Este trabalho analisa, através do emprego de simulador físico, os efeitos da adição do nióbio no aço SAE 1141 e seu comportamento como refinador de grão e endurecedor por precipitação, nas altas temperaturas de forjamento e tempos de reaquecimento aplicados industrialmente. Analisa também qual a influência das deformações e velocidades de resfriamento sobre o tamanho de grão austenítico, microestrutura, dureza, cinética da precipitação e propriedades finais. Na definição dos parâmetros de simulação foram observadas rotinas de produção de peças forjadas comercialmente, a literatura técnica, e possíveis alterações que otimizassem as propriedades do aço em estudo. Para tanto foram definidas as temperaturas de forjamento 1100, 1200 e 1250°C, a taxa de deformação de 1/s, as deformações de 30, 50 e 70%, e as velocidades de resfriamento de 36, 60, 100 e 150°C/min. Os resultados indicaram que a velocidade de resfriamento tem papel preponderante na microestrutura final, que variou de um agregado de ferrita e perlita para bainita (às vezes com alguma martensita) a medida em que a velocidade de resfriamento aumenta. A simulação térmica indicou que tamanho de grão austenítico aumenta a medida em que se eleva a temperatura de reaquecimento e que existe apenas um pequeno efeito ancorador de grão do nióbio nesse quesito, quando não estiver presente alguma deformação Foi observado, através da simulação física que, com a presença de deformação, principalmente para as temperaturas menores de reaquecimento, a precipitação induzida por deformação parece ancorar o crescimento dos grãos recristalizados, resultando num tamanho de grão austenítico menor. Esse trabalho constitui parte integrante do projeto de desenvolvimento da tecnologia dos aços microligados, num esforço conjunto do Laboratório de Metalurgia Física – LAMEF, através do Grupo de Desenvolvimento de Aços Microligados, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em parceria com a Aços Finos Piratini e DANA – Albarus, com o apoio da CAPES.

Este trabalho tem por objetivo otimizar os parâmetros de nitretação a plasma para a formação de camadas nitretadas com propriedades tribológicas adequadas para a utilização em ponteiras de conexão utilizadas em “risers” de completação de poços de petróleo. Para atingir este objetivo, amostras de aço inoxidável endurecível por precipitação 17-4 PH foram nitretadas a plasma em um reator com mistura gasosa de 76%N2 e 24%H2 durante 4 horas. As temperaturas utilizadas no processo foram 400, 450, 480 e 550°C. As camadas nitretadas produzidas foram avaliadas quanto à morfologia, espessura, composição, dureza, resistência à corrosão e resistência ao desgaste. Os resultados demonstraram que as condições de nitretação utilizadas foram eficientes no endurecimento superficial das amostras. A utilização de temperatura elevada (550°C) não é adequada para a nitretação de aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação 17-4 PH. A amostra nitretada a 450°C apresentou a melhor combinação de propriedades para aplicação nas ponteiras de “risers” de completação.

Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T17:15:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferrandini_PetersonLuiz_M.pdf: 9373196 bytes, checksum: 623a75bde3c3b751f4ccc15c45a3bd83 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Os aços microligados têm sido usados com freqüência em substituição a aços estruturais convencionais e isso leva à busca de otimização de suas propriedades mecânicas, principalmente da combinação resistência mecânica/tenacidade. Sabe-se que essas duas propriedades estão ligadas aos micromecanismos de fratura atuantes em caso de ruptura, e os objetivos desse trabalho são caracterizar e analisar os micromecanismos de fratura de um aço de baixo carbono microligados com Ti e Nb, em várias condições microestruturas. Para isso o material foi ensaiado nas condições como-fornecido - CF, normalizado a duas temperaturas diferentes (l193K - Nl e 1223K - N2), austemperado a 643K a partir da austenitização intercritica a 1043K - A77 e temperado a partir de duas temperaturas diferentes, a saber, 1043K e 1083K- T81, sendo que para a temperatura de 1043K usou-se duas rotas diferentes: "têmpera de subida"- T77 - o material foi aquecido à temperatura de 1043K a partir da temperatura ambiente e então resfriado; "têmpera de descida"- Td77 - o material foi aquecido à temperatura de 1193K a partir da temperatura ambiente, resfriado até a temperatura de 1043K e então temperado. Foram observadas as superfícies de fratura obtidas nos ensaios de tração, CTOD e impacto Charpy. Nos corpos de prova de tração, notou-se uma tendência à diminuição das dimensões dos "dimples" com o aumento do limite de resistência, principalmente quando passou-se das condições ferritico-perlíticas para as condições ferriticomartensíticas. Todas as superfícies de fratura obtidas nos ensaios de tração têm aspecto completamente alveolar. Nos ensaios de tenacidade à fratura, todas as condições metalúrgicas analisadas apresentaram fratura também completamente alveolar, com exceção da condição T77 que apresentou alguma quantidade de facetas de clivagem. Contrariando as expectativas, os ensaios de impacto Charpy mostraram-se mais sensíveis que os ensaios de tenacidade à fratura, tanto em termos de micromecanismos de fratura quanto nos resultados numéricos obtidos: as superfícies de fratura dos corpos de prova dos ensaios de impacto da condição T77 apresentaram grande quantidade de facetas de clivágem enquanto que as superfícies dos corpos de prova da condição Td77 apresentaram apenas leves indícios / Abstract: The microalloyed steels are being utilized for substituting conventional structural steels and it leads to the necessity of improvement of its mechanical properties, mostly the strength/toughness relationship. It is known that these properties are related to the fracture micromechanisms when rupture occurs and this work's purpose is to characterize and analise the fracture micromechanisms of a low carbon Ti/Nb microalloyed steel in some microstructural conditions. The steel was tested in the following conditions: as-received-CF, normalized at two diferent temperatures (1193K-Nl, 1223K-N2), austempered at 643K from intercritical austenitization at 1043K-A77, and quenched from two diferent temperatures that are 1043K and 1083K-T81; for 1043K, two distinct routes were taken: "from room temperature-quench"-T77 - the specimens were heated to 1043K from room temperature and quenched; "from full austenitization-quench"-Td77 - The specimens were heated to 1193K from room temperature, cooled to 1043K and then quenched. The fracture surfaces obtained from the tensile, CTOD and Charpy impact tests were observed. The tensile specimens showed a trend of smaller dimples with raising tensile strength, mostly when shifting from ferriticperlitic structure to ferritic-martensitic structure. AlI the CTOD fracture surfaces were also completely dimpled with the T77 condition being the only exception, showing a few clivage facets. Against the expectations, the Charpy impact tests were more sensitive than CTOD tests not only when analizing the fracture micromechanisms but also when analizing numeric results: the T77 Charpy impact test fracture surfaces showed a remarkable number of clivage facets while the Td77 fracture surfaces showed only slight evidence / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T00:14:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lourencato_LucianoAugusto_M.pdf: 6157934 bytes, checksum: 0c1ec19baadced0ec37eec672ff3ca60 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Trinca de solidificação é um dos maiores problemas que ocorrem em juntas soldadas, principalmente em ligas de alumínio e aços inoxidáveis. Estas trincas ocorrem de forma intergranular no cordão de solda durante o período de solidificação. Este fenômeno ocorre devido a ductilidade insuficiente que o metal de solda apresenta em suportar tensões trativas que surgem durante o resfriamento do cordão. Muitos testes são recomendados para testar a susceptibilidade ao trincamento dos materiais, porém o mais usado é o teste Varestraint. Apesar de sua importância, existe uma série de variáveis do teste que não são levadas em consideração e podem afetar consideravelmente os resultados. Este trabalho verificou a influência das variáveis do teste: Deformação Tangencial e Força de Aplicação, e da variável do processo de soldagem: Formato da Poça de Fusão, sobre o Comprimento Total de Trincas (CTT). No desenvolvimento experimental foi utilizado o processo de soldagem TIG autógeno em chapas de aço inox austenítico e alumínio 5052. Os resultados mostram que a Deformação Tangencial e o Formato da Poça de Fusão possuem grande influência sobre o CTT. No entanto, a Força de Aplicação mostrou não influenciar no trincamento / Abstract: Solidification cracking is one of the main problems that occur in welded joints, mainly in joints of aluminum alloys and stainless steel. Such cracking develops in an intergranular form at the welding bead during the solidification time-period. The phenomenon is basically due to the insufficient ductility of the filler metal to bear the traction stresses arises during the cooling of the bead. Several procedures are recommended for testing cracking susceptibility of metals, the most used being the Varestraint testo Despite its broad recogi nition and importance to the industry, there is a series of variables in the test procedure that are not taken into account even though they may affect the results considerably. The present work assesses the influence of test variables such as the tangential strain and the application force, and also the effect of the welding pool geometry, on the cracking total length (CTT). The experimental work was carried out using autogenous TIG process on 5052 AI plates and stainless steel plates. Results show that both the tangential strain and the geometry of the welding pool have a major impact on the CTT. On the other hand, the application force was shown not to affect solidification cracking / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Estudou-se, através do método eletroquímico de permeação, a difusão de hidrogênio no ferro puro e no aço DIN 90MnV8. Observou-se nestes materiais, que o coeficiente aparente de difusão de hidrogênio diminui no decorrer dos transientes de permeação, tendo-se interpretado este comportamento como causado pela presença de armadilhas reversíveis. Deduziu-se, para transientes de permeação obtidos entre dois estados estacionários de difusão, que a variação da concentração de hidrogênio preso a armadilhas reversiveis é dada por: Delta Ca = Na. In [(1+alfa)1/2 dividido por (1+beta)1/2], alfa = K.Co/p beta=K.Cl/p sendo Na a densidade de armadilhas; k e p, os parâmetros de captura e de liberação de uma armadilha e Co e Cl, a concentrasão inicial e final de H. Mediu-se, no ferro recozido, um coeficiente médio de difusão de hidrogênio de 6,4.10-5 cm²/s. A deformação com 50% de trabalho a frio no ferro reduz este valor em aproximadamente uma ordem de grandeza. Verificou-se no aço DIN 90MnV8 que o coeficiente de difusão de hidrogênio aumenta com o aumento dn temperatura de revenimento após a têmpera, atingindo o valor máximo de 7,0.10-6 cm²/s no aço esferoidizado. A dependência térmica do coeficiente de difusão no aço DIN 90MnV8 esferoidizado pode ser expressa por: D = 1,95 (+0,49) exp (-30,43kJ/mol.R.T.) (cm²/s) e neste mesmo aço temperado e revenido com 55RC de dureza por : D=0,29 (+- 0,05 ) exp (-28,47kJ/mol.R.T.) ( cm²/s). Uma nova metodolagia fractomecânica foi introduzida, a qual permite a determinação da cnncentração crítica de hidrogênio necessária para provocar o avanço de uma trinca estacionária. Observou-se no aço DIN 9OMnV8, que a concentração crítica de hidrogênio diminui com o aumento da dureza do aço e é menor quando um valor maior de KI é aplicado. O modo de fratura apresentado Por este aço revelou ser independente da concentração de hidrogênio e do valor de KI, sendo função unicamente de sua dureza. / The hydrogen diffusion in pure iron and DIN 90MnV8 steel was studied by means of the electrochemical perrneation method. It was observed that the apparent hydrogen diffusion coefficient decreased during the pemeation transients, such behavior beeing interpreted as due to reversible traps. It was shown that for permeation transients obtained between two steady states, the concentration variation of hydrogen bound to reversible traps is given by: Delta Ca = Na. In [(1+alfa)1/2 dividido por (1+beta)1/2], alfa = K.Co/p beta=K.Cl/p beeing Na, the trap density; k and p, the capture and release parameters of a trap; and Co and Cl, the initial and final hydrogen concentrations. A medium hydrogen diffusion coefficient of 6,4.10-5 cm²/s was measured for recristalized iron. The deformation due to 50% cold work reduces this value in one order of magnitude. For DIN 90MnV8 steel, the hydrogen diffusion coefficient increases as the tempering temperature increases, attaining a maximal value of 7,0.10 -6 cm2/sec on the spherodized state. The temperature dependance of the hydrogen diffusion coefficient, on the spherodized 90MnV8 steel was: D=1,95 (-0,49) exp (-30,43kJ/mol.R.T) (cm²/sec) and on this steel tempered to a 55RC hardness: D=0,29 (+-0,05) exp (-28,47kJ/mol.R.T) (cm²/sec) A new fractomechanical methodology is intsaduced, wich allows the determination of the critical hydrogen concentration necessasy to propagate a stationary crack. For DIN 90MnV8 steel, this critical hydrogen concentration decreases as the steel hardness increases, beeing lower as a greater value of KI is aplied. The fracture mode of this steel was found to be independent on the applied value of KI, beeing a function only of its hardness.

Este trabalho teve por objetivo determinar a ação inibidora do íon borato na corrosão do aço-carbono, em soluções aquosas aproximadamente neutras, arejadas e desarejadas, na presença ou não de ions cloreto, à temperatura ambiente. Através do traçado de curvas de polarização potenciostáticas, de experimentos cronopotenciométricos e cronogalvanométricos, com ou sem riscagem do corpo de prova, e do comportamento do aço comum em ensaios de imersão a longo prazo, concluiu-se que o ion borato possui uma ação inibidora sobre a corrosão do aço, desde que o potencial não seja muito elevado. Observou-se também que o aço sofre corrosão por pites em soluções de borato, mesmo na ausência de íons agressivos e que os pites ocorrem em potenciais tanto mais baixos quanto mais diluídas forem as soluções de borato. Para soluções contendo 1000 ppm de bórax ou mais, o potencial de pite, determinado por técnicas cronopotenciométricas, está acima do potencial de corrosão. Para soluções com concentrações iguais ou superiores a 5000 ppm de bórax, não foi detectada corrosão por pites na faixa de potencial estudada, isto é, desde o potencial de evolução de H2 até o potencial de evolução de 02. A adição de 100 ppm de NaCl à solução contendo 2500 ppm de bórax reduz o potencial de pite de aço comum, em relação ao seu valor na ausência de íon cloreto. / The inhibitory action of the borate ion on the carbon steel corrosion in neutral aqueous solutions both aerated and deaerated in presence or absence of chloride ions at ambient temperature has been studied. Trough potenciostatic polarization curves, chronopotenciometric and chronogalvanometric experiments, with or without scratched samples, and the materiais behavior in long time immersion tests, it has been concluded that the borate ion acts as inhibitor when the potential is not very high. It has been observed too that pitting corrosion occurs in borate solutions even in absence of agressive ions, and at potentials the lower the more diluted the borate solutions. The pitting potential determinated by chronopotenciometric technics for solutions containing more than 1000 ppm of borax is higher than the corrosion potential. For solutions with concentration equal ou higher than 5000 ppm no pitting corrosion has been detected from H2 evolution potential until the O2 evolution potential. Adding 100 ppm of sodium chloride to 2500 ppm borax solution decreased the pitting potential of the carbon steel (as compared with its value in absence of chloride ions).

O objetivo deste trabalho foi estudar e desenvolver uma técnica que diminuísse a concentração de hidrogênio absorvido pelo aço SAE 1045. A técnica consistiu na modificação superficial de amostras de aço SAE 1045 através de eletrodeposição de Sn na superfície com posterior tratamento térmico para promover a difusão do Sn para o interior do aço. Por meio da técnica de RBS, foram caracterizados os perfis de concentração do Sn no aço com a profundidade. Por outro lado, com o uso da técnica de permeação eletroquímica, aplicada tanto em meio alcalino como neutro, foi avaliada a eficiência das modificações superficiais em inibir a absorção do hidrogênio pelo aço. Foram constatadas significativas reduções da absorção de H em amostras modificadas com a adição de 100nm de Sn eletrodepositado com posterior difusão. Utilizou-se também medidas de impedância eletroquímica e ensaios de voltametria potenciostática e potenciodinâmica para descrever as influências das modificações superficiais no processo de absorção.

O volume de escória de aço inoxidável produzida a partir do forno elétrico a arco é elevado, e trazendo este fato para dentro do desenvolvimento sustentável, surge a necessidade de estudar a sua reciclagem e reutilização como instrumento de fundamental importância para o controle e minimização dos problemas ambientais, e deste modo resolver o seu problema de armazenagem. O objetivo deste trabalho foi analisar a mobilidade de cromo presente na composição da escória de aço inoxidável, quando esta é utilizada como matéria-prima para a confecção de material cerâmico, afim de avaliar o risco de contaminação ambiental que estes novos materiais podem causar durante o seu ciclo de vida. Houve a necessidade do estudo, principalmente, porque a escória apresenta cromo em sua composição, e em função disto envolve toda a problemática ambiental que resíduos de cromo provocam. As ferramentas utilizadas para este estudo foram os ensaios de lixiviação e solubilização baseados nas Normas Brasileiras para material granular, NBR 10005 e NBR 10006, respectivamente, e ensaio baseado na Norma Holandesa para material monolítico, NEN 7345, para corpos cerâmicos com percentuais de escória de 10%, 20% e 30% em peso. Os parâmetros utilizados para avaliação do comportamento deste material foram as diferentes granulometrias da amostra e diferentes soluções acidificantes. As diferentes granulometrias foram obtidas através de quebra aleatória ou cortes em local pré-determinado. Este parâmetro de avaliação foi aplicado nos ensaios baseados nas Normas Brasileiras As diferentes soluções acidificantes, ácido nítrico ou ácido acético, foram utilizadas como parâmetro de avaliação no ensaio baseado na Norma Holandesa. A periculosidade do resíduo foi determinada através da análise química dos extratos resultantes dos ensaios e posterior comparação com a concentração máxima dos componentes estabelecida na NBR 10004. Os resultados mostraram que a escória de aço inoxidável é resíduo não-inerte; o cromo presente na escória está na forma trivalente, podendo ser parcialmente oxidado a cromo hexavalente durante o processamento cerâmico; a granulometria, e conseqüente área superficial, é fator determinante para os ensaios de lixiviação e solubilização; e os dois ácidos utilizados apresentam grandes diferenças na extração dos constituintes, o que indica que os resultados são diferentes conforme a norma de lixiviação utilizada para a avaliação da mobilidade dos constituintes do resíduo.

Este trabalho apresenta uma metodologia para a avaliação de aquecedores de panela de aciaria e de práticas de movimentação de panelas em uma aciaria elétrica. O objetivo final é a redução da variabilidade do estado térmico da panela durante o vazamento do aço do forno elétrico. Neste estudo são investigados os aquecimentos realizados nos dois tipos de aquecedores existentes e as operações com as panelas durante a etapa sem aço do ciclo das panelas. A eficiência dos aquecedores são comparadas através de ensaios de aquecimento com panelas instrumentadas e a técnica de termografia. A análise da movimentação de panelas é realizada pelo levantamento dos dados operacionais diretamente na usina.Com a identificação dos problemas, são propostas soluções que minimizem seus efeitos sobre o estado térmico da panela. Finalmente, os resultados das soluções propostas, medidas diretamente na aciaria, comprovam que estas medidas contribuíram para melhorar o estado térmico da panela no vazamento e consequentemente o controle sobre as perdas térmicas do aço na panela.

Orientador : Rezende Gomes dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T16:47:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Palmiere_Wagner_D.pdf: 40699634 bytes, checksum: 9a3292fe33a1d382872641f302967ee5 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O desenvolvimento do processo de lingotamento contínuo de placas finas é de muita importância para o aumento da produtividade da produção de chapas finas. Contudo, para que este processo esteja completamente desenvolvido e aplicável industrialmente diversas dificuldades tecnológicas necessitam ser resolvidas e por isto faz-se necessário o estudo e conhecimento do mesmo. O objetivo principal deste trabalho é a apresentação do desenvolvimento de um dispositivo experimental para a simulação da solidificação e resfriamento de placas finas de aços dentro do molde associada à implementação de tensões de compressão na placa durante sua solidificação. Foram estudados alguns dos efeitos da implementação da deformação do metal durante sua solidificação sobre variáveis como perfil de temperatura do metal durante a solidificação e microestrutura. Algumas ligas metálicas foram u_das para a realização dos experimentos para a obtenção das placas finas, sem e com deformação com o núcleo líquido, com o objetivo de adequar-se o simulador para que se tomasse possível os testes experimentais com aços. Foi utilizado um modelo computacional, elaborado com base no método de elementos finitos, para a simulação do comportamento dos perfis térmicos durante a solidificação e resfriamento da placa fina obtida com e sem deformação. Os resultados obtidos com a simulação foram comparados com resultados experimentais e a aproximação entre eles foi considerada muito boa / Abstract: The development of continuous casting of thin slab is important in order to improve the steel sheet productivity. However, a lot of technological difficulties need to be solved and it can be done through experimental researches, seeking, in this way, to figure out the relations between process parameters and metallurgical characteristics. The purpose of this work is to optimize an equipment to simulate the production of thin slab steel with liquid core reduction, in order to verify the behavior of the metal when it is applied the deformation of the liquid core. The development of the equipment was obtained by experimental tests in which were used different metals alloys with low liquidus temperature. The effects of core reduction on solidification temperature profile, macrostructure and microstructure were studied. A computational model, based on finite element method, was applied in order to simulate the temperature behavior of thin slab and cooper mold during solidification and cooling process and the results fit very well / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica