Estágio realizado na SNA Europe [Industries] S.A. (SNAE) / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Estágio realizado na Ferespe- Fundição de Ferro e Aço, Lda / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Metalúrgica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor H. Maia F. e Costa

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Prova complementar para doutoramento, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-16Bitstream added on 2014-06-13T19:35:01Z : No. of bitstreams: 1 dias_gcb_me_guara.pdf: 1781054 bytes, checksum: 9aebafdc1f0f4dac5ad0f6b86d3c63ff (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho estudou as variáveis de fabricação no processo na linha de galvanização contínua por imersão a quente, simulando o processo de conformação e a cura da pintura nas montadoras, visando avaliar as condições de deformação, tempo, temperatura e o envelhecimento desde o tempo de estocagem até a conformação dos aços ultra baixo carbono semi-estabilizado ao Nióbio para obtenção de índices de bake hardening (IBH) satisfatórios, visando o atendimento e a garantia das especificações dos aços BH180 e BH220. Para a execução das análises, utilizou-se o laboratório de controle da qualidade da empresa, onde foram retirados corpos de prova para ensaios de tração e do índice bake hardening seguindo os procedimentos conforme a norma requisitada. O ensaio padrão de bake hardening (BH) consiste em, deformar o corpo de prova até 2%, interromper o ensaio, aquecer o material na estufa por 20 minutos a 170ºC e após resfriamento, dar continuidade ao ensaio. O cálculo do índice de BH foi especificado segundo a norma DIN BS EN 10325. Este trabalho visou a comparação entre dois testes de envelhecimento, um em condição natural e outro artificial. Na condição natural, os corpos de prova foram deixados em temperatura ambiente durante o período de seis meses e, na condição artificial, as variáveis tempo e temperatura foram analisadas. A garantia do tempo de estocagem está sendo discutida entre as montadoras e as usinas. A condição padrão para a simulação do ensaio de aços bake hardening, avaliou a influência de cada variável e verificou que o índice de BH está dentro do especificado em norma, sendo encontrado o valor de 49,0 MPa para o aço BH180 e de 45,0 MPa para o aço BH220. As variáveis mencionadas são importantes para o incremento do índice de BH principalmente a pré-deformação... / This paper studied the variables in the manufacture process in continous hot dipped galvanizing line, simulating the process of drawing and curing of paint in the automakers, to evaluate the conditions of deformation, temperature, time and aging from storage time to drawing of ultra low carbon steel semi-stabilized to achieve a reasonable bake hardening index (BH) in order to find the specifications and warranty BH180 and BH 220 steels. For the application of tests, it was use the quality control laboratory of the company`s, where specimens were removed for tensile tests and bake hardening index (BH) following the standard procedures as required. The bake hardening (BH) pattern test consists of deforming the specimen until 2%, stop the test, after heating the material in an oven for 20 minutes at 170 ° C and after air cooling, continue the trial. The calculation of a reasonable bake hardening index (BH) was specified according to DIN BS EN 10325. This study aimed to compare two aging tests, one in natural and the other one in artificial condition. In natural condition, the specimens were left at room temperature for a period of six months, and in artificial condition, time and temperature variables were analyzed. The warranty of the storage time is being discussed between the automakers and steel plants. The default condition for the simulation of the bake hardening steels test, evaluated the influence of each variable and found out that bake hardening index (BH) is within the specified standard, and with values of 49.0 MPa for BH180 steel and 45.0 MPa for BH220 steel. The variables mentioned are important for increasing the bake hardening index (BH) mainly pre-deformation has a significant influence. The steels studied seem not to have great influence on aging after the production in the time period evaluated.

Este trabalho tem como objetivo principal investigar o comportamento frente à corrosão de aços inoxidáveis avançados em meios fisiológicos. Foram selecionados para o estudo quatro aços inoxidáveis visando avaliar o potencial destes para aplicações em implantes cirúrgicos: um aço superferrítico (DIN W. Nr. 1.4575), a Incoloy MA 956, contendo alumínio e óxido de ítrio, um aço austenítico DIN W. Nr. 1.4970 e um aço superaustenítico obtido por meio da adição de 0,87% de nitrogênio ao aço dúplex DIN W. Nr. 1.4460. Os três primeiros aços contêm baixo teor de níquel e suas películas protetoras são ricas em cromo, enquanto a Incoloy MA 956 é isenta de níquel, e rica em alumínio, o que influencia o seu filme passivo. Os materiais foram analisados usando técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), polarização potenciodinâmica, técnica do eletrodo vibrante, microscopia eletroquímica de varredura, microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo, microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. Os meios escolhidos para avaliação da resistência à corrosão foram a solução de Hanks, um meio de cultura e uma solução tamponada com fosfato. Os resultados de EIE foram interpretados usando circuitos elétricos equivalentes que simularam uma camada passiva dúplex em todos os materiais analisados. Todos os materiais analisados apresentaram resistência à corrosão superior à do aço inoxidável AISI 316L, correspondente ao ASTM F-138, que é o mais utilizado na fabricação de implantes metálicos. Também foi destacada a importância do tratamento de solubilização nos aços com alto teor de nitrogênio. O DIN W. Nr. 1.4970 foi considerado citotóxico e sua potencialidade para uso como biomaterial, rejeitada. O DIN W. Nr. 1.4575 e Incoloy MA 956 podem ser usados como biomateriais, mas somente em próteses odontológicas ou de fácil remoção, devido ao seu comportamento ferromagnético. O DIN W. Nr. 1.4460 com 0,87% de nitrogênio foi o que apresentou as condições mais apropriadas para uso como biomaterial, inclusive para próteses ortopédicas. / The main objective of this study was to determine the corrosion behavior of advanced stainless steels (SS) in physiological solutions to evaluate their potential for use as biomaterials. Four stainless steels were tested: a superferritic stainless steel (DIN W. Nr. 1.4575), Incoloy MA 956, containing aluminum and yttrium oxide, an austenitic stainless steel DIN W. Nr. 1.4970, and a superaustenitic stainless steel obtained by adding 0.87% nitrogen to a duplex stainless steel DIN W. Nr. 1.4460. The passive film on Incoloy MA 956 contained alumina and this affected the corrosion resistance of the steel. The protective films on the other three steels with low nickel content were rich in chromium and iron. The electrochemical behavior of these steels was investigated using electrochemical impedance spectroscopy (EIE), potentiodynamic polarization, scanning vibrating electrode technique (SVET), field emission gun (FEG), scanning electrochemical microscopy (SECM), optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The test electrolytes used were Hanks solution, a culture medium known as Minimum Essential Medium (MEM) and a buffered phoshated solution (PBS). The EIE results were interpreted using equivalent electrical circuits that simulated the duplex structure of the oxide layer. All the materials were more resistant to localized corrosion than AISI 316L, with composition similar to ASTM F-138 SS. The results also highlighted the effect of the solution annealing treatment on corrosion resistance of the high nitrogen DIN W. Nr. 1.4460. The DIN W. Nr. 1.4970 steel was cytotoxic. Hence it cannot be used as a biomaterial. The DIN W. Nr. 1.4575 steel and Incoloy MA 956 can only be used for applications of easy removal, such as for odontological prostheses, due to their ferromagnetic properties. The DIN W. Nr. 1.4460 (0.87% nitrogen) steel was the SS with the best properties, among those studied for use as biomaterials.

Este trabalho tem como objetivo principal investigar o comportamento frente à corrosão de aços inoxidáveis avançados em meios fisiológicos. Foram selecionados para o estudo quatro aços inoxidáveis visando avaliar o potencial destes para aplicações em implantes cirúrgicos: um aço superferrítico (DIN W. Nr. 1.4575), a Incoloy MA 956, contendo alumínio e óxido de ítrio, um aço austenítico DIN W. Nr. 1.4970 e um aço superaustenítico obtido por meio da adição de 0,87% de nitrogênio ao aço dúplex DIN W. Nr. 1.4460. Os três primeiros aços contêm baixo teor de níquel e suas películas protetoras são ricas em cromo, enquanto a Incoloy MA 956 é isenta de níquel, e rica em alumínio, o que influencia o seu filme passivo. Os materiais foram analisados usando técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), polarização potenciodinâmica, técnica do eletrodo vibrante, microscopia eletroquímica de varredura, microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo, microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. Os meios escolhidos para avaliação da resistência à corrosão foram a solução de Hanks, um meio de cultura e uma solução tamponada com fosfato. Os resultados de EIE foram interpretados usando circuitos elétricos equivalentes que simularam uma camada passiva dúplex em todos os materiais analisados. Todos os materiais analisados apresentaram resistência à corrosão superior à do aço inoxidável AISI 316L, correspondente ao ASTM F-138, que é o mais utilizado na fabricação de implantes metálicos. Também foi destacada a importância do tratamento de solubilização nos aços com alto teor de nitrogênio. O DIN W. Nr. 1.4970 foi considerado citotóxico e sua potencialidade para uso como biomaterial, rejeitada. O DIN W. Nr. 1.4575 e Incoloy MA 956 podem ser usados como biomateriais, mas somente em próteses odontológicas ou de fácil remoção, devido ao seu comportamento ferromagnético. O DIN W. Nr. 1.4460 com 0,87% de nitrogênio foi o que apresentou as condições mais apropriadas para uso como biomaterial, inclusive para próteses ortopédicas. / The main objective of this study was to determine the corrosion behavior of advanced stainless steels (SS) in physiological solutions to evaluate their potential for use as biomaterials. Four stainless steels were tested: a superferritic stainless steel (DIN W. Nr. 1.4575), Incoloy MA 956, containing aluminum and yttrium oxide, an austenitic stainless steel DIN W. Nr. 1.4970, and a superaustenitic stainless steel obtained by adding 0.87% nitrogen to a duplex stainless steel DIN W. Nr. 1.4460. The passive film on Incoloy MA 956 contained alumina and this affected the corrosion resistance of the steel. The protective films on the other three steels with low nickel content were rich in chromium and iron. The electrochemical behavior of these steels was investigated using electrochemical impedance spectroscopy (EIE), potentiodynamic polarization, scanning vibrating electrode technique (SVET), field emission gun (FEG), scanning electrochemical microscopy (SECM), optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The test electrolytes used were Hanks solution, a culture medium known as Minimum Essential Medium (MEM) and a buffered phoshated solution (PBS). The EIE results were interpreted using equivalent electrical circuits that simulated the duplex structure of the oxide layer. All the materials were more resistant to localized corrosion than AISI 316L, with composition similar to ASTM F-138 SS. The results also highlighted the effect of the solution annealing treatment on corrosion resistance of the high nitrogen DIN W. Nr. 1.4460. The DIN W. Nr. 1.4970 steel was cytotoxic. Hence it cannot be used as a biomaterial. The DIN W. Nr. 1.4575 steel and Incoloy MA 956 can only be used for applications of easy removal, such as for odontological prostheses, due to their ferromagnetic properties. The DIN W. Nr. 1.4460 (0.87% nitrogen) steel was the SS with the best properties, among those studied for use as biomaterials.

O objetivo deste trabalho é verificar a influência da temperatura de pré-aquecimento na resistência mecânica de juntas soldadas em chapa de pequena espessura de um aço de ultra-alta resistência, pertencente à família de aços de médio-carbono e baixa liga, os quais, dentre outras aplicações, são utilizados pela indústria espacial na fabricação de envelopes-motores para propulsores sólidos (rocket motor cases). A soldagem foi realizada, em passe único, pelo processo Plasma Arc Welding (PAW), utilizando-se a técnica keyhole. Foram realizadas soldagens com variação do fator ';temperatura de pré-aquecimento'; em dois níveis: temperatura ambiente e 100C. A partir das chapas soldadas, foram obtidas as amostras para caracterização do material em duas condições: "como soldado", realizada por meio de ensaios metalográficos, ensaios de microdureza e verificação do tamanho de grão da ZTA; e na condição "tratado termicamente", realizada através de ensaios metalográficos, ensaios de microdureza e ensaios de tração. Os corpos-de-prova para ensaios de tração foram submetidos a ciclos térmicos de normalização, têmpera e duplo revenimento e, após o ensaio, suas fraturas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura. Observou-se que as juntas soldadas com pré-aquecimento apresentaram resistência máxima à tração 1,8% menor que as juntas soldadas à temperatura ambiente, apesar de não ter sido constatada diferença de tamanho de grão entre as amostras representativas das duas condições de soldagem. Portanto, os resultados indicam que a adoção de pré-aquecimento não resulta em benefício que justifique seu uso na fabricação de componentes aeroespaciais utilizando este tipo aço.

Estágio realizado no ARSOPI, S.A / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008