No presente trabalho foram geradas diferentes condições superficiais em amostras e brocas do aço rápido AISI M2 através de polimento, lixamento e jateamento das superfícies. As amostras e brocas foram nitretadas a plasma variando-se a temperatura, para duas diferentes composições da mistura gasosa: 5%vol. N2 e 76% vol. N2 em hidrogênio. As superfícies (não nitretadas e nitretadas) foram caracterizadas quanto a microestrutura, rugosidade, microdureza, composição química, composição ele fases e o estado ele tensões residuais. Embora algumas análises tenham sido realizadas nas brocas, a maior parte delas foi feita nas amostras cilíndricas tendo-se em vista a geometria complexa das ferramentas que dificulta a caracterização direta. Algumas ferramentas nitretadas a plasma foram testadas em ambiente de produção e as brocas foram submetidas a ensaios de usinagem. Durante os ensaios de usinagem com brocas os esforços de corte e o desgaste de flanco foram avaliados. A mistura gasosa pobre em nitrogênio evitou a formação da zona de compostos e, com o emprego da mistura gasosa rica em nitrogênio foi formada uma zona de compostos de (carbo)nitretos e-Fe2.3(C)N na superfície das amostras. Foram medidas altas tensões residuais compressivas na zona de difusão de amostras nitretadas, mostrando um aumento com o aumento da temperatura de nitretação a plasma para o caso de amostras polidas. Uma significativa influência do estado superficial antes da nitretação nas propriedades finais obtidas foi encontrada e seus principais aspectos discutidos: menores profundidades de camada em amostras lixadas e jateadas quando comparadas a amostras polidas foram atribuídas as altas tensões residuais compressivas presentes na superfície e logo abaixo da superfície antes da nitretação, especialmente para o caso de amostras jateadas. Testes com ferramentas em ambiente industrial de produção demostraram possibilidades de ganho de vida significativos com a nitretação a plasma. Em ensaios de laboratório as brocas submetidas ao jateamento apresentaram o melhor comportamento, o que foi explicado principalmente pela remoção de material recalcado sobre os gumes e a introdução de tensões residuais compressivas. Juntamente com o jateamento prévio a utilização da mistura gasosa pobre em nitrogênio na nitretação a plasma levou aos menores valores ele desgaste de flanco, enquanto a mistura rica em nitrogênio reduziu os esforços de furação. / In the present work different surface conditions were generated on samples and drills of AISI M2 high speed steel by polishing and sand blasting processes. Samples and drills were plasma nitrided at different temperatures with two different compositions of the gas mixture: 5vol.% N2 and 76vol.% N2 in hydrogen. Surfaces of non-nitrided and nitrided samples were characterized concerning the microstructure, roughness, microhardness, chemical composition, phase composition and the state of residual stresses. Even though some of the analyses were carried on drills, most part of them were carried on samples since tools possess a complex shape which difficults the direct characterization. Some plasma nitrided tools were tested in industrial production and the drills submitted to machining tests. During machining tests the drilling forces and flank wear were evaluated. The gas mixture of 5vol% N2 avoided the compound layer formation during plasma nitriding. It was found a E-(carbo)nitride layer on top of samples plasma nitrided with the use of 76vol.% N2 gas mixture. High compressive residual stresses were measured on samples surface in diffusion zone, which increased with nitriding temperature for polished samples. A significant influence of the surface state prior nitriding on final properties was found and their main aspects discussed: thioner nitrided layers on ground and sand blasted samples were attributed to high compressive residual stresses on surface and near surface areas before nitriding, specially for the case of sand blasted samples. The industrial production tests demonstrated good possibilities of tool-life improvement by the application of plasma nitriding. In the machining tests with drills, the plasma nitrided drills which were sand blasted before showed the best behavior, which was explained by the removal of overlapped material from cutting edges and introduction of compressive residual stresses. Associated to prior sand blasting the lower nitrogen concentration in the gas atmosphere gave the smallest drill flank wear while the higher nitrogen concentration gave a reduction of drilling forces.

Este trabalho buscou caracterizar e avaliar o efeito fragilizante da fase-σ e demais fases formadas, em tubulações de aço inoxidável austenítico AISI 316, que estiveram em operação durante 80.000 horas a 660°C. Estas tubulações faziam parte do sistema aquecimento/reação (área quente) de urna unidade de processamento petroquímico de hidrodealquilação de tolueno. Medidas de propriedades de tenacidade destes materiais revelaram urna significativa queda da energia absorvida pelo ensaio de impacto Charpy-V. Os experimentos realizados incluem avaliação metalográfica, ensaios potenciodinâmicos, extração eletrolítica de precipitados, caracterização de fases por difração de raios X, bem como medidas de algumas propriedades mecânicas. Os resultados indicaram a ocorrência do envelhecimento metalúrgico, com a formação de carbonetos do tipo M23C6, fase-σ e fase-η que explicam a baixa tenacidade. / This work aims to characterize and to evaluate the embrittlement effect of the σ-phase and other formed phases in AISI 316 austenitic stainless steel tubes which were exposed to temperature around 660°C during 80,000 hours. These tubes were used in a heating I reaction system (hot area) of a petrochemical process unit. Measurements of toughness properties of this materials showed low values in the Charpy-V impact test. The performed experiments included metallographic evaluation, potentiodynamic tests, eletrolytic extraction, phase characterization by X-ray diffraction and measurements of some mechanical properties. The results indicated a aging process with the formation of M23C6 type carbide, σ-phase and η-phase which justify the low toughness of these materials.

Este trabalho propõe um método prático de se determinar a força de trefilação com a utilização de uma célula de carga. Também apresenta modelos teóricos de cálculo de força, baseados na Teoria Elementar da Plasticidade, para fins de comparação. Dentre estes modelos, discute-se com maior profundidade o Modelo dos Discos que permite uma análise sobre o comportamento do material no interior da fieira. Paralelamente foram feitas comparações entre os lubrificantes comumente empregados em trefilação de arames em condições tipicamente industriais. Esta análise foi baseada nas bitolas utilizadas, reduções, ângulos de fieiras, estado do material, composição química e granulometria dos lubrificantes levando-se em consideração força medida, acabamento e rugosidade superficial do arame ao longo dos passes.

O controle de enxofre na produção de aços é amplamente estudado por pesquisadores, sendo a maioria baseado nos estudos sobre basicidade ótica realizada nos anos 70. O presente trabalho foca no controle do enxofre do aço SAE 1070 modificado, comparando dados medidos de aço e escória de uma planta siderúrgica com modelos termodinâmicos teóricos de equilíbrio. Composições químicas de aço e escória foram medidas ao longo do processo de produção do aço SAE 1070 modificado (0,060 – 0,070% S). A composição química da fase líquida foi obtida através do software FactSage®. Diferentes modelos de controle de enxofre fundamentados em basicidade ótica foram testadas a fim de validar o que melhor se ajustou aos resultados da planta. Com o modelo escolhido, uma rota alternativa de produção foi avaliada. A rota padrão é baseada apenas na adição de enxofre na metalurgia secundária, enquanto que a rota alternativa é baseada na adição de pó enxofre durante o vazamento e de fio na metalurgia secundária. A partição de enxofre ao longo do processo apresentou importante variação dependendo do método de adição utilizado, afetando a estabilidade da composição química final do aço. O método baseado na adição de pó de enxofre antecipada apresentou uma variação menor na composição químico quanto comparado ao método baseado apenas na adição via fio. / Sulfur control on steel production is widely investigated for researchers, manly based on optical basicity studies developed on 70’s. The present work focus on sulfur control of modified SAE 1070 steel, comparing measured plant steel/slag composition data with theoretical sulfur thermodynamics equilibrium models. Steel and slag total composition were measured on high sulfur SAE 1070 steel (0,060 – 0,070% S) production. The theoretical liquid slag composition was determinate with FactSage® software. Different based optical basicity sulfur control models were tested to check the better fitting with steel plant data. With best model fitted to steel plant, an alternative process rout was tested. The usual one is based on cored wired addition during secondary refining, while alternative is based on addition of sulfur powder during tapping and cored wire during secondary refining. The sulfur distribution ratio along the process shows significant variation depending of addition method used, affecting final chemistry composition stabilization during steel production. The sulfur powder method shows a reduced variation of final chemical composition when compared with cored wire addition.

O processo de desfosforação oxidante do aço inoxidável, neste trabalho, apresentou fases distintas com relação ao uso do agente estabilizante do fluxo de desfosforação. Inicialmente, a etapa de desfosforação, foi feita com o uso do óxido de bário (BaO-30%) combinado com óxido de cálcio (CaO-10%), como agentes estabilizante do P2O5 na escória. Os demais componentes do fluxo de desfosforação (100g/kg-metal), os agentes oxidante (Fe2O3 -10g/kg-metal) e fluidizante (BaCl2 -60%) , foram mantidos constantes em todas as etapas do trabalho. As variáveis estudadas com a combinação BaO+CaO foram: tempo de reação fluxo-banho (tempo zero, 2, 4 e 5 minutos), teor de carbono do banho (1,5 e 2,0%) e redução do teor do agente estabilizante (BaO-15%+CaO-5% e BaO-30%+CaO- 5%). Com estas variáveis chegou-se a um grau de desfosforação (G .P.) de aproximadamente 30%. Na segunda etapa do trabalho, com o uso de BaO-40% como agente estabilizante, foram estudadas as variáveis: tempo de reação fluxo-banho banho (0 ,053; 1,0; (2, 4, 5 e 8 minutos), teor de carbono do 1,5; 2,0 e 3,0%) e a redução do teor de BaO (de 40 para 10% e de 40 para 20%). Foram obtidos com o uso de BaO-40%, valores em torno de 40% de G.P.. A terceira etapa da desfosforação oxidante caracterizou-se pelo grupamento das variáveis: teor de carbono do banho (3%) com a redução do teor do agente estabilizante (de 40 para 30%-BaO), e teor de carbono do banho (3%) com o tempo de reação fluxo-banho (6 minutos). Com o grupamento de variáveis chegou-se a valores de aproximadamente 50% de G.P.. Todos os experimentos foram realizados num forno de indução de alta freqüência com capacidade de 7,5 kg e refratário a base de MgO. A sucata de aço inoxidável, com teor inicial de fósforo de 0,043%, num total de 5 kg, foi primeiramente fundida e "dessiliciada", para depois receber o tratamento de desfosforação. / The oxidant desphosphorization process of stainless steel, in the present work, shows distinct phases in relation to the use of stabilizants agents of desphosphorization flux. The first stage, desphosphorization, was conducted using barium oxide (BaO-30%) combined with calcium oxide (CaO-10%) as stabilizant agents of P2O5 in slag. Others components of desphosphorization fluxs, (100g/Kg-metal), oxidants agents (Fe2O3-10g/Kg-metal) and fluidizants (BaCl2-60%), were kept constant in all work stages. The variables studied with the combination of BaO+CaO were: Reaction time flux -bath (zero time, 2, 4 and 5 minutes), bath carbon content (1,5 and 2,0%) and reduction content of stabilizant agent (BaO-15%+CaO-5% + BaO-30%+CaO-5%). With these variables, desphosphoration degrees (G.P.) around 30% were achieved. In the second work stage, using BaO-40% as stabilizant agent, the following variables were studied: reaction time (2, 4, 5 and 8 minutes) bath carbon content (0,053; 1,0; 1,5; 2,0 and 3,0%) and content reduction o f BaO (from 40 up to 10% and from 40 to 20%). Using BaO-40% values a round 40% of G.P. were obtained. The third desphosphorization oxidant stage was characterized by assembly of the following variables: carbon bath content (3%) with reduction of stabilizant agent (from 40 to 30% BaO) and carbon bath content (3%) with reaction time flux-bath (6 min). With variables assembly the values were obtained next to 50%. All experiments were made in a high frequency induction furnace with capacity of 7,5 Kg and crucible of MgO . The stainless steel scrap, with a 0.043% phosphorus initial content, in a total of 5 Kg, was first of all melting and dessiliconized, and afterwards was submitted to the desphosphorization treatment.

Esse trabalho está incluído numa linha de pesquisa do Laboratório de Soldagem & Técnicas Conexas (LS&TC), a qual investiga a influência dos compostos do revestimento e elementos de liga sobre as propriedades mecânicas e metalúrgicas do metal de solda. Portanto, se projetou, desenvolveu e produziu integralemente no LS&TC um eletrodo revestido básico de baixo hidrogênio (similar aos AWS E9016-B3), com índice de basicidade de 3,7, para soldagem de aços cromo-molibdênio, o qual foi posteriormente modificado através de adição dos elementos de liga titânio, boro e nióbio. Esses consumíveis (4 tipos) mostraram boas condições operacionais, sendo que as propriedades mecânicas e metalúrgicas dos metais de solda assim produzidos foram investigadas, principalmente a tenacidade, nas condições como soldado e após tratamento térmico, com as mesmas apresentando altos valores, sendo superiores ao mínimo exigido pela norma AWS A5.5-81. O tratamento térmico realizado somente agiu positivamente naqueles metais de solda que não continham nióbio. Por outro lado, a adição dos elementos de liga ao consumível original -principalmente o nióbio - reduziu a tenacidade do metal de solda. / This work is part of a research line in progress at the Welding & Related Techniques Laboratory (W&RTL), which investigate the coating compouds and alloy elements influence on weld metal mechanical and metallurgical properties. Therfore, it was fully designed, developed and produced at the W&RTL a low hydrogen basie coaled electrode (similar to AWS E9016-B3), with basicity index 3,7, aiming the welding of chromium-molibdenium steels, which was later on modified through additions of the alloy elements titanium, boron and niobium. These consumables have show fair operational facilities and the mechanical properties of the so produced weld metals were investigated, mainly the toughness in the as welded and after heat treatement conditions, with the results being higher than the minimum imposed by AWS A5.5-81. The heat treatement had a positive effect only on those weld metals without niobium. On the other hand, the alloy elements additions into the original consumable - mainly niobium - produced an overall reduction on weld metal toughness.

Estudou-se a influência da velocidade do meio na corrosão do aço baixo carbono, em soluções aquosas neutras de molibdato de sódio, nitrito de sódio, polifosfato de sódio e metavanadato de sódio, à temperatura ambiente. A avaliação foi feita através de ensaios de imersão em meio estagnado, curvas de polarização potenciostáticas, curvas de variação do potencial de corrosão com o tempo e de ensaios de perda de massa e variação do potencial de corrosão de amostras tubulares em um sistema de recirculação forçado. A velocidade do meio influencia de forma diversa os sistemas estudados. Nos metavanadato de sódio, sistemas polifosfato a influência da de sódio e velocidade foi significativa, sendo que, no primeiro caso, a corrosão parece ser controlada pela dissolução e posterior difusão dos produtos de corrosão, enquanto que, no segundo caso , a corrosão parece ser influenciada pela difusão de oxigênio até a superfície metálica. Nos sistemas nitrito de sódio e molibdato de sódio a influência da velocidade não foi significativa, possivelmente porque, ambos inibidores, nas concentrações estudadas passivam o aço rapidamente, mesmo em meios estagnados. / The influence of flow velocity on the corrosion of mild steel was studied in neutral aqueous solutions of sodium molybdate, sodium nitrite, sodium polyphosphate and sodium metavanadate at room temperature. The assessment of such influence was done by means of weight loss measurements, polarization curves and potential/time curves in stagnant medium, and weight loss rneasurements and potential/time curves of tube sarnples in a flow loop system. Flow velocity affects the systerns studied in different ways. Flow velocity influence was not significant on sodium nitrite and sodium molybdate possibly because both systems, inhibitors quickly at the concentrations passivity steel studied1 even in a stagnant medium.

Este trabalho analisa, através da utilização de simulador físico, o perfil de deformação imposto ao material durante a realização de ensaios de compressão planar de um aço AISI 1141. Para este estudo foi utilizada a temperatura de encharque de 1000°C, uma taxa de deformação de 2/s e três valores de deformações de 20%, 30%, 40%. Após a aplicação da deformação nominal desejada os corpos de prova foram temperados para facilitar a visualização do bandeamento microestrutural. Depois de obtidos os resultados das deformações dos corpos de prova ensaiados foi feito o comparativo dos mesmos com o modelamento computacional realizado via elementos finitos, a fim de comparar comportamento real de deformação com comportamento ideal. Os resultados indicaram comportamentos semelhantes, ou seja, ocorre ausência de deformação na superfície de contato com as bigornas do simulador e valores irrelevantes nas regiões subsuperficiais até máximos valores no centro dos corpos de prova. Esses máximos valores de deformação no centro, chegando a valores mais altos que os programados inicialmente no simulador ocorrem para compensar a ausência de deformação na superfície, ocasionando um equilíbrio ao longo das regiões que recebem solicitações do simulador. Por isso foram feitos imagens no software ABAQUS no intuito de desenvolver e um “mapa de deformações”, a fim de localizar os valores de deformação programados via simulador Gleeble nos corpos de prova envolvidos nos ensaios. / This work analyses, through of the utilization of a Gleeble physical simulator, the deformation profile of a planar compression test of an AISI 1141 steel. During the study a soaking temperature of 1000°C, deformation rate on 2/s and three deformations of 20%, 30% and 40% were utilized. Afterwards the application of the nominal deformation desired the samples were quenched to facilitate analysis of the deformation along segregation lines preset in the material. The deformations results from samples were compared with Finite Element modeling techniques in order to compare the real behavior with ideal deformation behavior. The results showed up similar behaviors, in other words, the absence of deformation at contact surface against to anvils of the Gleeble machine and values not relevant on subsurface up to maximum values at samples center. Such maximum values at the center reaching to higher than those programmed occurs to compensate the absence of deformation at surface.

No aço galvanizado é comum o uso de revestimentos a base de cromatos, os quais são amplamente reconhecidos por sua eficiência para proteção contra a corrosão. Entretanto, sabe-se que os íons Cr+6 são tóxicos e cancerígenos. Por esse motivo o estudo de alternativas ao seu uso vem ocorrendo em todo o mundo. Os taninos já vêm sendo estudados há anos pelas suas propriedades anticorrosivas, porém ainda não se tem certeza da possibilidade da sua atuação na passivação do aço galvanizado, podendo ser uma possível alternativa à cromatização. Neste estudo foi avaliada a aplicação de revestimentos de taninos sobre o aço galvanizado. Utilizou-se dois taninos comerciais distintos, dois tempos de imersão (8 e 15 minutos), dois pH de soluções (2,5 e 4,5) e duas concentrações de solução de taninos (2 e 10 g/L). Foram realizados ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica, polarização potenciostática, nevoa salina, câmara úmida e intemperismo. Os resultados foram comparados ao revestimento cromatizado e ao aço galvanizado sem tratamento. Foi possível concluir que existe um efeito protetivo dos taninos no aço galvanizado. As amostras de tanino Weibull foram superiores às de Macrospec em todas as condições. As amostras de tempo de imersão de 15 minutos tiveram resultados melhores do que as de 8 minutos. A solução de pH 4,5 apresentou resultados melhores do que de 2,5. E as concentrações de 2 e 10 g/L obtiveram resultados semelhantes para os testes realizados. O revestimento de taninos para o aço galvanizado apresentou bons resultados, porém inferiores ao do cromatizado. / Chromate based coatings are usually used on galvanized steel, being widely recognized for their efficiency to protect against corrosion. However, it is known that Cr+6 ions are highly toxic and carcinogenic. For this reason, the assessment of alternatives for its use is being researched worldwide. Tannins have already been studied for years for their anti-corrosive properties, but it is still uncertain that they can act in passivation of galvanized steel, as a possible replacement for chromate. This study evaluated the application of tannin coatings on galvanized steel. Two different commercial tannins, two immersion times (8 and 15 minutes), two solutions pH’s (2.5 and 4.5) and two tannin solution concentrations (2 and 10 g/L) were tested. Electrochemical impedance spectroscopy, potentiostatic polarization, salt spray, wet chamber and weathering tests were performed. The results were compared with chromate coated and bare galvanized steel. It was concluded that there is a protective effect of tannin in galvanized steel. The Weibull tannin samples were superior to Macrospec in all conditions. The immersion time of 15 minutes samples had better results than 8 minutes. The solution of pH 4.5 showed better results than 2.5. In addition, concentrations of 2 and 10 g / L obtained similar results for the performed tests. Tannin coating on galvanized steel showed good results, but lower than the chromate one.

As empresas que fabricam aços especiais necessitam superar desafios para se manterem competitivas e lucrativas no mercado, já que o aço passou a ser considerado um “commodity”. Sendo assim, a busca por novas tecnologias e conceitos, para seguir no mesmo ritmo das demandas oriundas da grande competitividade, indiscutivelmente se tornou extremamente necessária para que as empresas consigam manter seus preços em patamares competitivos e diferenciados. Este trabalho busca a avaliação de novos conceitos de configurações de molde no lingotamento contínuo de uma aciaria elétrica, verificando quais suas vantagens e desvantagens em relação à qualidade do tarugo produzido via lingotamento contínuo, levando em consideração o seu processo produtivo e o resultado final para o negócio. Sendo assim, realizaram-se testes com nova configuração de molde para a seção quadrada de 240mm, devido a característica de tarugos oriundos desta seção sofrerem maiores tensões durante o processo de endireitamento em uma máquina de lingotamento com 9m de raio. Os testes foram realizados procurando eliminar o máximo de variáveis de ruídos que pudessem influenciar nos resultados a serem avaliados, assim, fez-se a montagem e instalação do novo conceito de configuração de molde em um veio, para que, posteriormente, fosse possível fazer comparações com os tarugos produzidos nos outros dois veios. Um total de quatro corridas foram lingotadas separadamente, onde foi possível observar o aumento da temperatura de superfície do canto durante o processo de endireitamento, em virtude do novo conceito apresentar um maior raio de canto, assim como uma significante melhora em defeitos relacionados a trincas superficiais e estrutura de solidificação. / Companies that produce special steels need to overcome challenges to remain competitive and profitable in the market, since the steel has been considered a "commodity". Thus, the search for new technologies and new concepts, to follow right along with demands coming from the highly competitive, arguably has become extremely necessary for companies to be able to keep prices in levels competitive and differentiated. This work evaluates new concepts of moulds for the continuous casting of an electric melt shop, checking their advantages and disadvantages in relation to the quality of billet and to the productive process and, consequently, the business the company. Therefore, some tests were performer with the new configuration of mould for the 240mm square section, because billets from this section suffer greater stress during the straightening process in a casting machine with 9m radius. The tests were performed seeking to eliminate as many noise variables that could influence the results as possible. Then, became the assembly and installation of the new concept of setting up a mould came from, so that, later, it was possible to make comparisons with the billets produced in the other two strands. A total of four individual heats were casting, where we observed an increase in surface temperature of the corner during the straightening process, since the new concept have an increased corner radius, as well as reduce defects related to surface cracks and structure solidification were also noticed.