Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-19Bitstream added on 2014-06-13T21:06:53Z : No. of bitstreams: 1 martins_ms_dr_guara.pdf: 6006771 bytes, checksum: 6cdfc9dd93c227e74bc70e676c33b600 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Atualmente, as montadoras de automóveis têm procurado reduzir o peso total da estrutura de seus veículos, além das peças e componentes produzidos em aços, por dois motivos principais: um focado nos aspectos de segurança para os passageiros e outro na necessidade em se diminuir as emissões de CO2, melhorando o consumo de combustível. Em linha a estes requisitos buscados, o presente trabalho tem por objetivo caracterizar em fadiga e impacto, uma nova classe de material desenvolvida pelas siderúrgicas, o aço de fases complexas (complex phase steel), de atuação estrutural, utilizado para a confecção da carroceria de veículos. Foram realizados ensaios metalográficos, onde as fases presentes em sua microestrutura foram analisadas e discutidas, e ensaios para avaliar suas propriedades mecânicas em situações de fadiga (ASTM E 466) e impacto (ASTM E 23), seguido de análises fractográficas das superfícies de fratura dos corpos-de-prova utilizados durante estes ensaios, utilizando para isto, um microscópio eletrônico de varredura (MEV). Desta forma, este trabalho mostra que seu potencial de utilização pode ser ampliado, em virtude dos resultados obtidos, que mostraram a homogeneidade de sua microestrutura, com um alto grau de refino, em comparação com outras duas especificações de aços estruturais utilizados convencionalmente pela indústria automotiva, indicando, assim, melhores resultados nos ensaios realizados / Currently, automakers have sought to reduce the total weight of the structure of their vehicles, and parts and components produced in steel, for two main reasons: one focused on aspects of safety for passengers and one in the necessity to reduce emissions CO2, improving fuel consumption. In line with these requirements, this study aims to characterize the fatigue and impact, a new class of materials developed, the steel complex phase, with structural actuation, used for making the body of vehicles. To evaluate the characteristics of this specification steel, metallographic tests were conducted, where the phases present in their microstructure was analyzed and discussed, and tests to assess their mechanical properties in situations of fatigue (ASTM E 466) and impact (ASTM E 23) followed by fractográficas analysis of fracture surfaces of the specimens used during these tests, with a SEM. This will show that their potential use could be extended, because the results obtained during tests, which the material was compared with two other specifications of conventional structural steels used in the automotive industry

Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Mauro Pedro Pers / Banca: Carlos Kiyan / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Banca: Cesar Alves da Silva Leandro / Resumo: Atualmente, as montadoras de automóveis têm procurado reduzir o peso total da estrutura de seus veículos, além das peças e componentes produzidos em aços, por dois motivos principais: um focado nos aspectos de segurança para os passageiros e outro na necessidade em se diminuir as emissões de CO2, melhorando o consumo de combustível. Em linha a estes requisitos buscados, o presente trabalho tem por objetivo caracterizar em fadiga e impacto, uma nova classe de material desenvolvida pelas siderúrgicas, o aço de fases complexas (complex phase steel), de atuação estrutural, utilizado para a confecção da carroceria de veículos. Foram realizados ensaios metalográficos, onde as fases presentes em sua microestrutura foram analisadas e discutidas, e ensaios para avaliar suas propriedades mecânicas em situações de fadiga (ASTM E 466) e impacto (ASTM E 23), seguido de análises fractográficas das superfícies de fratura dos corpos-de-prova utilizados durante estes ensaios, utilizando para isto, um microscópio eletrônico de varredura (MEV). Desta forma, este trabalho mostra que seu potencial de utilização pode ser ampliado, em virtude dos resultados obtidos, que mostraram a homogeneidade de sua microestrutura, com um alto grau de refino, em comparação com outras duas especificações de aços estruturais utilizados convencionalmente pela indústria automotiva, indicando, assim, melhores resultados nos ensaios realizados / Abstract: Currently, automakers have sought to reduce the total weight of the structure of their vehicles, and parts and components produced in steel, for two main reasons: one focused on aspects of safety for passengers and one in the necessity to reduce emissions CO2, improving fuel consumption. In line with these requirements, this study aims to characterize the fatigue and impact, a new class of materials developed, the steel complex phase, with structural actuation, used for making the body of vehicles. To evaluate the characteristics of this specification steel, metallographic tests were conducted, where the phases present in their microstructure was analyzed and discussed, and tests to assess their mechanical properties in situations of fatigue (ASTM E 466) and impact (ASTM E 23) followed by fractográficas analysis of fracture surfaces of the specimens used during these tests, with a SEM. This will show that their potential use could be extended, because the results obtained during tests, which the material was compared with two other specifications of conventional structural steels used in the automotive industry / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-08Bitstream added on 2014-06-13T19:14:23Z : No. of bitstreams: 1 silvajunior_g_me_guara.pdf: 2753248 bytes, checksum: 05b8f846d2550bb9618bdde67704e992 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A falha por fadiga é resultado de nucleação e propagação de trinca em consequência de um carregamento cíclico. Na indústria aeronáutica, em componentes como trens de pouso, a resistência à fadiga é um importante parâmetro a ser considerado em projeto, assim como resistência ao desgaste e à corrosão. O aço inox 15-5PH é aplicado em diversos componentes nos eixos estruturais do trem de pouso. A sua aplicação justifica-se devido a sua alta resistência mecânica e elevada resistência à corrosão. Contudo sua aplicação é restringida devido a sua baixa resistência ao desgaste, fazendo-se necessária a utilização de um tratamento superficial de endurecimento de superfície. O método de HVOF vem sendo considerado uma alternativa à eletrodeposição do cromo pela indústria aeronáutica, para aumento de resistência ao desgaste e à corrosão. Nesta pesquisa, é realizado o estudo do comportamento em fadiga do aço inoxidável 15-5PH tratado superficialmente em três condições: revestido com WC-13Co-4Cr, e WC-18Co por HVOF; e revestido com cromo eletrodepositado. O tratamento de shot peening foi aplicado com intuito de recuperar a resistência à fadiga nos materiais revestidos. Os ensaios de fadiga e a medida de tensões residuais proporcionam uma análise comparativa da resistência à fadiga dos revestimentos estudados. O presente trabalho tem como objetivo comparar a influência dos revestimentos WC-13Co-4Cr e WC-18Co, aplicados por HVOF, com revestimento de cromo eletrodepositado, na resistência à fadiga axial do aço inox 15-5PH, com intuito substituir o método de eletrodeposição do cromo pelo de HVOF. Os resultados mostram que o aço 15-5PH revestido com WC-13Co-4Cr por HVOF é o melhor sistema de revestimento a ser empregado considerando o desempenho em resistência à fadiga / Fatigue failure is result of a crack initiation and propagation, in consequence of a cyclical load. In aeronautical industry, components as landing gear, the fatigue strength is an important parameter to be considered in project, as well as the corrosion and wear resistance. The 15-5PH stainless steel is applied on carrying axles in landing gear. The reason for its application is due to high mechanical strength, and corrosion resistance. Nevertheless the application of 15-5PH it‟s restricted due to low wear resistance, becoming necessary a hardening surface treatment. The method of HVOF has been considering the alternative to chromium electroplated by the aircraft industry, in order to improve the wear and corrosion resistance. This research present an evaluation of fatigue strength of 15-5PH stainless steel in three main conditions of surface treatments: coated by HVOF with WC-13Co-4Cr, and WC-18Co; and coated with chromium electroplated. The shot peening treatment was applied in order to restore the fatigue strength on coated materials. The fatigue tests and residual stress measurement were carried out to obtain a comparative analysis among coated materials. The main propose of this research is compare the influence of WC-13Co-4Cr, WC-18Co coated by HVOF, with chromium electroplated, on the fatigue strength of 15-5PH, in order to replace the electroplating method by HVOF. The results show that 15-5PH coated with WC-13Co-4Cr by HVOF is the best coating system to be applied considering the fatigue strength performance

Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T02:06:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giordani_EnricoJose_M.pdf: 4210414 bytes, checksum: eac18fa4e3e221f343c053f68768edf1 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Atualmente, grandes esforços tem sido direcionados no sentido de se obter aços estruturais, de baixo custo, com microestruturas que proporcionem as melhores combinações de propriedades mecânicas, sobretudo aquelas relacionadas com fadiga em baixo ciclo. Este trabalho tem por 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 algumas condições microestruturais, condições essas obtidas por um tratamento térmico de normalização (1193 K) e tratamentos na zona intercrítica, a partir de 1043 K, seguido de têmpera ou austêmpera a 630 K. Foram analisadas as propriedades de tração [limite de escoamento (se), limite de resistência à tração (st), redução em área (RA) e coeficiente de encruamento (n)] e as propriedades de fadiga em baixo ciclo [coeficientes de resistência e dutilidade à fadiga (<s'f e e'f), expoentes de resistência e dutilidade à fadiga (b e c) e coeficiente de encruamento cíclico (n')] para o aço nas condições microestruturais como fornecido -CF-(ferrítico-perlítico), normalizado -N1- (ferrítico-perlítico), temperado a partir da zona intercrítica -T77- (ferrítico-martensítico) e austemperado também a partir da zona intercrítica -A77- (ferrítico-bainitico). Verificou-se que, na faixa de amplitude de deformação total ( ?e / 2) entre 0,4 e 1%, a condição NI apresentou melhor comportamento em fadiga em baixo ciclo quando comparada com a condição CF; entretanto, o parâmetro e'f determinado experimentalmente, foi maior para a condição CF (1,38) do que para a NI (1,11), o que sugere que para altos níveis de deformação total (?e / 2>6%) ocorre uma inversão de comportamento. Em alto ciclo, para baixos níveis de deformação total, a condição CF apresentou melhor comportamento à fadiga do que a NI, apesar do parâmetro s'f ser praticamente igual para as duas condições (s'f ¿ 1075 MPa), devido à grande diferença dos expoentes de resistência à fadiga, b = -0,074 para a condição CF e £ = -0,110 para a condição NI. Verificou-se também que o material na condição CF apresentou amolecimento cíclico para todos os níveis de deformação analisados, enquanto a condição NI apresentou comportamento misto, isto é, amolecimento cíclico para níveis de deformação menores que 0,8% e endurecimento cíclico para níveis acima deste valor. O método experimental Incremental Step (IS) mostrou-se eficiente na determinação da curva tensão-deformação cíclica da condição CF, quando comparada à curva determinada pelo método convencional ou dos múltiplos corpos de prova (MCP). Entretanto, para a condição NI, os resultados obtidos por esse método, não foram satisfatórios. As curvas tensão-deformação cíclica, determinadas a partir do método IS, para as condições T77 e A77, mostraram que o condição T77 apresentou endurecimento cíclico para todos os níveis de deformação analisados, enquanto a condição A77 apresentou comportamento misto, como observado para a condição NI. Os valores dos parâmetros estimados a partir das propriedades monotônicas, utilizando os vários métodos encontrados na literatura especializada, apresentaram uma dispersão significativa e, em nenhum método, os valores estimados se igualaram aos valores obtidos experimentalmente. / Abstract: Nowadays, there is a significant research effort in terms of obtaining economical structural steels with microstructure resulting in good mechanical property combinations, chiefly low cycle fatigue properties. The purpose of this work is to analyze the monotonic and cyclic mechanical properties of the API 5L X65 steel, a titanium and niobium microalloyed low carbon steel, in some microstructural conditions from the thermal treatments: normalization (from 1193 K), and quenching and austempering from the intercritical annealing (in 1043 K), Tension and low cycle fatigue tests have been conducted in order to analyze the tension properties [yield strength (Sy), tensile strength (Su), fracture stress (sf), reduction in area (RA), and strain hardening exponent (n)] and low cycle fatigue properties [fatigue strength coefficient and exponent (sf and b), fatigue ductility coefficient and exponent (e'f and c), and cyclic strain hardening exponent (n')] for the following microstructural conditions: as received -CF- (ferrite-perlite), normalized -Nl- (ferrite-perlite), quenching from the intercritical zone -T77- (ferrite martensite), and austempering (ferrite-bainite). It was observed that the Nl condition showed better behavior, in the range 0.4% < ?e/2 < 1%, when comparing to the CF condition; however, the obtained experimental value of e'f was 1.38 to the CF and 1.11 to the Nl, that suggest there is an inversion of the behavior for high levels of deformation (?e / 2 > 6%). In high cycle fatigue, for low levels of strain, the CF condition presented better behavior when comparing to the Nl condition, in spite of the values of s'f for these conditions, they are practically the same and equal to 1075MPa, due to the big difference between the fatigue strength exponent: b = -0.074 for the CF condition and b = -0.110 for the N1 condition. The CF condition presented cyclic softening for all strain range, and the Nl condition presented cyclic softening for ?e / 2 < 0.8% and cyclic hardening for ?e / 2 > 0.8%. The Incremental step (IS) method was very efficient for obtaining the cyclic stress-strain curve for the CF condition, when comparing to the conventional method (by using several specimens). However, for the Nl condition the results from IS method were not satisfactory. The cyclic stress-strain curves, from the IS method, for the T77 and A77 conditions, showed that the T77 condition presented cyclic hardening for all strain levels, and the A77 condition presented, like Nl, cyclic softening for ?e / 2 < 0.4% and cyclic hardening for ?e / 2 > 0.4%. The fatigue parameters obtained from estimation by using monotonic properties, from several methods, presented a significant dispersion and they are different of the experimental values. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Resumo: A falha por fadiga é resultado de nucleação e propagação de trinca em consequência de um carregamento cíclico. Na indústria aeronáutica, em componentes como trens de pouso, a resistência à fadiga é um importante parâmetro a ser considerado em projeto, assim como resistência ao desgaste e à corrosão. O aço inox 15-5PH é aplicado em diversos componentes nos eixos estruturais do trem de pouso. A sua aplicação justifica-se devido a sua alta resistência mecânica e elevada resistência à corrosão. Contudo sua aplicação é restringida devido a sua baixa resistência ao desgaste, fazendo-se necessária a utilização de um tratamento superficial de endurecimento de superfície. O método de HVOF vem sendo considerado uma alternativa à eletrodeposição do cromo pela indústria aeronáutica, para aumento de resistência ao desgaste e à corrosão. Nesta pesquisa, é realizado o estudo do comportamento em fadiga do aço inoxidável 15-5PH tratado superficialmente em três condições: revestido com WC-13Co-4Cr, e WC-18Co por HVOF; e revestido com cromo eletrodepositado. O tratamento de shot peening foi aplicado com intuito de recuperar a resistência à fadiga nos materiais revestidos. Os ensaios de fadiga e a medida de tensões residuais proporcionam uma análise comparativa da resistência à fadiga dos revestimentos estudados. O presente trabalho tem como objetivo comparar a influência dos revestimentos WC-13Co-4Cr e WC-18Co, aplicados por HVOF, com revestimento de cromo eletrodepositado, na resistência à fadiga axial do aço inox 15-5PH, com intuito substituir o método de eletrodeposição do cromo pelo de HVOF. Os resultados mostram que o aço 15-5PH revestido com WC-13Co-4Cr por HVOF é o melhor sistema de revestimento a ser empregado considerando o desempenho em resistência à fadiga / Abstract: Fatigue failure is result of a crack initiation and propagation, in consequence of a cyclical load. In aeronautical industry, components as landing gear, the fatigue strength is an important parameter to be considered in project, as well as the corrosion and wear resistance. The 15-5PH stainless steel is applied on carrying axles in landing gear. The reason for its application is due to high mechanical strength, and corrosion resistance. Nevertheless the application of 15-5PH it‟s restricted due to low wear resistance, becoming necessary a hardening surface treatment. The method of HVOF has been considering the alternative to chromium electroplated by the aircraft industry, in order to improve the wear and corrosion resistance. This research present an evaluation of fatigue strength of 15-5PH stainless steel in three main conditions of surface treatments: coated by HVOF with WC-13Co-4Cr, and WC-18Co; and coated with chromium electroplated. The shot peening treatment was applied in order to restore the fatigue strength on coated materials. The fatigue tests and residual stress measurement were carried out to obtain a comparative analysis among coated materials. The main propose of this research is compare the influence of WC-13Co-4Cr, WC-18Co coated by HVOF, with chromium electroplated, on the fatigue strength of 15-5PH, in order to replace the electroplating method by HVOF. The results show that 15-5PH coated with WC-13Co-4Cr by HVOF is the best coating system to be applied considering the fatigue strength performance / Orientador: Herman Jacobus Cornelis Voorwald / Coorientador: Maria Odila Hilario Cioffi / Banca: Carlos de Moura Neto / Banca: Midori Yoshikawa Costa / Mestre

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-01-06T16:48:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) TESE_ComportamentoFadigaCorrosão.pdf: 7859656 bytes, checksum: 4791a5bcc35f6591e6353cb9692e01de (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2016-01-13T15:52:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) TESE_ComportamentoFadigaCorrosão.pdf: 7859656 bytes, checksum: 4791a5bcc35f6591e6353cb9692e01de (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-13T15:52:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) TESE_ComportamentoFadigaCorrosão.pdf: 7859656 bytes, checksum: 4791a5bcc35f6591e6353cb9692e01de (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste trabalho, foi estudado o efeito de tratamentos térmicos de recozimento na resistência à tração, dureza, à fadiga e no comportamento em corrosão de um aço inoxidável duplex do tipo UNS S31803 laminado a frio. Amostras do aço foram recozidas a 1060°C, 1200°C e 1300°C a fim de se promover variação na fração volumétrica das fases α/γ e possível precipitação de fases indesejáveis para proporcionar a oportunidade de se estudar os seus efeitos nas propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Corpos de prova com espessura de 1,8mm foram preparados segundo normas específicas da ASTM. Ensaios de tração foram realizados com controle de deslocamento de velocidade de 5mm/min. Ensaios de fadiga foram realizados com controle de carga usando frequência de 30Hz e razão R entre tensões de 0,1. As análises microestruturais, realizadas por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão, evidenciaram que, além da mudança na fração volumétrica das fases, ocorreu crescimento de grão da ferrita e austenita, alteração da morfologia da austenita e precipitação de nitreto de cromo na fase ferrita. Com o aumento da temperatura de recozimento do aço foi observada redução do limite de escoamento, limite de resistência, alongamento e limite de fadiga. No aço recozido a 1300°C foi constatado significativo aumento na dureza da ferrita em relação às outras temperaturas de recozimento. O aço apresentou diminuição na resistência à corrosão sob tensão e aumento na temperatura crítica de pite (CPT) com o aumento das temperaturas de recozimento. Conclusivamente, os resultados comprovaram a sensibilidade do aço UNS S31803 tanto em relação às suas propriedades mecânicas quanto de corrosão com mudanças de temperaturas de recozimento. _____________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: In this work, the effect of thermal annealing treatments was studied in tensile strength, hardness and fatigue resistance of a duplex stainless steel UNS S31803 cold rolled. Samples of steel were annealed at 1060°C, 1200°C and 1300°C in order to induce variation in the volume fraction of the phases α/γand possible precipitation of undesirable phases to provide the opportunity to study their effects on the mechanical properties and corrosion resistance. Specimens with a thickness of 1.8mm were prepared according to specific ASTM standards. Tensile tests were performed with displacement control, at a rate of 5mm/min. Fatigue tests were carried out with force control using a frequency of 30Hz and R ratio between stress of 0.1. Microstructural analysis by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) showed that, besides the change in volume fraction of the phases, occurred grain growth of ferrite and austenite, alteration the austenite phase morphology and precipitation of chromium nitride in the ferrite phase. With increasing annealing temperature reduction of the yield strength, tensile strength, elongation and fatigue limit was observed. In the steel annealed at 1300°C was observed an increase in hardness of the ferrite in comparison with other annealing temperatures. The steel showed a decrease in resistance to stress corrosion cracking and increase on critical pitting temperature (CPT) with increasing annealing temperatures. Conclusively, the results confirmed the sensitivity of the UNS S31803 steel in relation to their mechanical properties and corrosion with changes annealing temperatures.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-05Bitstream added on 2014-06-13T20:16:12Z : No. of bitstreams: 1 martins_ms_me_guara.pdf: 4378638 bytes, checksum: 5ab218d0c5345113e4a7e43df186b4af (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma nova proposta de produção do aço para molas de válvulas para motores de combustão interna SAE 9258. Atualmente, este aço é produzido pela rota de lingotamento convencional, e pretende-se adotar o processo de lingotamento contínuo, mantendo-se todas as características mecânicas e metalúrgicas do aço produzido convencionalmente. Cuidados especiais durante o processo de refino secundário (fase líquida) foram levados em consideração para que sejam obtidas inclusões de silicatos deformáveis, essenciais para se conseguir uma vida em fadiga segura para as molas durante a vida útil do motor. Para avaliar essas características do aço foram feitas análises metalográficas da microestrutura em amostras na fase de processamento do aço (fio-máquina) e na fase final do processo (arames), realizados ensaios de tração, ensaios de fadiga axial em corpos-de-prova padronizados (ASTM E 466), ensaios de fadiga por flexão rotativa no arame (Nakamura test), ensaio de fadiga nas molas e análise das superfícies de fratura por fadiga com auxílio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), para as duas rotas de produção (lingotamento convencional e contínuo). Os resultados obtidos mostram que não há diferenças com relação a microestrutura, propriedades mecânicas e comportamento em fadiga do aço na fase final de produção (arame) e na forma de produto (molas). Por outro lado, os resultados obtidos para o aço na fase intermediária do processamento (fiomáquina) mostram diferenças com relação à microestrutura, (presença de maior quantidade de carbonetos nas amostras do lingotamento contínuo), e menor redução de área com a consequente redução da resistência à fadiga. / This paper aims to present a new proposal for production of steel for valve springs for internal combustion engines SAE 9258. Currently this steel is produced by ingot casting route, and intended to adopt the continuous casting process, maintaining all the mechanical and metallurgical characteristics of the steel produced conventionally. Special attention during the process of refinement (liquid phase) were taken into account are obtained for silicate inclusions deformable essential to achieving a safe fatigue life for the springs during the life of the engine. To evaluate these features were made of steel metallographic analysis of microstructure in specimens during processing of steel (wire rod) and the final stage (wires) performed tensile tests, axial fatigue tests on specimens standard (ASTM E 466), fatigue tests in rotating bending on the wire (Nakamura test), the fatigue test the springs and examination of the areas of fatigue fracture with the aid of scanning electron microscopy (SEM) for the two production routes (ingot and continuous casting). The results show no differences with respect to microstructure, mechanical properties and fatigue behavior of steel in the final stages of production (wire) and the product form (spring). Moreover, the results obtained for steel in the intermediate stage of processing (wire rod) show differences from the microstructure (the larger amount of carbides in the samples of the continuous casting), lower area reduction with the consequent reduction resistance to fatigue.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-01-26Bitstream added on 2014-06-13T20:16:13Z : No. of bitstreams: 1 marques_tpz_me_guara.pdf: 7111627 bytes, checksum: 6e3208be9c6bd1d049644a4aa33de525 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Superfícies de fratura apresentam a evolução entrópica durante a propagação de trincas, demonstrando relações entre componentes estruturais, campos de tensões locais e formações típicas de relevo. No caso das ligas metálicas, a evolução das formações topográficas pode indicar as linhas de ação de carga, a dinâmica do processo de fratura, falhas de uso ou de processamento, e outros. Neste trabalho, foram realizadas análises da relação entre a dimensão fractal e a variação do fator intensidade de tensão, da relação entre a dimensão fractal e a posição à frente da trinca, além do estudo da influência da espessura nos valores de dimensão fractal. Esses estudos foram efetuados a partir da topografia das superfícies fraturadas do aço 15-5PH obtidas em ensaios de propagação de trincas por fadiga, conforme ASTM E647. A investigação das fraturas foi feita por meio do método de reconstrução por extensão de foco, com o qual foi possível calcular os valores de dimensão monofractal (Df), dimensão textural (Dt) e dimensão estrutural (Ds), utilizando os mapas de elevações gerados pelo método. Os resultados das análises mostraram que os valores de Ds foram sensíveis à mudança dos micromecanismos de fratura, sendo que eles aumentaram até a transição do estágio II para o estágio III, sofrendo uma leve queda quando a trinca se propagava de forma instável e, em seguida, voltaram a aumentar quando a trinca estava perto de atingir seu tamanho crítico. Também foi observado que os valores de Ds e Dt se comportaram de forma inversa com o aumento da velocidade de propagação da trinca, em que os valores de Ds aumentaram e os de Dt decresceram em relação à evolução de K. Sendo, então, a dimensão estrutural responsável por descrever o comportamento anisotrópico do relevo, devido à evolução... / Fracture surfaces present the entropic evolution during the crack propagation, demonstrating relationship between structural components, local stress fields and typical relief formation. Regarding metallic alloys, the evolution of topographical formations may indicate the load action lines, the dynamism of the fracture process, during the processing or in use failures. In this work, it was performed the analysis of the relation between the fractal dimension and the stress intensity factor deviation, the relation between the fractal dimension and the crack tip position and also the study of the thickness influence in the fractal dimension values. These studies were performed by means of the topography of the 15-5PH steel fracture surfaces obtained throughout the fatigue crack propagation tests, in accordance with ASTM E647. The fractures investigation was executed using the 3-D reconstruction by extended depth of field method, allowing the possibility to calculate the values of the monofractal dimension (Df), textural dimension (Dt) and structural dimension (Ds), using of the elevation maps generated by the method. The analysis results showed that Ds was sensitive to changes on fracture micromechanisms, once they have increased up to the stage II to stage III transition, appearing a smooth reduction during the crack propagation at the unstable region and, after this, the values turned back to increase when the crack was near to achieve the critical length. It was also observed the Ds and Dt values presented an inverse behavior due the increase of the crack propagation velocity, while Ds raised the Dt values diminished related to the K evolution. Hence, the structural dimension is the responsible to describe the anisotropic behavior of the relief due the stress fields evolution in the crack tip... (Complete abstract click eletronic access below)

Orientador: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Ana Paulo Rosifini Alves Claro / Banca: Durval Rodrgigues Júnior / Resumo: Superfícies de fratura apresentam a evolução entrópica durante a propagação de trincas, demonstrando relações entre componentes estruturais, campos de tensões locais e formações típicas de relevo. No caso das ligas metálicas, a evolução das formações topográficas pode indicar as linhas de ação de carga, a dinâmica do processo de fratura, falhas de uso ou de processamento, e outros. Neste trabalho, foram realizadas análises da relação entre a dimensão fractal e a variação do fator intensidade de tensão, da relação entre a dimensão fractal e a posição à frente da trinca, além do estudo da influência da espessura nos valores de dimensão fractal. Esses estudos foram efetuados a partir da topografia das superfícies fraturadas do aço 15-5PH obtidas em ensaios de propagação de trincas por fadiga, conforme ASTM E647. A investigação das fraturas foi feita por meio do método de reconstrução por extensão de foco, com o qual foi possível calcular os valores de dimensão monofractal (Df), dimensão textural (Dt) e dimensão estrutural (Ds), utilizando os mapas de elevações gerados pelo método. Os resultados das análises mostraram que os valores de Ds foram sensíveis à mudança dos micromecanismos de fratura, sendo que eles aumentaram até a transição do estágio II para o estágio III, sofrendo uma leve queda quando a trinca se propagava de forma instável e, em seguida, voltaram a aumentar quando a trinca estava perto de atingir seu tamanho crítico. Também foi observado que os valores de Ds e Dt se comportaram de forma inversa com o aumento da velocidade de propagação da trinca, em que os valores de Ds aumentaram e os de Dt decresceram em relação à evolução de K. Sendo, então, a dimensão estrutural responsável por descrever o comportamento anisotrópico do relevo, devido à evolução... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Fracture surfaces present the entropic evolution during the crack propagation, demonstrating relationship between structural components, local stress fields and typical relief formation. Regarding metallic alloys, the evolution of topographical formations may indicate the load action lines, the dynamism of the fracture process, during the processing or in use failures. In this work, it was performed the analysis of the relation between the fractal dimension and the stress intensity factor deviation, the relation between the fractal dimension and the crack tip position and also the study of the thickness influence in the fractal dimension values. These studies were performed by means of the topography of the 15-5PH steel fracture surfaces obtained throughout the fatigue crack propagation tests, in accordance with ASTM E647. The fractures investigation was executed using the 3-D reconstruction by extended depth of field method, allowing the possibility to calculate the values of the monofractal dimension (Df), textural dimension (Dt) and structural dimension (Ds), using of the elevation maps generated by the method. The analysis results showed that Ds was sensitive to changes on fracture micromechanisms, once they have increased up to the stage II to stage III transition, appearing a smooth reduction during the crack propagation at the unstable region and, after this, the values turned back to increase when the crack was near to achieve the critical length. It was also observed the Ds and Dt values presented an inverse behavior due the increase of the crack propagation velocity, while Ds raised the Dt values diminished related to the K evolution. Hence, the structural dimension is the responsible to describe the anisotropic behavior of the relief due the stress fields evolution in the crack tip... (Complete abstract click eletronic access below) / Mestre

Orientador: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: José Elias Tomazini / Banca: Carlos Antonio Reis Pereira Baptista / Resumo: Tubos de aço utilizados na exploração e prospecção de petróleo e gás natural estão sujeitos a carregamentos dinâmicos durante o transporte (transit fatigue) e também quando em serviço. Por este motivo é imperativo que os tubos utilizados apresentem excelente integridade estrutural a fim de evitar a ocorrência de falhas prematuras devido à fadiga. Contudo, como o processo de fabricação HFIW, largamente utilizado pela indústria, envolve conformação mecânica seguida de soldagem, defeitos estarão inerentemente presentes nos tubos, notadamente uma interface entre as bordas das chapas soldadas. No presente trabalho foi investigado como a junta soldada de tubos de aço API 5CT N80 tipo Q pode contribuir para redução da vida em fadiga e como o processo como um todo pode levar a anisotropia mecânica dos tubos. Para preservar ao máximo as características originais dos tubos foram realizados ensaios de fadiga axiais utilizando corpos de prova não previstos pelas normas técnicas vigentes, com espessuras iguais as das paredes dos tubos dos quais foram retirados. Foi também desenvolvido e testado um dispositivo para realização de ensaios de fadiga utilizando trechos de tubo, o qual mostrou potencial para a realização de ensaios futuros. Os resultados dos ensaios axiais (realizados de modo a comparar a região da junta soldada como uma posição a 90° dela) indicaram que a junta soldada pode agir como um tipo de concentrador de tensões, contribuindo para a diminuição da resistência à fadiga dos tubos de maneira inversamente proporcional à carga aplicada. Também foi observado que defeitos resultantes do processo de fabricação (muitos deles macroscópicos) podem atuar como pontos para a nucleação de trincas de fadiga e que, portanto, não deveriam estar presentes no produto final. Ensaios de tração, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Steel pipes, used in the oil and gas industry in prospection and exploration activities, are often subjected to cyclic loading during their transportation (transit fatigue) and during their service life. Considering this, these steel pipes must have excellent structural integrity in order to avoid premature failure by fatigue mechanisms. However, the HFIW manufacturing process, widely used by the industry, involves mechanical forming and welding and, therefore, defects are inherently present in the finished products, remarkably an interface between the edges of the steel sheets that are welded into tubes. In this work it has been investigated how the HFIW manufacturing process can reduce the fatigue resistance of API 5CT N80 type Q steel tubes and lead to a mechanical anisotropy of the finished product. To keep the specimens characteristics closer to the real steel pipes, axial fatigue tests have been performed with round specimens which had their thickness equal to the thickness of the walls of the pipes from which they had been taken from. It has been developed also a device and a method to test small length sections of steel tubes, which have shown potential to be used in the future as a new methodology for the study of fatigue in steel pipes. The results of the axial fatigue tests (carried out to compare the welded joint to a position situated 90° from it) indicate that the welded joint can act as a stress raiser and contributes to reduce the fatigue resistance of the steel pipes, in a inversely proportional relationship with the increasing of the applied dynamic loading. It has been observed also that some defects, which result from the manufacturing process, can act as points for the nucleation of fatigue cracks and, for this, they should not be present in the manufactured product. Tensile tests, metallographic analysis, ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre