Os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) utilizados em tubos para linhas de transmissão, ou seja, transferência e transporte de petróleo e gás, são especificados pela American Petroleum Institute (API) através da norma API 5L. Neste trabalho foi realizado um estudo da influência da têmpera e da nitretação no comportamento mecânico do aço API 5L X56. A microestrutura, os compostos formados com a nitretação e os mecanismos de fratura foram analisadas usando microscopia óptica, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura respectivamente. As amostras foram caracterizadas mecanicamente por testes de microdureza, tração, impacto e fadiga. Os resultados revelaram que apenas a têmpera promoveu modificações severas na microestrutura em relação à como recebida, formando bainita, martensita e constituinte M-A. A camada nitretada apresentou profundidade de 25 ?m e formação dos nitretos Fe3N e Fe4N. Houve aumento da microdureza, resistência mecânica com os tratamentos, juntamente com a diminuição da tenacidade e também houve um melhoramento na vida em fadiga para as duas amostras tratadas termicamente e superficialmente. Os mecanismos de fratura variaram de dúctil à frágil e em fadiga foi observado que as trincas nuclearam a partir da superfície para todas as amostras. / The high strength and low alloy steel (HSLA) used in pipeline for line transmission, there is transference and transportation of oil and gas, they are specified by American Petroleum Institute (API) through norm API 5L. In this work it was conducted a study of the nitriding and quenching influence on the mechanical behavior of API 5L X56. The microstructure, compounds made with the nitriding and the mechanisms failure were analyzed using optical microscopy, X-ray diffraction and scanning electron microscopy respectively. The samples were mechanical characterized by microhardness, tensile, impact and fatigue test. The results revealed that only quenching treatment promoted severe modifications in microstructure in relation to as received, making up bainite, martensite and M-A constituent. The nitriding layer showed depth of 25 ?m and formation of Fe3N e Fe4N nitrides. There was an increasing of microhardness and mechanical strength with the treatments, along with the decreasing of toughness and there was also an improvement in fatigue life for the two samples heat e surface treated. The failure mechanisms varied from ductile to brittle and in fatigue was observed that the cracks nuclear from the surface to all samples.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hudison.pdf: 7678712 bytes, checksum: 77d524c573ba60402f77fbda4e17c5e9 (MD5) Previous issue date: 2013-03-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the present study was investigated the API 5L X70 steel mechanical behavior through tensile and instrumented impact tests. Results from the instrumented Charpy impact test have allowed quantify the forces, energies and deflections of the specimens. It was used to obtain the fracture mechanics parameters such as the dynamic fracture toughness JId, the stress intensity factor for dynamic loading KId, as also range the ductile brittle transition temperature. Simultaneously was evaluated the mechanisms that induce to the delamination phenomenon as well as the investigation of their influence on the absorbed energy during the impact test. It was also analyzed the microtexture and mesotexture of different samples from the brittle, ductile and mixed regions from the ductile brittle transition temperature curve. Results have shown that the longitudinal direction was slightly superior mechanical properties when compared to the transverse direction. The dynamic fracture toughness JId was higher for the L-T specimen orientation when compared to the T-L orientation and it tends to increase with increasing temperature for both directions. The stress intensity factor values for dynamic loading was close to in both L-T and T-L orientations. The microtexture has revealed that deformation process from the impact test preserves some of its characteristics from the prior processing such as phase transformations and recrystallization components. While the mesotexture feature has shown higher energy values in the ductile brittle transition temperature curve, it is resulted from the formation of deformation substructure. Results obtained by scanning electron microscopy and light microscopy have shown that the main factors that may be contributing to the formation of crack-divider type delaminations are banded microstructure and elongated ferrite grains. While the microtexture from the edges delamination has shown that propagation mechanism is intergranular. Taylor factor mapping has shown that the mechanism responsible for the formation of delamination is accompanied by low plastic deformation. / No presente trabalho foi investigado o comportamento mecânico do aço API 5L X70 através de ensaios de tração e impacto instrumentado. O ensaio de impacto Charpy instrumentado permitiu quantificar as forças, energias e deflexões dos corpos de prova. Com a utilização destes dados foram obtidos parâmetros da mecânica da fratura, tais como, a tenacidade à fratura dinâmica JId, o fator de intensidade de tensão para carregamento dinâmico KId, além da faixa de valores da temperatura de transição dúctil frágil. Concomitantemente foram avaliados os mecanismos que contribuem na formação do fenômeno conhecido como delaminação, bem como a investigação de sua influência sobre a energia absorvida durante o ensaio de impacto. Foram também analisadas a microtextura e mesotextura de diferentes amostras retiradas da região frágil, dúctil e mista, da curva de transição dúctil frágil do material. Os resultados mostraram que o material possui propriedades mecânicas de impacto ligeiramente superiores na direção longitudinal à laminação comparado à direção transversal. Os valores encontrados para a tenacidade à fratura dinâmica JId são superiores para corpos de prova com orientação L-T quando comparados para a orientação T-L, e tendem a aumentar com o aumento da temperatura para ambas orientações. Os valores encontrados para o fator de intensidade de tensão para carregamento dinâmico foram próximos para ambas as orientações L-T e T-L. A microtextura revelou que após a deformação no ensaio de impacto o aço preserva algumas das características do seu histórico de processamento tais como componentes de transformações de fase e recristalização. Enquanto que o estudo da mesotextura mostrou que maiores valores de energia na curva de transição dúctil frágil resultam na formação de uma subestrutura de deformação. Resultados obtidos por microscopia eletrônica de varredura e microscopia ótica mostraram que os principais fatores que podem estar contribuindo para formação de delaminações do tipo trinca divisora são a microestrutura bandeada e grãos alongados de ferrita. Enquanto que a microtextura nas bordas da delaminação mostrou que o seu mecanismo de propagação é intergranular. O mapeamento do fator de Taylor mostrou que o mecanismo responsável pela formação da delaminação é acompanhado por pouca deformação plástica.

Os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) utilizados em tubos para linhas de transmissão, ou seja, transferência e transporte de petróleo e gás, são especificados pela American Petroleum Institute (API) através da norma API 5L. Neste trabalho foi realizado um estudo da influência da têmpera e da nitretação no comportamento mecânico do aço API 5L X56. A microestrutura, os compostos formados com a nitretação e os mecanismos de fratura foram analisadas usando microscopia óptica, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura respectivamente. As amostras foram caracterizadas mecanicamente por testes de microdureza, tração, impacto e fadiga. Os resultados revelaram que apenas a têmpera promoveu modificações severas na microestrutura em relação à como recebida, formando bainita, martensita e constituinte M-A. A camada nitretada apresentou profundidade de 25 ?m e formação dos nitretos Fe3N e Fe4N. Houve aumento da microdureza, resistência mecânica com os tratamentos, juntamente com a diminuição da tenacidade e também houve um melhoramento na vida em fadiga para as duas amostras tratadas termicamente e superficialmente. Os mecanismos de fratura variaram de dúctil à frágil e em fadiga foi observado que as trincas nuclearam a partir da superfície para todas as amostras. / The high strength and low alloy steel (HSLA) used in pipeline for line transmission, there is transference and transportation of oil and gas, they are specified by American Petroleum Institute (API) through norm API 5L. In this work it was conducted a study of the nitriding and quenching influence on the mechanical behavior of API 5L X56. The microstructure, compounds made with the nitriding and the mechanisms failure were analyzed using optical microscopy, X-ray diffraction and scanning electron microscopy respectively. The samples were mechanical characterized by microhardness, tensile, impact and fatigue test. The results revealed that only quenching treatment promoted severe modifications in microstructure in relation to as received, making up bainite, martensite and M-A constituent. The nitriding layer showed depth of 25 ?m and formation of Fe3N e Fe4N nitrides. There was an increasing of microhardness and mechanical strength with the treatments, along with the decreasing of toughness and there was also an improvement in fatigue life for the two samples heat e surface treated. The failure mechanisms varied from ductile to brittle and in fatigue was observed that the cracks nuclear from the surface to all samples.