilidade a quente do aço, através de um exame comparativo entre os aços laminados diretamente a partir do lingotamento contínuo e os aços que passam pelo forno de reaquecimento antes de serem laminados. Foi possível observar que os tarugos laminados diretamente possuíam menor tamanho de grão prévio a laminação e maior perda de temperatura ao longo do processo, fatores esses que associados a uma baixa relação Mn/S e elevadas reduções e taxas de deformação, favoreceram a perda ductilidade a quente da barra durante o processo de laminação. Ambas as rotas de produção proporcionam pequenas diferenças microestruturais no produto final, que não causaram diferenças significativas nas propriedades de resistência à corrosão e nas propriedades mecânicas dos vergalhões.

Capes / Neste trabalho estudou-se a influência de parâmetros de rugosidade e propriedades mecânicas de um aço AISI H13 no coeficiente de atrito estático, ensaiado no sistema plano inclinado. Como contra corpo foi utilizado um recobrimento de cromo duro, considerado idealmente liso. O coeficiente de atrito foi relacionado com a área real de contato, tendo como dados de entrada parâmetros de rugosidade bidimensionais. A rotina de cálculo proposta por McCool (1987) foi aplicada para obtenção de uma estimativa de área de contato, utilizando os parâmetros Rq (rugosidade média quadrática) e RDq (inclinação média quadrática). Foram estudados três conjuntos de amostras, com acabamento superficial produzido por retificação plana e durezas distintas, produzidas por tratamentos térmicos aos corpos de prova. A variação da dureza foi obtida por meio de diferentes temperaturas de duplo revenimento: 540, 600 e 640 °C. Os ensaios de plano inclinado foram conduzidos em uma velocidade de 0,33°/s e uma carga aplicada produzida pelo peso próprio da amostra. Um sensor de movimento é acoplado ao equipamento para detectar o início do deslizamento e permitir a medida de ângulo neste instante. Para análise dos resultados, cada conjunto de amostras foi considerado como sendo diferente em função do tratamento térmico. Além disso, subconjuntos de amostras foram distinguidos em função do parâmetro Rq, por se tratar de um parâmetro médio e que é utilizado diretamente no cálculo da área real de contato. Dessa forma, para cada condição metalúrgica, pode-se verificar a variação do coeficiente de atrito estático com as propriedades mecânicas e superficiais. Foi verificado que, a dureza não apresentou influência no coeficiente de atrito estático, porem, a combinação das propriedades mecânicas e superficiais representada pelo índice de plasticidade apresenta uma relação direta. / In this work was studied the influence of roughness parameters and mechanical properties of the steel AISI H13 in the coefficient of static friction tested in the inclined plane method. The counterbody used was a coating of hard chrome, considered ideally smooth. The coefficient of friction was related to the real area of contact, taking as input bi-dimensional roughness parameters. The routine calculation proposed by McCool (1987) was applied to obtain an estimate of contact area, using the parameters Rq (root mean square roughness) and Rdq (mean square slope). Three sets of samples were studied, with surface finish produced by grinding flat and different hardness, produced by heat treatments to the samples. The variation of hardness was obtained by different double tempering temperatures: 540, 600 and 640 ° C. The inclined plane tests were conducted at a speed of 0.33 °/s and an applied load produced by the self weight of the body. A motion sensor is attached to the equipment to detect the onset of slip and allow the measure of angle instantly. To analyze the results, each set of samples was considered different depending on the heat treatment. In addition, subsets of samples were distinguished in accordance with Rq parameter, because it is an average parameter and it is used directly to calculate the real area of contact. Thus, for each metallurgical condition was possible to see, the variation of the coefficient of static friction with mechanical and surface properties. It was verified that the hardness had no effect on the coefficient of static friction, however, the combination of mechanical and surface properties represented by the plasticity index has a direct relationship.

Capes / Neste trabalho estudou-se a influência de parâmetros de rugosidade e propriedades mecânicas de um aço AISI H13 no coeficiente de atrito estático, ensaiado no sistema plano inclinado. Como contra corpo foi utilizado um recobrimento de cromo duro, considerado idealmente liso. O coeficiente de atrito foi relacionado com a área real de contato, tendo como dados de entrada parâmetros de rugosidade bidimensionais. A rotina de cálculo proposta por McCool (1987) foi aplicada para obtenção de uma estimativa de área de contato, utilizando os parâmetros Rq (rugosidade média quadrática) e RDq (inclinação média quadrática). Foram estudados três conjuntos de amostras, com acabamento superficial produzido por retificação plana e durezas distintas, produzidas por tratamentos térmicos aos corpos de prova. A variação da dureza foi obtida por meio de diferentes temperaturas de duplo revenimento: 540, 600 e 640 °C. Os ensaios de plano inclinado foram conduzidos em uma velocidade de 0,33°/s e uma carga aplicada produzida pelo peso próprio da amostra. Um sensor de movimento é acoplado ao equipamento para detectar o início do deslizamento e permitir a medida de ângulo neste instante. Para análise dos resultados, cada conjunto de amostras foi considerado como sendo diferente em função do tratamento térmico. Além disso, subconjuntos de amostras foram distinguidos em função do parâmetro Rq, por se tratar de um parâmetro médio e que é utilizado diretamente no cálculo da área real de contato. Dessa forma, para cada condição metalúrgica, pode-se verificar a variação do coeficiente de atrito estático com as propriedades mecânicas e superficiais. Foi verificado que, a dureza não apresentou influência no coeficiente de atrito estático, porem, a combinação das propriedades mecânicas e superficiais representada pelo índice de plasticidade apresenta uma relação direta. / In this work was studied the influence of roughness parameters and mechanical properties of the steel AISI H13 in the coefficient of static friction tested in the inclined plane method. The counterbody used was a coating of hard chrome, considered ideally smooth. The coefficient of friction was related to the real area of contact, taking as input bi-dimensional roughness parameters. The routine calculation proposed by McCool (1987) was applied to obtain an estimate of contact area, using the parameters Rq (root mean square roughness) and Rdq (mean square slope). Three sets of samples were studied, with surface finish produced by grinding flat and different hardness, produced by heat treatments to the samples. The variation of hardness was obtained by different double tempering temperatures: 540, 600 and 640 ° C. The inclined plane tests were conducted at a speed of 0.33 °/s and an applied load produced by the self weight of the body. A motion sensor is attached to the equipment to detect the onset of slip and allow the measure of angle instantly. To analyze the results, each set of samples was considered different depending on the heat treatment. In addition, subsets of samples were distinguished in accordance with Rq parameter, because it is an average parameter and it is used directly to calculate the real area of contact. Thus, for each metallurgical condition was possible to see, the variation of the coefficient of static friction with mechanical and surface properties. It was verified that the hardness had no effect on the coefficient of static friction, however, the combination of mechanical and surface properties represented by the plasticity index has a direct relationship.

Orientador: Fernando Alvarez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-05T23:16:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zagonel_LuizFernando_D.pdf: 13909392 bytes, checksum: 08d9ce72a7691aa00b93b053302e92d1 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O objetivo deste trabalho é estudar processos de tratamento superficial por plasma com especial atenção às peculiaridades da técnica frente às demais práticas de nitretação, buscando compreender o processo a partir dos fenômenos observados na superficie. Dois tipos de tratamento foram realizados e três as técnicas utilizadas: nitretação por feixe de íons e por plasma pulsado e carbonitretação por deposição assistida por feixe de íons. A liga tratada foi o aço AISI-H13. As superficies das amostras foram tratadas em diversas temperaturas, de 260°C a 6000C, diversos tempos de processo, de 75 minutos a 5 horas, diversas densidades de corrente e diversas misturas gasosas, permitindo a observação de diferentes estruturas cristalinas, durezas, microestruturas e concentrações de nitrogênio na camada nitretada. Os diferentes estudos realizados dentro dessas amplas condições experimentais permitiram observar e/ou modelar o processo de tratamento superficial em condições diferenciadas. Estudos de nitretação com diferentes composições de feixe iônico de nitrogênio e hidrogênio mostraram que o hidrogênio tem um importante papel no processo, mesmo na ausência de oxigênio. A presença de hidrogênio levou ao aumento da concentração superficial de nitrogênio e à formação de fases de nitretos de ferro tipo E-Fe2-3N. Um estudo da nitretação em diversas temperaturas indicou que o processo de oferta de nitrogênio não depende da temperatura e que a 260°C nitretos de ferro de alta concentração de nitrogênio podem ser formados. A difusão de nitrogênio no aço utilizado mostrou-se ativada pela temperatura, mas efeitos de difusão por bordas de grão pareceram estar presentes, o que causou um aumento da dureza em altas profundidades. A técnica de deposição assistida por íons foi utilizada nesse estudo para o tratamento de superficie de carbonitretação. Nessa técnica, o carbono foi depositado continuamente sobre a superficie da amostra enquanto esta foi bombardeada com íons de nitrogênio. O estudo mostrou que a técnica apresenta características distintas daquelas da carbonitretação a gás ou a plasma. Em especial, foi observada a restauração da fase ferrita com altas concentrações de carbono e nitrogênio para alta deposição de carbono. Um estudo amplo sobre o papel do fluxo de íons, temperatura e tempo no processo de nitretação também foi realizado, visando clarificar as características do potencial químico na nitretação a plasma. Como demonstrado, esse potencial depende do balanço de massa entre o fluxo de íons e a difusão para o volume / Abstract: The objective of this project is to study processes of plasma surface treatment with special emphasis to the differences these techniques might show in relation to others, looking forward to understand the process from surface phenomena. Two kinds of surface treatment have been studied, including three different techniques: ion beam nitriding, pulsed plasma nitriding and carbonitriding by ion beam assisted deposition. The treated alloy was the steel AISI-H13. The samples surfaces have been treated at several different temperatures, from 260°C to 600°C, several process times, from 75 minutes to 5 hours, several ion current densities e several gas mixtures, allowing the observations of different crystalline structures, surface and profile hardness, microstructures, and nitrogen concentration at the surface and within a profile. The undergone studies over these wide conditions leaded to the observation and modeling of the surface treatments at these different situations. Studies of nitriding with different ion beam compositions of nitrogen and hydrogen showed that hydrogen play a major role even in the absence of oxygen. The hydrogen presence within the surface allowed an enhancement on the nitrogen concentration and the formation of iron nitrides 1ike E-Fe2-3N. A study of nitriding over several different temperatures indicates that the nitrogen offer at the surface is not dependent upon temperature and even at very low temperatures like 260°C, high nitrogen concentration iron nitrides can be formed. The nitrogen diffusion is shown to be activated by temperature, but grain boundary effects seam to be present, what caused a hardness increase at high depths. The ion beam assisted deposition technique was used for carbonitriding. In this set-up, carbon is continuously deposited over the surface while the sample is exposed to nitrogen ions. The study showed that the approach displays distinct characteristics with respect to gas or p1asma carbonitriding. By this new technique, high carbon deposition preserves the formation of E-Fe2-3N phase, without loss of diffusion to bulk. A wide study about the role of the ion flux, temperature and time on ion nitriding process was also performed, looking forward to clarify the behavior of the chemical potential of nitrogen at the surface. As it was understood, this quantity will depend on the mass balance between the ion flux and the diffusion to bulk / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Orientador: Itamar Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T19:34:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sant'Anna_PedroCarneiro_D.pdf: 9344836 bytes, checksum: 94a9ee7db0c54b4a0cb6d76fffb44467 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Investigou-se o efeito de tratamentos térmicos intercríticos na microestrutura e propriedades mecânicas do aço API 5L X65 comumente utilizado em tubulações soldadas para transporte de óleo e gás. Vários pesquisadores demonstraram a existência de zonas frágeis na região intercrítica da zona afetada pelo calor (ZAC) de aços C-Mn e ARBL (alta resistência e baixa liga), produzidas durante o procedimento de soldagem de passe único e passes múltiplos. Além dos efeitos nocivos da martensita e da bainita superior, o microconstituinte formado por martensita-austenita retida, denominado constituinte M-A, é usualmente apontado como sendo o principal responsável pela degradação da tenacidade à fratura de alguns destes aços. Após os tratamentos térmicos de homogeneização e normalização, amostras do aço API 5L X65 foram submetidas a tratamentos térmicos intercríticos, realizados a 780 °C por 20 minutos e resfriadas com taxas equivalentes às dos insumos de calor obtidos em soldagens por arco submerso em chapas de 12 mm. As propriedades mecânicas foram avaliadas por meio dos ensaios de tração, dureza, resistência ao impacto Charpy e tenacidade à fratura CTOD. As características microestruturais foram analisadas por meio de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. O tratamento térmico de homogeneização foi eficiente para eliminar o bandeamento e a linha de segregação central da chapa. Verificou-se que o constituinte M-A está presente em todas as condições de resfriamento dos tratamentos térmicos realizados na região intercrítica, incluindo aquelas que promoveram alta tenacidade à fratura. A redução da taxa de resfriamento aumenta a quantidade do constituinte M-A até um determinado limite, pois ele se decompõe em ferrita + carbonetos. Pode-se concluir que os baixos níveis de tenacidade à fratura e ductilidade estão relacionados com a fração volumétrica da martensita obtida em altas taxas de resfriamento ou ao constituinte M-A com caráter martensítico. A condição intercrítica resfriada com taxa de 19 °C/s foi a que promoveu melhor relação resistência mecânica e tenacidade à fratura. Deve-se, portanto, selecionar procedimentos de soldagem que reduzam a fração volumétrica da martensita e do constituinte M-A / Abstract: The intercritical heat treatment effect on the microstructure and mechanical properties of the API 5L X65 steel, widely used in oil and gas pipeline, was investigated. Many researchers have suggested the existence of local brittle zones in the intercritical heat treatment zone (haz) of C-Mn and HSLA (high strenth low alloy) steels of single and multipass welding. Beyond deleterious effect of the martensite and upper bainite, the martensite and retained austenite microstructure, named MA constituent, is usualy pointed as being responsible for the toughness degradation of some of these steels. The specimens were submitted to homogenization and normalizing heat treatments, and then they were submitted to intercritical heat treatments performed at 780 oC for 20 minutes; after that the specimens were cooled using different cooling rates. The cooling rates were equivalent to the heat input obtained with 12 mm steel plate submerged arc weld. The tension, Vickers hardness, Charpy impact and CTOD tests were conducted. Microstructure characterizations were performed by using optical and scanning electron microscopy. Homogenization heat treatment was efficient to eliminate banding and the centerline segregation. It was verified that M-A constituent is present in all intercritical heat treatment conditons, including those of high fracture toughness. The cooling rate reduction increases the amount of M-A constituent until a certain limit, then it decomposes in ferrite + carbides. It was concluded that low toughness and ductility levels are closely related with the volume fraction of martensite obtained in high colling rates or with M-A constituent with a martensite character. The intercritical condition with 19°C/s cooling rate promoted the best correlation between strength and fracture toughness. To improve the intercrictical HAZ toughness of welds, it is suggested to select a welding procedure that diminishes the proportion of martensite and M-A constituent / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica