O processo comumente mais utilizado para o endurecimento de superfície de aços é o tratamento térmico. Usando tratamentos térmicos convencionais, camadas endurecidas foram formadas em aço SAE 1020 e SAE 8620 pela difusão de carbono em sua superfície. A determinação da espessura endurecida em aços tradicionalmente é feita por técnicas destrutivas. Este trabalho tem como principal objetivo determinar estas espessuras de camadas endurecidas por medidas magnéticas e medições de ruído de Barkhausen (método não destrutivo). No entanto, a fim de comparação, as espessuras das camadas foram medidas por técnicas tradicionais destrutivas. Medições de ruído Barkhausen e dos laços de histerese foram feitas e, tanto o envelope RMS do pulsos de Barkhausen e transformadas rápidas de Fourier (FFT) foram obtidas a partir de cálculos numéricos. As áreas dos pulsos Barkhausen possibilitam a construção de uma curva de calibração para determinar a espessura da camada dura. A amplitude da FFT foi obtida como uma função da frequência, e foi associada com a distância a partir da superfície para cada amostra por meio da equação clássica de distância de penetração de ondas eletromagnéticas. Finalmente, um índice de potência normalizada (IPN) foi obtido e utilizado para relacionar com as espessuras endurecidas na superfície das amostras. O IPN é discutido em relação à microestrutura da camada endurecida e, neste trabalho ao núcleo de amostra. Várias amostras foram tratadas em temperaturas de nitrogênio líquido para transformar austenita retida em martensita. As medidas das propriedades magnéticas obtidas mostraram-se consistentes com o teor de aumento da microestrutura martensítica. / Universidade de Caxias do Sul / The process most commonly used for surface hardening of steels is annealing. Using conventional thermal treatments, hardened layers were formed on SAE 1020 and SAE 8620 steel by diffusion of carbon into the surface. The determination of the thickness of the hardened layer in steels is traditionally done by destructive techniques. This work has as main objective a determination of the thicknesses of the hardened layers by magnetic measurements, measurements of Barkhausen noise, which is a non-destructive method. However, for comparison the thicknesses of the layers were measured by traditional destructive techniques. Barkhausen noise and hysteresis loops were measured and both the RMS Barkhausen pulse envelope and the fast Fourier transform (FFT) were obtained from numerical calculations. The areas under the Barkhausen pulses may be used for the construction of a calibration curve to determine a case depth of the hard layer. The amplitude of the FFT was obtained as a function of frequency, and has been associated with distance from the surface for each sample using the classical equation for the penetration distance of electromagnetic waves in a metal. Finally a normalized power ratio (IPN) was obtained and used for correlatation with the thickness of the surface layer of hardened samples. The IPN is discussed in this paper in relation to the microstructure of the hardened layer and the core sample. Several samples were treated at temperatures of liquid nitrogen to transform retained austenite into martensite. Measurements of magnetic properties were consistent with an increase in the martensite content of the microstructure.

Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T06:18:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferraresi_ValtairAntonio_D.pdf: 36452481 bytes, checksum: f0dd5fa9034d7c90c94c5d97ac4c226f (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O fenômeno "Trinca de Reaquecimento" pode ocorrer em juntas soldadas de certos materiais, tanto na zona afetada pelo calor como na zona fundida, durante o Tratamento Térmico de Alívio de Tensão (TTAT) ou em serviço à elevada temperatura. Neste trabalho, foi implementado um Sistema de Medição de Emissão Acústica (SMEA) para detectar o instante de formação e propagação da trinca de reaquecimento durante ciclos de TTAT. O SMEA foi acoplado a um equipamento para o Teste de Implante Modificado que realiza simulações típicas do ciclo de TTAT aplicados em juntas soldadas. Com esta configuração foi estudada a influência da tensão de restrição, da temperatura de tratamento térmico e da taxa de aquecimento do ciclo térmico na susceptibilidade à trinca de reaquecimento, no nível de relaxação de tensão e na transição dos modos de fratura proporcionada pela trinca. Este estudo foi realizado em um aço estrutural de alta resistência e baixa liga, temperado e revenido (SAR 80T), de produção comercial. Foram realizados testes com variações do patamar de temperatura, da taxa de aquecimento e da tensão de restrição inicial, mantendo-se constante as condições de soldagem, realizadas pelo processo MAG. Verificou-se com a realização dos testes que o material de estudo apresentou uma alta susceptibilidade à trinca de reaquecimento, mesmo com variações nas condições de TTAT. A susceptibilidade à trinca de reaquecimento e a relaxação de tensão do aço em estudo não se alteraram significativamente com a variação na taxa de aquecimento. As superfícies fraturadas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), onde basicamente dois modos de fratura foram identificados. Para temperaturas de tratamento térmico entre 500° e 600°C foi observado o modo de Fratura Intergranular de Baixa Ductilidade (FillD), de coesão frágil, independente do nível de tensão de restrição inicial.Em mais alta temperatura (680°C) e baixo nível de tensão de restrição foi observado o modo de Fratura Intergranular de Microvazios Coalescidos (FIMC), caracterizado pela presença de pequenos "dimples" nos contornos de grãos. Desta análise conclui-se que a transição de um modo de fratura para o outro depende principalmente do patamar de temperatura do ciclo de TTAT. O SMEA mostrou-se adequado na determinação do instante de formação e propagação da trinca de reaquecimento no modo de FillD. Não foi possível detectar com clareza o instante de formação e propagação da trinca de reaquecimento no modo de FIMC / Abstract: The Reheat Cracking phenomenon can occur either in the heat affected zone or in the fusion zone during Post Weld Heat Treatment (PWHT) for stress relief as well as in high temperature operation. An Acoustic Emission Measurement System (AEMS) was used in this work to determine the instant of formation and propagation of reheat cracking during the thermal cycle. The AEMS was connected to a Modified Implant Test which is applied for simulation of thermal cycles typically used for stress-relief treatment of welded components. With this configuration, it was studied the influence of stress, heat-treatment temperatures and heating rate of the thermal cycle on the reheat cracking susceptibility,on stress relaxation and on modes of fractures. This study were developed using a high strength low alloy steel commercially produced (SAR 80T) in Brazil. Tests varying initial loads, heating rate and different heat-treatment temperatures, maintaining constant the welding conditions, were carried-out with Metal Active Gas process. The material presented high susceptibility to reheat cracking, at different conditions of PWHT. It were not observed an important effect of heating rates of thermal cycle on cracking susceptibility as much as an stress relaxation. Surface of fractures were examined by scanning electron microscopy (SEM), where basically two different modes of fracture were identified on basis of fracture appearance. For the temperature range of 500°C to 600°C, under condition of high and low stresses, a low-ductility intergranular fracture mode (brittle decohesion) was observed and fracture surfaces were characterized by almost featureless facets. At higher temperatures (680°C) and lower stresses, the fractures were slight1y more ductile and occurred by creep cavitation in the grain boundaries. Although intergranular, these fractures were basically "dimples" due to coalescence of individualcreep cavities. It was observed that fracture mode depends mainly on the temperature leveI rather than on stress range. It was also conc1udedthat the AEMS is very adequate for the purpose, where the modes fracture showed a predominance for low-ductility intergranular fracture mode. For the modes of fracture by creep cavitation were not possible determine with clarity the instant of formation and propagation of reheat cracking / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Itamar Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T19:44:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_TacitoBrandao_D.pdf: 11243233 bytes, checksum: 687bb0d5b9f863fa96e9f333954f9696 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Os aços inoxidáveis duplex são caracterizados por possuírem duas fases com frações aproximadamente iguais, sendo essas fases normalmente a fernta e a austenita. Nas várias aplicações do duplex, eles são mais empregados onde a resistência mecânica é de fundamental importância, como por exemplo, em vasos de pressão e tubulações. A resistência à corrosão sob tensão e à corrosão por pite desses aços são excelentes, em muitos casos superiores às dos austeníticos de custo similar. Contudo, apesar da combinação de resistência à corrosão e propriedades mecânicas, esses aços são menos apropriados que os austeníticos para aplicações acima de 250°C (devido à precipitação de fases frágeis) e abaixo de -50°C (por causa da fragilidade associada à fase ferrita). Este trabalho tem por objetivos estudar o comportamento mecânico de um aço inoxidável duplex do tipo 2205 em meio neutro, sob o ponto de vista da influência da temperatura de ensaio e da precipitação de fases frágeis. Foram feitos ensaios de tração, tenacidade à fratura, impacto, dureza e "impressão de esferas" nas temperaturas de +24°C, -20°C, -50°C e -90°C, com o material solubilizado e em cinco outras condições com crescentes frações de fases precipitadas, principalmente Sigma e Chio A fração volumétrica dessas fases variou de 0,88% a 10,7%, tendo sido obtidas por tratamentos isotérmicos. Para caracterização microestrutural do material, foram utilizadas as técnicas de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e medidas magnéticas via ferritoscópio. Com relação à resistência mecânica, obtida por meio do ensaio de tração, observou-se um aumento dessa com a diminuição da temperatura de ensaio. A precipitação de fases não influenciou os parâmetros de resistência mecânica, exceto a tensão verdadeira de fratura. Os parâmetros de dutilidade, avaliados no ensaio de tração, foram mais sensíveis à influência das fases frágeis do que à variação da temperatura. A tenacidade e a tenacidade à fratura, avaliadas pelos ensaios de impacto Charpy e CTOD, respectivamente, diminuíram com a redução da temperatura e com a precipitação das fases frágeis, tendo a precipitação maior influência. A dureza, assim como a resistência mecânica, não foi sensível à precipitação das fases fragilizantes, mas foi influenciada pela temperatura de ensaio, aumentando com o abaixamento da temperatura. Em uma análise da influência da precipitação das fases frágeis nesse material, devese dar atenção aos parâmetros de tenacidade e aos de dutilidade relacionados à região da estricção, sendo que para a influência da temperatura de ensaio, pode-se também utilizar os parâmetros de dureza e resistência mecânica. Com o ensaio de "impressão de esferas" conseguiuse estimar com boa aproximação os limites de escoamento e resistência à tração do material, para as diversas condições microestruturais e temperaturas de ensaio. Em relação aos mecanismos de fratura, observou-se a fratura do tipo alveolar com tendência para clivagem pelo abaixamento da temperatura ou aumento da porcentagem de fases frágeis. O fenômeno das separações também foi observado, sendo o número de separações aumentado tanto pela redução da temperatura como pelo aumento da porcentagem de fases frágeis / Abstract: Duplex stainless steels (DSS) may be defined as a family of steels having two-phase ferritic-austenitic microstructures, both of them stainless. They are used usually in applications where the strength is of fundamental importance, like in pressure vessels and pipelines. They have excelIent stress corrosion and pitting corrosion resistances and, in some cases, these properties are greater when compared to austenitic stainless steels having the same price. However, in spite of the good mechanical and corrosion properties, they are not recommended for applications above 250°C (due to the brittle phase precipitation) and below -50°C (due to the brittle behavior of the ferrite phase). The purpose of this work is to study the mechanical behavior of a DSS, type 2205, in inert environrnent as a function of the temperature and brittle phase precipitation. Tension, ftacture toughness, notched bar impact, hardness, and balI indentation tests have been conducted in order to characterize the mechanical properties at four temperature (24°C, -20°C, -50°C, and -90°C) and under six material conditions (annealed and five microstructures with an increasing ftaction of precipitated phases, mainly the Sigma and Chi phases, ftom 0.88% to 10.7%). These five microstructures were obtained ftom isothermal heat treatment and characterized by using optical and scanning electron microscopies, X-ray diffraction, and magnetic measurement (ferrite content detector). It was observed that the lower the temperature the higher the hardness and strength (evaluated by yield strength, tensile strength, true ftacture strength, and necking stress). These properties were not affected by an increase in the brittle phase quantity, except the true ftacture stress. On the other hand, as expected, the ductility, the toughness (impact energy), and the ftacture toughness (CTOD and K-EE) were affected by the temperature and the brittle phase quantity. The ftaction of the brittle phase affected the latter properties in a very strong way. To analyze the effect of the brittle phases in DSS, the toughness, ftacture toughness, and ductility (reduction of area, reduction of area ftom the necking point, and necking elongation) parameters must be taken into account and to analyze the effect of the temperature the hardness and strength parameters can be also utilized. The balI indentation test was satisfactory for estimating the yield strength and tensile strength at alI temperatures and/or microstructural conditions used in this experiment. The ftacture mechanism was dimples and c1eavage was observed with decreasing the temperature and increasing the ftaction of brittle phases. Delamination was also observed, and the number of splits increased with decreasing the temperature and increasing the ftaction of brittle phases / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Itamar Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T01:54:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tokimatsu_RuisCamargo_D.pdf: 78166945 bytes, checksum: ff9d22f9da782f0aec7ea2bf263baf51 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Os aços de ultra-alta resistência e baixa liga, estão bem estabelecidos tecnologicamente, e a despeito da versatilidade, baixo preço, e excelente resistência mecânica, esses aços possuem sérias limitações. O grande desafio tecnológico, no desenvolvimento dos aços de ultra-alta resistência, está em propiciar aumentos simultâneos de resistência e tenacidade. O aumento de tenacidade à fratura desses aços está diretamente ligado à eficácia do controle microestrutural. Nas últimas décadas, ocorreram drásticas mudanças nos conceitos metalúrgicos, o que possibilitou significativos avanços. Com o desenvolvimento da mecânica da fratura e com o aprimoramento das técnicas de caracterização microestrutural, a capacidade de análise melhorou expressivamente. Em decorrência, a relação entre microestrutura e tenacidade à fratura tem sido continuamente aperfeiçoada. Atualmente, é considerável o esforço de pesquisa direcionado para tentar melhorar a tenacidade à fratura dos aços de ultra-alta resistência, sem reduzir a resistência mecânica...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The ultra-high strength and low alloy steels are very established and independent of versatility, low price, and excellent strength, these steels have severallimitations. The technological challenge, in terms of development of these steels, is to obtain high levels of both strength and toughness simultaneously. The increase offracture toughness ofthese steels depends on the efficiency in controlling the microstructure. In the last decades remarkable advances have been made in improving these steels due to the drastic changes on the metallurgical concepts. The analysis capacity has incresed in a very expressive way with the development of fracture mechanics and microstructural characterization tecniques. As a result, the relationship between microstructure and fracture toughness has continuously improved...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:08:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01 Capa.pdf: 11978 bytes, checksum: e320648f53005bda8416dd43bc0ac457 (MD5) Previous issue date: 2008-12-18 / This work intends to evaluate the damaged caused by the erosion-corrosion process of a stainless steels AISI 304, under four microstructures conditions, used in various applications by the erosion, corrosion, and erosion-corrosion rates. With these rates it is possible to verify if there is a synergistic effect under the test conditions. For that reason, a slurry pot tester was useful. The experiments were performed at an impact of 7,5 m/s at room temperature. The abrasive particles of quartz used are in granulometric range 150 μm and an average sand concentration of 4 % wt. The corrosion and erosion-corrosion tests were performed in a solution of sodium chloride and acetic acid with 10-3 mol/l of sodium thiosulfate which is used to simulate the effect of the H2S presence. The samples obtained from dowel steel are cylindrical with 4,76 mm diameter and were weighted before and after each test. The erosion rate is in good agreement with the literature and is higher for solubility samples. The erosion rate is higher than the corrosion rate. The synergistic effect was observed for the test conditions. / Este presente estudo visa obter informações e dados que possibilitem a análise do desgaste por erosão pura, corrosão pura e corrosão-erosão do aço inoxidável AISI 304 submetido a quatro condições microestruturais: encruada, sensitizada e não sensitizada, e solubilizada, sensitizada e não sensitizada. A sensitização foi gerada a partir de um tratamento térmico a uma temperatura de 650 °C durante 5 horas com resfriamento em ar, enquanto a solubilização foi realizada a uma temperatura de 1050 °C durante 1 hora, com resfriamento rápido em água. Estas amostras foram ensaiadas em um erosímetro, onde os experimentos foram realizados a uma velocidade de impacto de 7,5 m/s na temperatura ambiente. Foram utilizadas partículas de sílica com granulometria de 150 μm e carga sólida igual a 4 % em peso. Os testes de corrosão e corrosão-erosão foram realizados em uma solução de cloreto de sódio mais ácido acético contendo uma concentração de 10-3 mol/l de tiossulfato de sódio, a qual busca simular a presença de H2S. Amostras cilíndricas com diâmetro de 4,76 mm foram confeccionadas a partir de um tarugo e submetidas à pesagem antes e depois de cada teste. A sensitização, nas amostras encruadas, não afetou ou pouco afetou a resistência à erosão. Já as amostras solubilizadas tiveram a maior taxa de erosão para ambas as condições. Foram observadas perdas de massa por corrosão de duas a seis vezes menores as que haviam sido observadas durante os ensaios de erosão. Para as amostras encruadas, as não sensitizadas tiveram uma perda de massa por corrosão seis vezes menor do que por erosão, no entanto, as sensitizadas tiveram uma perda de massa por corrosão três vezes menor do que por erosão. Nas amostras solubilizadas, as não sensitizadas tiveram uma perda de massa por corrosão quatro vezes menor do que por erosão, já para as sensitizadas a perda de massa por corrosão foi duas vezes menor. Finalmente, foi observado o efeito sinergético nas condições de ensaio, visto que, a perda de massa obtida por corrosão-erosão do material foi considerável para os três tempos analisados e todos os tipos de amostras e, somente em dois casos foi inexistente.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2007 / Bibliografia: f. 95-103 / O aço ferramenta para trabalho a quente AISI H13 é o mais utilizado para a confecção de moldes para injeção de alumínio. Diversos estudos já foram feitos para aumentar a vida útil da ferramenta. Um método bastante promissor é o tratamento duplex, onde o m / The hot-work steel AISI H13 is the most used to make molds in aluminum injection. Many studies have been made to increase its lifetime. One promising method is the duplex treatment, where the mold is submitted to a heat treatment, nitriding and coating de

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2016-02-24T20:27:46Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao_Caruline.pdf: 5217100 bytes, checksum: fc25f70c0de07914bceb1d17215f35dc (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-03-03T13:07:14Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao_Caruline.pdf: 5217100 bytes, checksum: fc25f70c0de07914bceb1d17215f35dc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-03T13:07:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao_Caruline.pdf: 5217100 bytes, checksum: fc25f70c0de07914bceb1d17215f35dc (MD5) Previous issue date: 2015 / CAPES / Visando a aplicação do aço UNS S32304 em embalados para transporte de material radioativo, amostras soldadas por processo TIG, com diferentes gases de proteção, foram submetidas a tratamentos térmicos nas temperaturas de 475°C, 600°C e 750°C por 8 horas, seguidas de resfriamento ao ar, a fim de analisar o efeito de temperaturas críticas no perfil de tensões residuais e microestrutura. A difratometria de raios X foi utilizada para determinação das tensões residuais, em diferentes condições (amostras como recebidas e apenas tratadas termicamente) e o perfil de tensões residuais total das amostras soldadas é apresentado para cada fase (austenita e ferrita). As tensões residuais das fases foram determinadas pela técnica sen2ψ, utilizando um difratômetro com fonte de radiação CuKα (<λ> = 0,1542 nm) para a fase austenita e radiação CrKα (<λ> = 0,2291 nm) para a fase ferrita. Avaliaram-se ainda o teor de ferrita, microdureza e microestrutura dos materiais, os quais foram relacionados aos perfis obtidos. Verificou-se que tanto a temperatura quanto a variação do gás de proteção influenciam no perfil de tensões para as diferentes fases deste aço. / Aiming the implementation of duplex UNS S32304 steel as a packed for radioactive material transport, TIG welded samples, with different shielding gas, were subjected to heat treatments at different temperatures, 475 °C, 600 °C and 750 °C, for 8 hours followed by air cooling, in order to examine the critical temperatures effect on the steel residual stress profile and microestruture. The X-ray diffraction was used as a non-destructive technique to determine the residual stresses at different conditions (samples received and only heat treated) and the profile of the total residuals stresses welded samples is analysed for each phase (austenite and ferrite). The residual stresses of the phases was determined by sen2ψ. For austenite phase it was used CuKα radiation source (<̅ > = 0.1542 nm) and for the ferrite phase it was used CrKα radiation (<̅> = 0.2291 nm). It was also measured the ferrite contents, Vickers microhardness and microstructure of the materials was investigated. These results were related to the obtained profiles. It was found that both, the temperature and the variation of the shielding gas, influence on the stresses profile for the different phases in the steel.

Fadiga é uma causa comum de falhas em componentes mecânicos e estruturas metálicas, quando sujeitos a carregamentos dinâmicos, causadas pelo surgimento e propagação de uma trinca de fadiga, sendo a chamada lei de Paris o principal modelo dessa propagação. Esse trabalho teve o objetivo de gerar e avaliar o processo de fadiga para o aço SAE 4140 em diferentes microestruturas, obtidas por meio da realização de tratamento térmico. As cargas dinâmicas, necessárias para a geração da fadiga nos materiais, foram obtidas mediante a utilização da vibração forçada, servindo também como controle do comprimento de trinca por meio da frequência natural, calculada previamente pelo método de elementos finitos (MEF) e verificada experimentalmente para diferentes comprimentos de trinca. Foram realizados 3 tratamentos térmicos distintos, assim como utilizados diferentes níveis de carga, para avaliação do número de ciclos e a taxa de crescimento da trinca de fadiga. Os ensaios foram feitos em corpos de prova normalizados, temperados e revenidos a 600°C e temperados e revenidos a 500°C. Com a utilização da vibração foi possível exercer dois métodos diferentes de aplicação de carga: por deslocamento e força constantes. Com carregamento por deslocamento constante foram obtidos melhores resultados quando comparado com a outra abordagem, pois na medida em que ocorreu a progressão da trinca, as tensões evoluíram com uma menor intensidade. O material temperado e revenido a 500°C teve durabilidade superior, em comparação com os demais tratamentos, independente do método de carregamento. Nos ensaios com deslocamento constante foi possível realizar o cálculo dos parâmetros m e C do modelo de Paris, obtendo-se o valor de 4,44 e 1,51 x 10-13 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m) para m e C, respectivamente, na amostra normalizada. No material temperado e revenido a 600°C os valores foram 2,61 e 2,20 x 10-10 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m), enquanto que na amostra temperada e revenida a 500°C foi obtido 2,50 e 2,10 x 10-10 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m). / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-10-26T16:24:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Michael Fernando Camilo.pdf: 7969407 bytes, checksum: ed6141b41c6a81cb823e8cf5cb10c31e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-26T16:24:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Michael Fernando Camilo.pdf: 7969407 bytes, checksum: ed6141b41c6a81cb823e8cf5cb10c31e (MD5) / Fatigue is a common cause of failures in mechanical components and metal structures when subjected to dynamic loads, caused by the growth of a crack, with the so-called Paris’ law the main model for crack propagation. This work aimed to generate and evaluate the process of fatigue for the AISI 4140 steel in different microstructures, obtained by distinct heat treatments. Dynamic loads, necessary for the generation of fatigue in the material, were obtained by forced vibration, also serving as the crack length control through natural resonance frequency, previously calculated in finite elements (FEM) with experimental verification for different crack lengths. Three different heat treatments were performed, as well as different levels of loadings, to evaluate the number of cycles and the fatigue crack growth rate. Experiments were done with samples in normalized condition, quenched and tempered at 600°C and quenched and tempered at 500°C. With the use of vibration it was possible to apply two different methods of loading: constant displacement and constant force. With the displacement loading was obtained better results when compared to the other approach, since the propagation of the crack occurs, the stresses developed at a lower intensity. The quenched and tempered at 500°C sample had superior durability in comparison with the other heat treatments, regardless of the loading method. With the constant strain loading it was possible to evaluate the Paris’ law constants, m and C. For the normalized sample, the values were 4,44 e 1,51 x 10-13 (mm⁄cycles (MPa√m) m) for m and C, respectively. With the quenched and tempered at 600°C material it were obtained 2,61 e 2,20 x 10-10 ( mm⁄cycles (MPa√m) m), whereas for quenched and tempered at 500°C the results were 2,50 e 2,10 x 10-10 ( mm⁄cycles (MPa√m) m).

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas, 2013. / Submitted by Victor Alves Girotto Borges (victorgirotto2@gmail.com) on 2014-07-31T13:11:06Z No. of bitstreams: 1 2013_AlexandreGomesNascimento.pdf: 2642733 bytes, checksum: b8ef4b88fabe38aee23232fd8a1d0b26 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-07-31T14:31:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_AlexandreGomesNascimento.pdf: 2642733 bytes, checksum: b8ef4b88fabe38aee23232fd8a1d0b26 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-31T14:31:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_AlexandreGomesNascimento.pdf: 2642733 bytes, checksum: b8ef4b88fabe38aee23232fd8a1d0b26 (MD5) / Dentre as várias classes de aço existentes, a mais utilizada pela indústria de petróleo e gás é a classe API 5L, por ser utilizada na fabricação de tubos para condução de gás e petróleo e seus derivados, pois possuem as seguintes características: alta resistência aos esforços mecânicos, boa tenacidade e boa soldabilidade (devido ao baixo teor de carbono equivalente nestes aços). Com a combinação destes fatores é possível trabalhar em maiores pressões e fluxo de produto utilizando menores espessuras devido às melhores propriedades mecânicas registradas por estes materiais. A pesquisa em questão procura avaliar o efeito do Tratamento Criogênico sobre a resistência à fadiga e à fratura de um dos aços mais usado na indústria petrolífera, o aço API 5L Grau B, com o objetivo primário de permitir a utilização desta material na fabricação de meios de ligação e conexões não soldadas. Nesse sentido, foram conduzidos ensaios de fadiga uniaxial, segundo a norma ASTM E 739-91 seguindo a abordagem S-N com razão de carregamento igual a R = -1. Avaliou-se também a propagação de trincas com controle de ΔK, segundo a norma ASTM E 647, a fim de obter os valores do limiar de propagação de trincas, ΔKth. A razão utilizada foi R = 0,1. Esses ensaio foram conduzidos em corpos de prova com e sem Tratamento Criogênico. Com base nos valores obtidos experimentalmente, o Tratamento Criogênico fez com que o Aço API 5L Grau B aumentasse sua vida em fadiga, e fez com que a trinca, uma vez iniciada propagasse mais rápido do que em relação a este mesmo aço sem tratamento. Os limites de resistência à fadiga do Aço API 5L Grau B obtidos foram: 183 ± 3 MPa – Corpos de prova sem tratamento e 184 ± 7 MPa – Corpos de prova com Tratamento Criogênico. Já os valores médios obtidos de ΔKth foram: 6,3 ± 1,3 MPa√m – Corpos de prova sem tratamento e 4,2 ± 0,4 MPa√m – Corpos de prova com Tratamento Criogênico. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Among the various classes of existing steel, the most commonly used by the petroleum industry is the API 5L class, for use in the manufacture of pipes for conducting oil and its derivatives , because they have the following characteristics: high resistance to mechanical stress , good toughness and weldability ( due to low carbon equivalent steels these ) . With the combination of these factors can work in higher pressures and greater product flow using smaller thicknesses due to improved mechanical properties reported for these materials. The research project seeks to assess the effect of cryogenic treatment on the fatigue strength and fracture in this material commonly used in the oil industry, API 5L Grade B steel, with the primary purpose of enabling the use of this material in the manufacture of means of binding and non-welded connections . In this sense , uniaxial fatigue tests were conducted according to ASTM E 739-91 standard according to S-N approach with loading rate equal to R = -1. Was evaluate too the crack propagation with control ΔK, according to ASTM E647 standard, for purposes of obtaining the values of the threshold crack propagation, ΔKth. The ratio used was R = 0,1. These tests were conducted on specimens with and without Cryogenic Treatment. Based on these values obtained experimentally, Cryogenic Treatment has made the Steel API 5L Grade B increase its fatigue life , and making the crack, once initiated to propagate faster than that for the same steel without treatment. The limits of fatigue resistance of steel API 5L Grade B obtained were 183 ± 3 MPa - Specimens without treatment and 184 ± 7 MPa - Specimens with Cryogenic Treatment. Have average values of ΔKth were: 6.3 ± 1.3 MPa√m - Specimens without treatment and 4.2 ± 0.4 MPa√m - Specimens with Cryogenic Treatment.

Fadiga é uma causa comum de falhas em componentes mecânicos e estruturas metálicas, quando sujeitos a carregamentos dinâmicos, causadas pelo surgimento e propagação de uma trinca de fadiga, sendo a chamada lei de Paris o principal modelo dessa propagação. Esse trabalho teve o objetivo de gerar e avaliar o processo de fadiga para o aço SAE 4140 em diferentes microestruturas, obtidas por meio da realização de tratamento térmico. As cargas dinâmicas, necessárias para a geração da fadiga nos materiais, foram obtidas mediante a utilização da vibração forçada, servindo também como controle do comprimento de trinca por meio da frequência natural, calculada previamente pelo método de elementos finitos (MEF) e verificada experimentalmente para diferentes comprimentos de trinca. Foram realizados 3 tratamentos térmicos distintos, assim como utilizados diferentes níveis de carga, para avaliação do número de ciclos e a taxa de crescimento da trinca de fadiga. Os ensaios foram feitos em corpos de prova normalizados, temperados e revenidos a 600°C e temperados e revenidos a 500°C. Com a utilização da vibração foi possível exercer dois métodos diferentes de aplicação de carga: por deslocamento e força constantes. Com carregamento por deslocamento constante foram obtidos melhores resultados quando comparado com a outra abordagem, pois na medida em que ocorreu a progressão da trinca, as tensões evoluíram com uma menor intensidade. O material temperado e revenido a 500°C teve durabilidade superior, em comparação com os demais tratamentos, independente do método de carregamento. Nos ensaios com deslocamento constante foi possível realizar o cálculo dos parâmetros m e C do modelo de Paris, obtendo-se o valor de 4,44 e 1,51 x 10-13 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m) para m e C, respectivamente, na amostra normalizada. No material temperado e revenido a 600°C os valores foram 2,61 e 2,20 x 10-10 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m), enquanto que na amostra temperada e revenida a 500°C foi obtido 2,50 e 2,10 x 10-10 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m). / Fatigue is a common cause of failures in mechanical components and metal structures when subjected to dynamic loads, caused by the growth of a crack, with the so-called Paris’ law the main model for crack propagation. This work aimed to generate and evaluate the process of fatigue for the AISI 4140 steel in different microstructures, obtained by distinct heat treatments. Dynamic loads, necessary for the generation of fatigue in the material, were obtained by forced vibration, also serving as the crack length control through natural resonance frequency, previously calculated in finite elements (FEM) with experimental verification for different crack lengths. Three different heat treatments were performed, as well as different levels of loadings, to evaluate the number of cycles and the fatigue crack growth rate. Experiments were done with samples in normalized condition, quenched and tempered at 600°C and quenched and tempered at 500°C. With the use of vibration it was possible to apply two different methods of loading: constant displacement and constant force. With the displacement loading was obtained better results when compared to the other approach, since the propagation of the crack occurs, the stresses developed at a lower intensity. The quenched and tempered at 500°C sample had superior durability in comparison with the other heat treatments, regardless of the loading method. With the constant strain loading it was possible to evaluate the Paris’ law constants, m and C. For the normalized sample, the values were 4,44 e 1,51 x 10-13 (mm⁄cycles (MPa√m) m) for m and C, respectively. With the quenched and tempered at 600°C material it were obtained 2,61 e 2,20 x 10-10 ( mm⁄cycles (MPa√m) m), whereas for quenched and tempered at 500°C the results were 2,50 e 2,10 x 10-10 ( mm⁄cycles (MPa√m) m).