Os aços de alta resistência e baixa liga são amplamente utilizados em dutos transportadores de óleo e gás e, atualmente, o desenvolvimento de novos projetos de liga e o uso de técnicas altamente avançadas de fabricação e processamento dos aços se tornaram essenciais para obtenção de estruturas que resistam aos danos provocados por H, principal motivo de falha de oleodutos e gasodutos em meios ricos em H2S. No presente trabalho, avaliou-se o efeito de características microestruturais na difusividade do H em dois aços grau API X65, com diferentes teores de Mn. Uma das chapas ainda está em fase experimental de desenvolvimento, tem baixo teor de Mn e foi produzida para aplicação em ambientes sour. A outra chapa tem alto teor de Mn, já é usada comercialmente há alguns anos e foi desenvolvida para trabalho em ambientes doces. Os dois materiais passaram por caracterização microestrutural nas três seções da chapa: longitudinal e transversal à direção de laminação e do topo da chapa (paralela à direção de laminação). Após a caracterização, amostras de cada seção dos aços foram submetidas a ensaios de permeabilidade ao H; o aço baixo Mn passou por análises de EBSD (Difração de Elétrons Retroespalhados), para determinação de textura. O aço baixo Mn tem microestrutura homogênea ao longo da espessura da chapa, composta por ferrita refinada e pequenas ilhas de perlita. O aço alto Mn, por sua vez, apresenta microestrutura heterogênea ao longo da espessura, formada por bandas de ferrita e perlita, com marcada presença de segregação central de elementos de liga. Os ensaios de permeabilidade ao H mostraram que os coeficientes de difusão efetiva do H, Deff, do aço baixo Mn são ligeiramente superiores aos do aço alto Mn. Outros dois importantes parâmetros que foram calculados para os dois aços são a concentração de H na sub-superfície do material, C0, e o número de traps por unidade de volume, Nt. Contrariando expectativas, o aço baixo Mn apresentou maiores valores de C0 e Nt do que o aço alto Mn. Ensaios preliminares de dessorção térmica realizados nos dois aços mostraram os mesmos resultados: o aço baixo Mn aprisiona mais H do que o aço alto Mn. Estes resultados contraditórios de C0 e Nt foram atribuídos à presença de nanoprecipitados de microadições de liga no aço baixo Mn, não detectáveis por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Ainda, para os dois aços, os valores de Deff variaram em função da seção analisada da seguinte maneira: Deff longitudinal ? Deff transversal > Deff topo. Para entender melhor o comportamento anisotrópico da difusão do H nos dois aços calculou-se um novo coeficiente de difusão, que foi chamado de coeficiente de difusão no estado estacionário, Dss. O Dss considera que todos os traps do aço estão saturados, permitindo, assim que se avalie somente o efeito de obstáculos físicos à difusão do H. No aço alto Mn, o Dss variou da mesma maneira que o Deff: Dss longitudinal ? Dss transversal > Dss topo; este comportamento foi atribuído ao bandeamento presente no material. No aço baixo Mn, o Dss variou de forma diferente do Deff: Dss transversal > Dss longitudinal >= Dss topo, indicando que a difusão do H pode ser auxiliada por contornos de grão enquanto os traps estão sendo saturados, e que a textura cristalográfica pode influenciar a difusão após o estado estacionário ser atingido. / High strength low alloy steels are widely applied as pipelines for crude oil and natural gas transportation and, currently, new approaches to alloy design, in addition to the use of advanced steelmaking and processing techniques, have become essential for obtaining structures that resist to hydrogen damage, which is the main cause of pipelines failure in H2S-rich environments. The main objective of the present work is to evaluate the influence of microstructural features on hydrogen diffusivity in two API X65 steels, with different Mn contents. One of the steel plates has been recently developed for usage in sour environments, is on its experimental stage and has a low Mn content. The other one is a commercial plate steel, with high Mn content, developed for sweet applications. Both steel plates were characterized in its three sections, in relation to the rolling direction: longitudinal, transverse and top surface of the plate (parallell to the rolling direction). After that, samples obtained from each section of the plates were submitted to hydrogen permeation tests; the low Mn steel was also analysed with EBSD, for texture determination. The low Mn steel presents a homogeneous microstructure through plate thickness, composed of refined ferrite and small pearlite islands. The high Mn steel has a heterogeneous microstructure through the plate thickness, composed of ferrite and pearlite bands, and presents centerline segregation. Hydrogen permeation tests showed that the Deff obtained for the low Mn steel sections are slightly higher than for the high Mn steel. Another two important parameters that were calculated for both steels are the subsurface hydrogen concentration, C0, and the number of traps per unit volume, Nt. Contrary to what was expected, the low Mn steel presented the higher C0 and Nt values. Thermal dessorption spectroscopy analysis confirmed that the low Mn steel traps more H atoms than the high Mn one. These results, along with the similar Deff values, were related to the presence of nanoprecipitates of microalloying elements, that cannot be detected via optical and scanning electron microscopy. Additionally, also for both steels, the Deff values varied in function of the analyzed section as it follows: Deff longitudinal ? Deff transverse > Deff top. In order to better understand this anisotropic behavior, a new diffusion coefficient, which was called diffusion coefficient at the steady state, Dss, was determined. Dss considers that all the trapping sites are saturated, enabling, thus, the evaluation of physical obstacles to H diffusion. For the high Mn steel, the Dss varied in the same matter as the Deff: Dss longitudinal ? Dss transverse > Dss top; this behavior was associated with the microstructural banding present in the material. For the low Mn steel, the Dss exhibited a different behavior: Dss transverse > Dss longitudinal >= Dss top, suggesting that H diffusion can be aided by grain boundaries while the trapping sites are being filled and that crystallographic texture may play its role after the steady state is reached.

Aplicações de aço de ultra-alta resistência, como aqueles aplicados em aeronaves, exigem materiais com uma combinação excepcional de propriedades mecânicas, dentre as quais, elevada resistência mecânica, tenacidade e resistência à fadiga. O VART 100 é um novo desenvolvimento da Indústria Villares Metals e apresenta-se como uma nova alternativa de aços de ultra-alta resistência atualmente no mercado internacional, sendo sua composição química diferenciada, devido a um maior teor de níquel, cromo, molibdênio, adição de cobalto e baixo teor de carbono. O presente trabalho tem como objetivo estudar a tenacidade ao impacto e a vida em fadiga (S-N) do aço VART 100 e compará-lo com valores obtidos na literatura para os aços de ultra-alta resistência tais como os aços SAE 300M e AerMet100. Para o atendimento deste objetivo, foram executadas análises metalográficas, ensaio de impacto conforme norma ASTM E23, ensaios de fadiga rotativa em controle de tensão para obtenção das curvas tensão versus vida, S-N, conforme especificado pela norma DIN 50113, análise das superfícies fraturas e microestruturas, observados em microscópios óticos, eletrônico de varredura e transmissão.Quanto a composição química do VART 100 observa-se que com excessão do \'AL\' este atendeu a especificação da norma SAE AMS6532 acarretando a formação de inclusões não metálicas de alumina. Com relação aos ensaios de impacto, a energia absorvida superou os resultados do aço 300M, mas ficou muito inferior ao Aermet100. Observou-se a presença de fratura intergranular em alguns CPS o que nos leva a suspeitar da presença de cementita nos contornos de grão. Quanto ao médio do limite de resistência a fadiga dos três aços, encontramos valores de 800, 850 e 936 MPa para o 300M, VART 100 e AerMet100, respectivamente. Analisando as superfícies fraturadas após ensaio de fadiga, identificamos e localizamos partículas de alumina na superfície, sub-superficie e internamente no material, com diâmetro variando entre 12,2 e 15,6 &#956m, que atuaram como núcleos para a formação de trincas por fadiga e possivelmente reduzindo a tenacidade ao impacto do VART 100. De forma geral o VART 100 apresenta boas propriedades mecânicas de resistência, de tenacidade e de limite de resistência a fadiga, os quais são superiores aos valores do 300M mas ainda inferior ao AerMet100. / Ultra high strength steel applications, such as those in aircrafts, require materials with an exceptional combination of mechanical properties, including high strength, toughness and fatigue resistance. The VART 100 is a new development of Villares Metals Industry and presents itself as a new alternative of steel with ultra-high strength currently on the international market, with its distinctive chemical composition, due to a higher content of nickel, chromium, molybdenum, adding cobalt and low carbon. The present work aims to study the impact toughness and life in fatigue (S-N) steel VART 100 and compare it with values from the literature for ultra high-strength steels such as steel and SAE 300M AerMet100. To meet this objective, metallographic analysis, impact test according to ASTM E23, rotative fatigue testing in tension control to obtain the stress versus life curves, S-N were performed as specified by DIN 50113, analysis of fracture surfaces and microstructures observed in optical microscopes, scanning electron and transmission.The results indicate that the VART steel exhibits excellent mechanical properties its upper than 300M steel, but some of those lower than AerMet100. The chemical composition of VART100 is observed that with the exception of \'AL\' is accord to specification SAE AMS6532 leading to formation of non-metallic inclusions of alumina. Regarding the impact tests, the absorbed energy is upper than results of the 300M steel, but was much lower than Aermet100. We observed the presence of intergranular fracture in some CPS which leads us to suspect the presence of cementite at grain boundaries. As for the average fatigue endurance limit of the three steels, the values found were 800, 850 and 936 MPa for the 300M, and VART 100 AerMet100 respectively. Analyzing the fractured surfaces after fatigue test, we identified and located alumina particles on the surface, sub-surface and inside the material, with diameters ranging between 12.2 and 15.6 µm, which acted as nuclei for the formation of cracks by fatigue and possibly reducing the impact toughness of the VART 100. Generally the VART 100 has good mechanical properties of strength, toughness and fatigue endurance limit, which values are greater than 300M but still lower than AerMet100.

Este trabalho apresenta um estudo dos mecanismos de fadiga em mola para válvula automotiva, realizado através da análise do comportamento mecânico correlacionado ao aspecto microestrutural. As amostras foram fabricadas em aço de alta resistência Si-Cr, submetidas a tratamentos térmicos convencionais (têmpera e revenimento) e não convencionais (austêmpera), obtendo um mesmo nível de dureza (aproximadamente 610 HV). Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de bancada com diversos níveis de carregamentos, controlados através de variação da amplitude de tensão cisalhante. Esta variação promoveu diferentes regimes de fadiga, conhecidos como alto e ultra-alto ciclo, para maiores e menores níveis de amplitudes de tensões, respectivamente. O desempenho foi medido através do cálculo da vida total em fadiga, probabilidade de sobrevivência, além da verificação do relaxamento da força elástica e da tensão residual. As amostras foram caracterizadas através de métodos metalográficos, determinação da composição química, ensaios de dureza e resistência à tração, além de técnicas difratométricas de raios-X. As superfícies de fratura foram investigadas utilizando técnicas de microscopia eletrônica de varredura Os mecanismos de início e propagação das trincas, de ambas as amostras, foram semelhantes, apesar do tratamento térmico proposto de austêmpera produzir uma microestrutura mista, com predominância de bainita inferior, contendo regiões esparsas de austenita retida. A microestrutura bainítica, resultante da austêmpera, quando comparada com as amostras martensíticas, geradas pela têmpera e revenimento, propiciou um aumento da vida total em fadiga nos maiores níveis de amplitudes das tensões, tendendo à equalização com a diminuição desta amplitude, além de apresentarem um maior relaxamento elástico, gerando uma discreta diminuição de magnitude da tensão média. Por outro lado, não houve relaxamento das tensões residuais, em ambas as amostras, após uma quantidade significativa de ciclos, portanto este fenômeno não influenciou em sua vida total. / This paper presents a study on the valve spring fatigue mechanisms, carried out through analysis of mechanical behavior correlated to microstructural aspect. The samples were made of high strength steel Si-Cr, obtained by conventional (quenching and tempering) and unconventional (austempering) heat treatments, generating a single level of hardness (approximately 610 HV). The samples were subjected to bench test with various loading levels, controlled through shear stress amplitude fluctuation. This variation has promoted distinct fatigue regimes known as high and ultra-high cycle, for greater and smaller levels of stress amplitudes, respectively. The performance was measured by calculating the fatigue total life, survival probability, verification of the elastic force and residual stress relaxation. The samples were characterized by means of metallographic methods, chemical composition analysis, hardness/tensile strength testing and X-ray diffractometry techniques. The fracture surfaces were investigated using scanning electron microscopy techniques. The cracks initiation and propagation mechanisms were similar in both samples; despite the proposed austempering heat treatment produced a mixed microstructure with predominance of lower bainite, containing sparse regions of retained austenite. The bainitic microstructure, resulting of austempering, when compared with martensitic samples, generated by quenching and tempering, led to an increase in fatigue total life under higher levels of stress amplitudes, but tending to be the same as the stress amplitude deacresases and the number of cycles increases. On the other hand, there was no residual stresses relaxation in both samples, after a significant amount of cycles, so this phenomenon did not influence the total life.

Na manutenção de tubulações e dutos de aços de alta resistência baixa liga (ARBL), os reparos são executados com eletrodo revestido e com o equipamento operação, com o intuito de reduzir custos com paradas. Nesta aplicação, os gradientes de temperatura são mais elevados quando comparados com sondagens realizadas ao ar, o que pode levar à redução das propriedades mecânicas nessas juntas soldadas e causar maiores impactos financeiros ou mesmo ambientais. No metal depositado resultante do eletrodo revestido AWS E7018-1, usualmente utilizado no reparo de dutos de aços ARBL, as propriedades mecânicas têm forte relação com a ferrita acicular, microestrutura que ocorre intergranularmente, nucleando preferencialmente em inclusões do metal depositado. O objetivo desse trabalho é analisar a influência de diferentes condições de soldagem e de resfriamento sobre o teor de oxigênio e sobre a microdureza do metal depositado resultante do uso de eletrodos revestidos AWS E7018-1, usando técnicas de planejamento experimental como as metodologias Taguchi e experimentos fatoriais. Usando o método Taguchi foi possível observar que os três fatores (fabricante do eletrodo, corrente de soldagem e condição de resfriamento) influenciam no teor de oxigênio e que o fornecedor do eletrodo é o fator com maior efeito sobre a resposta, seguido pela corrente de sondagem. Com relação à etapa de experimentos fatoriais mapas operacionais para o teor de oxigênio e microdureza dos cordões de solda foram construídos. Foi possível observar que a corrente de soldagem tem efeito mais impactante que a taxa de resfriamento sobre o teor de oxigênio e a microdureza. / Covered electrodes had been developed at the beginning of the 20th Century and, despite the evolution of several welding processes, the shielded metal arc welding (SMAW) still find widespread application, even within the oil and gás industry, e.g. repairing of high strength low (HSLA) steel pipes. The pipe repairing is carried out during its operation (in order to reduce costs) and, therefore, the temperature gradients in the base metal are higher compared to removing the pipe system from service. This could lead to reducing mechanical properties in these welded joints that could cause higher financial or even environmental impacts. In the low carbon weld metal (e.g. AWS E7018-1 electrode is usually employed in HSLA pipe repair). The mechanical properties have a strong relationship with the acicular ferrite fraction, which occurs intergranularly and nucleating preferentially in inclusions within weld metal. The objective of this work is to analyze the influence of different welding and cooling conditions on the oxygen content ando n the mechanical properties of the weld metal from the AWS E7018-1 covered electrodes, using design of experiments techniques as Taguchi\'s method and response surface methodology (RSM). Using the Taguchi\'s method, it was possible to observe that three factors (namely electrode supplier, welding current and cooling condition) have influence on the oxygen content and the electrode supplier is the factor with the greatest effect on the response, followed by the welding current. Regarding to the factorial experiment, operational maps for the oxygen content and microhardness of the weld beads were constructed. It was possible to observe that the welding current hás a more impactful effect than the cooling rate on the oxygen content and microhardness.

O presente estudo foi desenvolvido com tratamentos térmicos de um aço de Alta Resistência e Baixa Liga - ARBL, contendo 0,11%C e outros elementos como Mn, Si, somando-se a adição de Nb como microligante. Os tratamentos térmicos contemplaram diversos roteiros de aquecimento e resfriamento, com austenitização plena e intercrítica. Os corpos-de-prova foram submetidos a ensaios de tração, dureza, fadiga e metalografia com microscopia óptica. Dessa forma puderam ser associadas propriedades mecânicas e textura do material, correlacionando-as com os tratamentos térmicos. O trabalho divide-se em duas etapas denominadas exploratória e direcionada. A etapa exploratória destinou-se a ampla avaliação da gama de propriedades que o aço poderia oferecer, e servir de base para uma etapa complementar denominada direcionada. A etapa direcionada utilizou-se como referência dos roteiros de tratamentos térmicos da etapa exploratória que resultaram em propriedades mecânicas de maior significância, reproduzindo tais tratamentos em parte, porém com alterações que apontavam no sentido de incrementar a resistência mecânica do aço. Todos os tratamentos térmicos envolveram têmpera do aço, porém devido ao baixo teor de carbono, fases como ferrita e carbetos compartilharam estruturas polifásicas com a martensita. A ocorrência de ferrita, perlita, bainita e martensita em diversos roteiros, caracterizam a microestrutura como multifásica. Apesar da ocorrência de martensita em ilhas, é na condição de martensita dispersa que foram obtidos os mais elevados valores de resistência mecânica, majorando-se em até cerca de 90% o limite de resistência médio previsto pelo fabricante, na condição de fornecimento.

Orientador: Antonio Jorge Abdalla / Banca: José Vitor Candido de Souza / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: Os aços de alta resistência da série AISI 43XX apresentam importantes aplicações na indústria aeroespacial e automobilística. Devido as suas características, podem atingir altos limites de escoamento e resistência. A presença de elementos de liga como cromo, molibdênio e níquel juntamente com o teor de carbono, variando neste estudo de 0,20 a 0,70 %, podem promover melhorias nas propriedades mecânicas. O tratamento de superfície de nitretação utilizado pode promover melhorias nas propriedades de corrosão, desgaste e aumento da dureza superficial. Neste estudo foi aplicado o tratamento de nitretação a plasma em amostras dos aços da família AISI 43XX e foi avaliada, de forma comparativa, as alterações na superfície e na microestrutura dos aços nitretados em relação aos não nitretados. A elevação do teor de carbono pode dificultar ou reduzir a formação da camada de nitretos, portanto, é importante avaliar a influência do percentual de carbono nestas estruturas. As características microestruturais foram analisadas por microscopia óptica, microdureza e difração de raios-X. Foram também estudadas a influência do teor de carbono no aço apenas temperado e temperado e revenido. Com o aumento do teor de carbono do aço foi observada a elevação na dureza do aço temperado ou apenas recozido. O tratamento termoquímico de nitretação a plasma elevou a dureza da superfície para valores em torno de 800 HV, dureza superior à encontrada no substrato. A profundidade da zona de difusão de nitrogên... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The high strenght steel from series AISI 43XX are heavely applied on the aerospacial and automotive industry. Due to their chacteristics, they reach high yield values and resistence levels. The presence of chrome, nickel and molybdenum allied with the carbon content, from 0,20 to 0,70% in this study, can provide improvements on the mechanical properties. The nitriding surface threatment used may provide improvement on corrosion, wear properties and increase the surface hardness. In this study was applied the nitriding plasma threatment on samples of family 43XX steel and was evaluated, on comparative basis, the alterations on the surface and in the microstructure of nitrided steels in comparison to not nitrided steels. Higher carbon content may hamper or reduce the nitrides deposition, therefore, it is important to evaluate the influence of the carbon concentration in theses structures. The microstructure characteristics were analysed by optical microscopy, microhardness and X-ray difraction. The nitriding plasma thermochemical threatment raised the surface hardness to values of about 800 HV, higher than the values measured in the substract. The nitrogen diffused zone of higher carbon content steels was thicker than the lower. The content of arrested austenite increased as the carbon contend increased, but was just possible to measure it by optical microscopy, because it is difficult to measure lower contents than 5% or homogen and thick distributed by X-ray difraction / Mestre

O objetivo deste trabalho foi estudar a influência da taxa de resfriamento na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço API 5L X100 soldado com MAG e analisar a suscetibilidade à trinca induzida pelo hidrogênio deste mesmo aço. Foram realizadas soldas por simples deposição em uma seção de um tubo em cinco diferentes temperaturas de pré-aquecimento (-30, 34, 100, 150 e 200 °C) de modo a se obter diferentes taxas de resfriamento. Em uma segunda etapa, foram realizadas juntas soldadas, com quatro diferentes temperaturas de pré-aquecimento de passe de raiz (32, 100, 150 e 200 °C) e temperatura de interpasse de 100 °C. Para avaliar as propriedades metalúrgicas das amostras soldadas com MAG, foram realizados os ensaios de macrofotografia, microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As propriedades mecânicas foram analisadas com o ensaio de dureza Vickers (HV5) e microdureza Vickers (HV0.2); ensaio de tração e ensaio de impacto Charpy. Na última etapa do trabalho, foi realizado o ensaio Tekken, visando avaliar a suscetibilidade do aço API 5L X100 à trinca induzida pelo hidrogênio. Foram utilizados eletrodos revestidos com diferentes condições de umidade com o objetivo de depositar diferentes níveis de hidrogênio no metal de solda. / The aim of this work were to study the influence of cooling rate on microstructure and mechanical properties of an API 5L X100 welded by MAG and to analyze the susceptibility of this steel on hydrogen induced cracking. Bead on pipe welds (BOP) were made into five different temperatures (-30, 34, 100, 150 e 200 °C) aiming to reach different cooling rates during welding. On a second stage of this work, MAG welded joints were made with four different pre-heat temperatures on the root pass (32, 100, 150 e 200 °C) and controlled inter-pass temperature of 100 °C. The metallurgical properties of welds were evaluated by macrograph; light microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The mechanical properties were analyzed by Vickers hardness test (HV5), Vickers microhardness test (HV0.2), tensile test and Charpy V-notch. At the last stage of this work, Tekken test was performed to evaluate the susceptibility of API 5L X100 steel on hydrogen induced cracking. SMAW process was used with electrodes on three different humidity conditions aiming to deposit different hydrogen levels on weld metal.

O compósito de pós reativos é um material formado basicamente por uma argamassa de matriz cimentícia ricamente refinada em termos de granulometria e com a inclusão de fibras, como forma de reforço. Entretanto, duas características principais o definem em termos de composição: a quase ausência de armaduras em estruturas construídas com o material e o fato de dispensar o uso de agregados com diâmetro máximo superior a 1 mm, sendo constituído basicamente por pós. O CPR possui características únicas que lhe conferem resistências à compressão de seis a oito vezes superiores ao concreto convencional, e tração e flexão cerca de dez vezes maior, podendo competir diretamente com estruturas em aço. As dificuldades para sua obtenção e utilização residem no fato de ser um material que demanda grande precisão em sua dosagem e também nos custos diretos para sua produção, bem como o desconhecimento em relação ao seu desempenho. O presente estudo comparou três diferentes traços de CPR a um traço de concreto convencional de uso comum na indústria de préfabricados, de forma a caracterizá-lo mecanicamente e buscando viabilizar sua produção e aplicação na indústria de pré-fabricados nacional, utilizando cinza volante como alternativa de aglomerante e a hibridização de fibras. Efetuou-se também um estudo comparativo dos custos de sua obtenção em relação ao concreto convencional, levando-se em conta o desempenho mecânico. Os resultados indicam que para todos os traços estudados, em relação ao concreto convencional estabelecido como parâmetro, as principais propriedades mecânicas contemplam uma resistência à compressão até quatro vezes superior; módulo de elasticidade longitudinal 50% superior; resistência à tração na flexão até sete vezes superior e resistência à tração direta cerca de três vezes superior. Com relação aos custos, ao se considerar o seu comportamento mecânico, o CPR se mostrou mais competitivo frente ao concreto convencional, demonstrando que a sua implantação, dentro da indústria de pré-fabricados nacional, pode e deve ser explorada. / Reactive powder composite is a material formed by a richly refined cementitious mortar matrix in terms of grain size and the inclusion of fibers, such as reinforcement. However, two main features define it in terms of composition: the almost absence of reinforcement steel and the use of aggregates with a maximum diameter greater than 1 mm, consisting basically by powder materials. RPC has unique characteristics which confer compressive strength six to eight times higher than conventional concrete and tensile and flexural strength about ten times higher, and may compete directly with steel structures. Difficulties in obtaining and use the material lie in the fact that it requires a great precision in the dosage and also the direct costs for its production, as well as the lack of knowledge about its performance. This study compared three different CPR mixes to a conventional concrete mix, commonly used in the precast industry, in order to characterize it mechanically and intending to disseminate its production and use in the national precast industry by using fly ash as a binder and alternative fiber hybridization. It also made a comparative study between the costs of obtaining CPR compared to conventional concrete, taking into account the mechanical performance. The results indicate that for all mixes studied in relation to conventional concrete set as a parameter, the primary mechanical properties include a compressive strength up to four times higher; longitudinal elastic modulus exceeding 50%; bending tensile strength up to seven times and resistance to direct tension about three times higher. Considering the costs compared to the mechanical behavior, CPR was found more competitive against the conventional concrete, demonstrating that its implementation within the national precast industry can and should be explored.

Aços de alta resistência e baixa liga (HSLA) tem sido amplamente empregados na indústria nos últimos anos, em especial na indústria automotiva, com a finalidade de reduzir peso dos produtos sem prejudicar características importantes como a resistência. O aço LNE 380 vem sendo aplicado na fabricação de peças mais robustas e que passam por processos de dobra. Dessa forma, esse estudo tem como objetivo principal determinar as deformações máximas causadas pelas tensões de tração em chapas do aço de alta resistência e baixa liga NBR 6656 LNE 380 submetidas ao processo de dobramento. Chapas de 6,35mm de espessura foram inicialmente analisadas por meio de ensaios de tração para verificar as propriedades mecânicas do aço. Os ensaios de tração apresentaram uma tensão de escoamento de 469±8MPa e tensão máxima de resistência de 539±3MPa. O ensaio de dobramento semiguiado foi utilizado para detectar o nível de deformação na região externa das chapas, ocasionado pelos esforços de tração durante o processo, bem como seu retorno elástico. No ensaio de dobramento utilizaram-se três raios de punçãovariando o deslocamento do mesmo para se obter diferentes raios de dobra. As máximas deformações relativa e verdadeira foram medidas na região externa da dobra, e posteriormente comparadas com resultados teóricos a fim de validar equações indicadas na bibliografia. Os valores teóricos variaram conforme o raio do punção, diferente do observado nos ensaios, onde a deformação permaneceu a mesma para todos os três raios utilizados. A maior deformação, calculada e medida, refere-se ao ensaio realizado com o menor raio de punção, assim como o maior Fator de Retorno Elástico. Verificou-se que no ensaio de dobramento, para o aço LNE 380, nas condições pré-definidas, a variação do raio do punção não interferiu de forma significativa nos resultados, uma vez que, as deformações e retorno elástico medido obteram valores próximos para diferentes raios. / High Strength Low Alloy (HSLA) steels have been widely used in the industry in the last years, especially in the automotive industry, in order to reduce weight products without impairing important characteristics such as strenght. The LNE 380 steel has been applied in the manufacture of more robust parts and that go through bending process. Therefore, this study has as main objective to determine the maximum deformation caused by the tensile stresses in sheets of High Strength Low Alloy steel NBR 6656 LNE 380 submitted to bending process. Sheets of 6,35mm thick were initially analyzed by tensile tests to verify the mechanical properties of the steel. The tensile tests showed a yield stress of 469±8 and maximum tensile strength of 539±3. The semi-guided bending test was used to detect the level of deformation in the external fibers of the sheets, caused by tensile stresses during the process, as well as their springback. Three punch radii were used in the bending test varying their displacement to achieve different bending radii. The maximum relative and true deformations were measured in the outer region of the bend, and subsequently compared with theoretical results in order to validate equations used in the bibliography. The theoretical values varied according to the punch radius that was different from those observed in the tests, where the deformation remained the same for all three radii used. The largest deformation calculated and measured refers to the test performed with the smallest punch radius, as well as the largest springback fator. It was observed that in the bending process, for the LNE 380 steel, under the pre-defined conditions, the variation of the punch radius did not interfein the results significally, since the values of deformation and springback measured were similar for different radii.

Orientador: Fernando de Azevedo Silva / Coorientador: Davi Neves / Banca: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: Os aços avançados de alta resistência são de importância na indústria moderna da mobilidade. Na indústria automobilística, por exemplo, é previsto que o uso destes materiais cresça de maneira acentuada nos próximos anos. Algumas características destes materiais podem ser melhoradas por meio de tratamento térmico, seja ele em toda a extensão do produto ou em partes específicas para as quais se deseja um dado comportamento mecânico. Neste trabalho se propôs a investigação inicial do efeito de um tratamento térmico local por radiação laser, uma forma controlada de adição de energia, nas propriedades mecânicas e na microestrutura de dois destes materiais. Os materiais estudados foram os aços dual phase (DP 600) e o transformed induced plasticity (TRIP 750), e a contribuição pretendida aqui foi prover informações sobre a interação entre a radiação laser e os materiais de estudo, dentro de determinados parâmetros de processamento térmico. Para a caracterização dos materiais, conforme recebidos e após os tratamentos térmicos a laser propostos, foram realizados ensaios metalográficos, de difratometria de raios-X, de dureza e de tração. Verificou-se que, para a faixa de parâmetros de processo experimentada, houve mudanças significativas nas características dos materiais estudados, notadamente um aumento na dureza superficial, alcançando valores correspondentes ao dobro dos relativos aos materiais sem tratamento, nos limites de escoamento, com aumentos de até 15% com relação ao material-base, e de resistência, com aumentos até cerca de 30% com relação ao material-base. Por outro lado, verificou-se uma diminuição no alongamento específico dos materiais, quando submetidos a ensaios de tração, de até 80% com relação aos materiais sem tratamento térmico / Abstract: The advanced high strength steels are of importance in modern mobility industry. In the automotive industry, for example, it is anticipated that the use of such materials will be increased in the near future. Some characteristics of these materials can be improved through heat treatments, considering the entire mass of the product or in specific regions of a part, for which it is necessary a particular mechanical behavior. This work focused on the initial investigation of a local heat treatment by laser radiation, a controlled form of energy addition, in the mechanical properties and microstructure of two of these materials. The studied materials are the dual phase steel (DP 600) and the transformed induced plasticity steel (TRIP 750), and the desired contribution here was to provide information about the interaction between the laser radiation and the studied materials for a given range of thermal processing parameters. To characterize the materials as received and after proposed laser heat treatments, metallographic evaluation, X-ray diffraction, and hardness and tensile tests were performed. It was found that, for the range of process parameters investigated, there were significant changes in the characteristics of the materials, notably an increase in surface hardness, reaching values corresponding to twice of those for materials without treatment, in the yield limits, with increases of up to 15% with respect to the base material, and strength limits, with increases up to about 30% with respect to the base material. On the other hand, there was a decrease in the elongation of materials, when subjected to tensile tests, up to 80% in comparison to materials without heat treatment / Mestre