Este estudo in vitro avaliou a influência do clareamento ativado com luz híbrida, em função da variação do pH e concentração de géis clareadores, e do condicionamento ácido prévio do esmalte bovino na alteração da rugosidade e desgaste após escovação simulada. Fragmentos de esmalte (1,5cm x 0,5cm x 0,4cm) foram divididos em duas partes, ficando uma metade como controle e a outra como área teste. Esta última foi subdividida em duas metades, sendo que uma recebeu o condicionamento ácido somado ao gel clareador e a outra somente o gel clareador. Os espécimes foram divididos aleatoriamente em seis grupos (n=10): C = controle; TBO35LH = Total Blanc Office 35% 1 sessão (5x8) + ativação com luz híbrida LED/Laser; LPS35LH= Lase Peroxide Sense 35% - 1 sessão (5x8) + ativação com luz híbrida LED/Laser; LPS25LH = Lase Peroxide Sense 25% - 1 sessão (5x8) + ativação com luz híbrida LED/Laser; LPL15LH = Lase Peroxide Lite 15% - 1 sessão (5x8) + ativação com luz híbrida LED/Laser; LPL10LHV = Lase Peroxide Lite 10% - 1 sessão (5x8) + ativação com luz híbrida LED/Laser violeta. A rugosidade aritmética (Ra) inicial, após clareamento e após escovação, foi determinada pela média (μm) de três leituras (em cada área sem e com ácido totalizando seis leituras por espécimes) com o rugosímetro Hommel Tester T 1000. Os valores médios do pH foram determinados pelo peagômetro digital Sentron Model 1001 nos tempos inicial e final. Os espécimes foram armazenados em saliva artificial por sete dias, submetidos a 100.000 ciclos de escovação simulada. Após 24 horas o desgaste superficial foi determinado (μm) empregando o mesmo rugosímetro. Em relação ao desgaste e a alteração de rugosidade superficial, os resultados foram submetidos à Anova a dois critérios e a dois critérios de medidas repetidas e posteriormente ao teste de Tukey. Os dados obtidos das leituras de pH foram submetidos à ANOVA a um critério e a dois critérios de medidas repetidas e ao teste de Kruskal Wallis e Tukey para comparações individuais entre os grupos. Para todos os testes o nível de significância foi de 5%. A rugosidade e o desgaste apontaram diferenças estatísticas entre os grupos, principalmente quando comparado à área com e sem ácido. Os géis clareadores apresentaram tendência de diminuição dos valores de pH do tempo inicial para o tempo final, contudo, uma correlação com a rugosidade e com o desgaste não pôde ser estabelecida de forma clara. / This in vitro study evaluated the influence of whitening activated with hybrid light on the function variations of the pH level and concentration of bleaching gels and prior acid etching of bovine enamel and the change in roughness and wear after simulated tooth brushing. Fragments of enamel (1.5 cm x 0.5 cm x 0.4 cm) were divided into two parts, one half as the control and the other as the test area. The latter was divided into two halves, one of which received the etching added to the whitening gel and the other with only the whitening gel. The specimens were randomly divided into six groups (n = 10): C = control; TBO35LH = 35% Total Blanc Office 1x session (5x8\') + activation with hybrid light LED/Laser; LPS35LH = 35% Lase Peroxide Sense - 1x session (5x8\') + activation with hybrid light LED/Laser; LPS25LH = 25% Sense Lase Peroxide - 1x session (5x8\') + activation with hybrid light LED/Laser; LPL15LH = 15% Lase Peroxide Lite - 1x session (5x8 \') + activation with hybrid light LED/Laser; LPL10LHV = 10% Lase Peroxide Lite - 1x session (5x8\') + activation with violet hybrid light LED/Laser. The arithmetic roughness (Ra) started after bleaching and after brushing was determined by averaging (μm) the three readings (in each area - with and without acid for a total of six readings per specimen) with a Rugosimeter Hommel Tester T 1000. The mean pH values were determined by the Sentron Model 1001 digital pH meter at the start and end times. The specimens were stored in artificial saliva for seven days, and subjected to 100,000 cycles of simulated brushing. After 24 hours, the surface wear was determined (μm) employing the same roughness meter. In relation to the change in wear and surface roughness, the results were evaluated by two way ANOVA testing for repeated measures and later, a Tukey\'s test. The data obtained from the pH readings were submitted to two way ANOVA testing for repeated measures and the Kruskal Wallis and Tukey tests for the comparisons between the individual groups. The significance level was set at 5% for all the tests. The roughness and wear showed statistical differences between the groups, especially when compared to the area with and without acid. The bleaching gels tended to decrease in pH from the starting time to the final time, however, a correlation with the roughness and wear could not be clearly established.

As ligas do sistema Fe-Mn-Al-C constituem-se numa das famílias mais promissoras para o atendimento dos requisitos crescentes de disponibilidade de aços com altas relações resistência/peso, principalmente nas indústrias de transporte aeronáutica e automotiva, visando a redução no consumo de combustível e a consequente emissão de CO2. Suas densidades, cerca de 10% a 13% inferiores aos dos aços convencionais e a possibilidade de aumento de resistência mecânica por tratamentos de endurecimento pela precipitação de carboneto k (Fe,Mn)Al3C possibilitam a obtenção de elevadas resistências específicas. O uso de técnicas da Engenharia de Superfícies, associadas aos tratamentos térmicos adequados, podem ampliar a faixa de desempenho dessas ligas. Neste trabalho foram realizados tratamentos termoquímicos de boretação em sais fundidos, nitrocementação a plasma e cromização por pó em amostras de um aço com a composição Fe-31,2Mn-7,5Al-1,3Si-0,9C (% em peso), visando à obtenção de camadas de elevados desempenhos mecânicos e físicos. As camadas produzidas foram caracterizadas por meio de ensaios micrográficos, de dureza, desgaste e corrosão. Todos os tipos de tratamentos produziram camadas com resistências ao desgaste muito superiores às do substrato, com destaque para os tratamentos de boretação e de cromização, que produziram camadas com resistências ao desgaste cerca de nove e seis vezes superiores às do substrato, respectivamente. O tratamento de cromização produziu camada com resistência à corrosão por pites muito superior à do substrato. / The alloys of the Fe-Mn-Al-C system belong to one of the most promising families to meet the increasing requirements of availability of steels with high resistance/weight ratio, particularly in the aeronautics and automotive industries, aimed at reducing the consumption of fuel and consequent CO2 emissions. Their densities, between 10% to 13% lower than those of conventional steels, and the possibility of increased strength by hardening treatment by the precipitation of k carbides (Fe, Mn)Al3C, allow to obtain high specific resistance. The use of techniques of surface engineering, attached to suitable heat treatment, can extend the performance range of these alloys. In this work were carried out thermochemical boriding treatment in molten salts, plasma nitrocarburizing and pack chromizing in a Fe-31,2Mn 7,5Al-1,3Si-0,9C(wt%) steel, in order to obtain coatings with high mechanical and physical performances. The layers produced were characterized using micrographic, hardness, wear and corrosion tests. All treatments produced layers with wear resistance superior to that the substrate, especially the boriding and chromizing treatments, which produced layers with wear resistance around nine and six times higher than that of substrate, respectively. The chromizing treatment produced layer with pitting corrosion resistance superior to that of the substrate.

O objetivo desse estudo foi analisar o comportamento de desgaste das camadas correspondentes ao esmalte e à dentina. Foram utilizados incisivos centrais superiores de seis modelos comerciais de dentes artificiais para confecção dos corpos de prova (Premium, Magister, Vivodent PE, Biotone, Artiplus IPN e Trilux). O número total de amostras foi igual a cinco para cada marca comercial Para analisar o coeficiente de desgaste dos dentes artificiais o ensaio de desgaste micro-abrasivo foi em função da Distância de deslizamento (S) e da Força normal (N), sob condições de N constante. As crateras de desgaste foram realizadas sem paradas intermediárias para obtenção da evolução do diâmetro da cratera em função do tempo de ensaio. Os tempos de ensaio foram: 5; 8,33 e 11,66 minutos, os pontos para realização dos ensaios foram escolhidos aleatoriamente. Para cada condição de ensaio foram realizadas cinco repetições. As crateras foram analisadas por meio de microscópio óptico e as medições foram realizadas por meio do software ©Leica Microsytems. Para todas as análises, a normalidade da distribuição dos dados e a homogeneidade foram testadas. Análise de Variância (ANOVA) 2-fatores e o Teste de Tukey para comparações múltiplas foram calculados a partir dos valores obtidos no t3. O menor e maior valor obtido de k foram respectivamente k=22,60.10?? (Ar) e k=47,8.10?? (Ma). Para os fatores marca (p=0.0012) e região (p=0.028) as diferenças foram estatisticamente significantes, no entanto para marca x região (p=0.16) não houve diferença significante. De acordo com os resultados apresentados, conclui-se que o comportamento observado do coeficiente de desgaste em todas as amostras, esmalte e dentina, teve como mecanismo o riscamento. Também, foi possível estabelecer diferenças do comportamento ao desgaste dos dentes artificiais de resina acrílica de diferentes marcas comerciais e suas camadas. E o ensaio de micro abrasão com esfera rotativa fixa é apropriado para o estudo de materiais poliméricos utilizados na Odontologia. / The aim of this study was to analyze the wear behavior of the layers of artificial teeth corresponding to the enamel and dentine by means of micro-abrasive wear with \"ballcratering\". Upper central incisors of six artificial teeth commercial brands were used to confection of the test specimens (Premium, Magister, Vivodent PE, Biotone, Artiplus IPN e Trilux). The total number of samples was five to each commercial brand. To analyze the artificial teeth wear coefficient, the micro-abrasive wear testing was performed according to Distance sliding (S) and normal Force (N), under conditions of constant N. The wear craters were made without intermediate stops in order to obtain the evolution of craters diameter in accordance to in the experiment duration. The testing times were: 5; 8,33 and 11,66 minutes, the points to the testing execution were chosen randomly. Three repetitions were used for each testing condition. Craters were analyzed with optical microscopes and measurements were taken with the software ©Leica Microsytems. For all analyses data distribution normality and homogeneity were tested. \"Analysis of Variance\" (ANOVA) 2- factors and Tukey Test to multiple comparisons were calculated from the obtained values in t3. The lowest and biggest values obtained of k were k=22,60.10?? (Ar) and k=47,8.10?? (Ma), respectively. In relation to brand factors (p=0.0012) and region (p=0.028) the differences were statistically significant, however regarding to brand x region (p=0.16) there was no significant difference. According to the results, it can be concluded that the behavior of the wear coefficient in all samples, enamel and dentin presented grooving abrasion. Also, it was possible to observe differences in wear behavior of brands of acrylic resin artificial teeth and its layers. The micro-abrasive wear with \"ball-cratering\" test is appropriate for the study of polymeric materials in Dentistry.

A aplicação de materiais cerâmicos na indústria têxtil, em especial nos processos de produção e modificação de fios é amplamente difundida no mundo. O fator chave para definição da necessidade do uso de um material cerâmico é a abrasividade dos fios associada à velocidade de processamento desse material. Nesse estudo foi focado o processo de texturização por falsa torção, e foi proposto analisar e compreender o impacto da variação de rugosidade de discos de cerâmica (que já tenham sofrido desgaste durante o processamento), sobre as características físicas de um fio de poliamida. Para isso efetuou-se a seleção de discos de cerâmica com diferentes faixas de rugosidade, fixou-se todas demais variáveis da máquina de texturização, e foram produzidos fios em cada uma das faixas. Depois de produzidos, os fios foram submetidos a testes físicos laboratoriais, e os resultados analisados pelo método ANOVA. Foi observado que a variação na rugosidade dos discos afetou principalmente as características de volume do fio (EKB%), não afetando significativamente o alongamento e tenacidade. / Use of ceramic materials in the textile industry, particularly in production and converting processes of yarns is widespread in the world. The key factor which defining the use of a ceramic material is the abrasiveness of the yarns associated by processing speed of the material. This study focused the false twist texturing, and has been proposed to analyze and understand the impact of variation in roughness of ceramic discs (which have already undergone wear during processing) on the physical characteristics of a polyamide yarn. So, the ceramic discs have been selected with different ranges of surface roughness, settled all other variables of the texturing machine, and each yarn were produced in each of the ranges. Once produced, the yarns were subjected to physical testing laboratory, and the results were analyzed by ANOVA. This study indicated that the variation in roughness of the disks mainly affected the characteristics of the yarn crimp (EKB%) not significantly affecting the elongation and tenacity.

Estudou-se os mecanismos e tipos de desgaste atuantes nos machos de corte no processo de roscamento com velocidades comumente utilizadas na indústria e com alta velocidade de corte, de forma a avaliar a influência da velocidade de corte, do tipo de revestimento de ferramenta e da condição de lubri-refrigeração sobre o desempenho dos machos de corte. A qualidade da rosca usinada e a formação de cavaco também foram objetos de estudo. Mediram-se sinais de torque e de corrente ao longo da vida das ferramentas, avaliando as suas possibilidades como indicadores de desgaste. O roscamento de furos passantes M8x1,25 foi realizado com velocidades de corte de 30 ou 60 m/min em ferro fundido cinzento GG25 nas condições sem fluido de corte ou com mínima quantidade de lubrificante (MQL). Foram utilizados machos de corte de aço rápido comum e fabricados por metalurgia do pó revestidos, com TiAIN ou com TiCN. Os principais mecanismos de desgaste foram abrasão, adesão e difusão, enquanto o principal tipo de desgaste observado foi o de flanco. A adesão de material da peça sobre a ferramenta foi o principal fator determinante do final de vida dos machos de corte. A utilização de revestimento foi eficiente na minimização da adesão. Entretanto, o TiAIN foi melhor em termos de vida da ferramenta e o TiCN na redução do torque e na qualidade visual da rosca usinada. A técnica MQL propiciou melhorias na usinagem em comparação com a condição a seco, principalmente na redução do torque em machos de corte revestidos. Os sinais de torque e de corrente foram eficientes no acompanhamento do desgaste de flanco apenas nos machos de corte revestidos. Por outro lado, apenas os sinais de torque podem servir como indicativo das etapas do ciclo de roscamento. / The mechanisms and types of wear were studied in tools used in the tapping process performed with speeds commonly used in the industry and also with high cutting speed. It was evaluated the influence of cutting speed, type of tool coating and cooling/lubrication condition on the performance of the taps. The quality of the machined threads and the chip formation were also assessed. During the experiments, torque and current signals were measured, assessing the possibilities of using them as tool wear indicators. The tapping of through holes M8x1,25 was accomplished with cutting speeds of 30 or 60 m/min in gray cast iron GG25 in the conditions dry or with Minimal Quantity of Lubricant (MQL). Taps of plain High Speed Steel (HSS) and taps manufactured by powder metallurgy and coated (HSS-Co-PM, one with TiAIN and other with TiCN) were used. The main wear mechanisms observed were abrasion, adhesion and diffusion, while the principal type was the flank wear. The adhesion of workpiece material on the tools was the main decisive factor for the end of tool life. The tool coatings used were efficient in minimizing the adhesion. However, TiAIN was better in terms of tool life and TiCN in the reduction of torque and also led to a better visual quality on the machined threads. The MQL technique brought improvements to the machining in comparison to the dry cutting condition, mainly in the reduction of the torque in coated taps. The torque and current signals wereefficient in indicating the flank wear, only on coated taps. On the other hand, the torque signals can only be used as indicative of tapping cycle stages.

A pesquisa relativa ao transporte ferroviário no Brasil tem se intensificado nos últimos anos visando principalmente a melhoria no desempenho do par rodatrilho. Isso se deve à demanda de se transportar cada vez mais carga por eixo com a finalidade de reduzir o custo de transporte. Através de mudanças na microestrutura do material ou de mudanças na composição das ligas utilizadas na fabricação pode se aumentar a resistência do par roda-trilho. Neste trabalho foi analisada a influência de diferentes microestruturas (puramente perlíticas e perlíticas-bainíticas), obtidas por meio de tratamento térmico por dilatometria, nas propriedades de um aço alto carbono similar ao utilizado em rodas convencionais classe C AAR destinadas ao transporte de carga pesada. As análises empregaram técnicas metalográficas (identificação de fases presentes e distância interlamelar da perlita), ensaios magnéticos (saturação magnética e ruído magnético de Barkhausen), ensaio mecânico de dureza e ensaio tribológico de resistência ao desgaste por deslizamento. Foram caracterizadas rodas ferroviárias classe C AAR em quatro condições distintas: usadas e novas, fundidas e forjadas. / Research about rail transport in Brazil has been intensified recently due the need to improve the wheel-rail performance, considering the demand of increasing axle load aiming for transportation cost reduction. Changes in the material microstructure or in the alloys composition can improve the wheel-rail resistance. A eutectoid steel similar to that used in conventional class C AAR wheels (designed to heavy haul transportation - high loads and low speeds) was submitted to isothermal heat treatments applying dilatometry techniques at ten different cycles. Different microstructures (totally pearlitic and pearlitic-bainitic) were obtained and their influence on the mechanical and magnetic properties was analyzed. The analysis included metallographic techniques (identification of phases and pearlite interlamellar spacing), magnetic testing (magnetic saturation and magnetic Barkhausen noise) and mechanical testing (hardness and pin-ondisc tests). Railway wheels Class C ARR were characterized in four different conditions: new and used, cast and forged.

Os Ferros Fundidos de Alto Cromo (FFAC), por apresentarem excelentes propriedades tribológicas, têm sido amplamente utilizados em aplicações específicas envolvendo elevadas perdas de material por abrasão, especialmente no setor da mineração. Entretanto, a demanda por materiais com maior resistência ao desgaste aumenta continuamente, sendo necessárias novas pesquisas nesta área. Portanto, o presente trabalho objetiva avaliar a utilização do nióbio para aumentar, ainda mais, a resistência à abrasão dos FFAC\'s. Por outro lado, quando o FFAC é utilizado na fabricação de peças com geometrias irregulares (por exemplo, rotores de bombas), o componente pode apresentar diferentes níveis de refinamento da microestrutura, entre as regiões finas e espessas, devido às variações na taxa de resfriamento. No presente trabalho foi avaliado, o efeito do grau de refinamento da microestrutura, e a interação do refinamento com a adição de nióbio, na resistência ao desgaste abrasivo dos FFAC\'s. Para tanto, foram desenvolvidos quatro estudos principais: no primeiro estudo foram fabricados blocos de FFAC variando o grau de refinamento da microestrutura e foi mostrado que: grandes incrementos no grau de refinamento resultam em maiores perdas de massa por abrasão. Nas microestruturas menos refinadas, os carbonetos de cromo M7C3, de maior tamanho, são menos susceptíveis ao micro trincamento e podem, ocasionalmente, atuar como barreiras ante os eventos abrasivos. Em uma segunda série de experimentos, foi avaliada a interação do efeito do grau de refinamento da microestrutura com a adição de nióbio em teores baixos (1 %); mostrando que, para microestruturas com alto grau de refinamento, adições de nióbio reduzem as perdas de massa por abrasão em até 50 %. Em uma terceira série de experimentos foi avaliada a interação dos efeitos da adição de nióbio e de molibdênio. Quando comparado com a liga isenta de molibdênio, adições simultâneas de nióbio e molibdênio resultaram em microestruturas mais refinadas, com maior microdureza da matriz, e com carbonetos de nióbio (NbC) de maior dureza. Para condições de desgaste abrasivo por baixos esforços, onde o desgaste foi mais acentuado na matriz, adições simultâneas de nióbio e molibdênio resultaram em aumentos da resistência á abrasão dos FFAC estudados. Na última etapa do trabalho foi adicionado 3 % de nióbio em um liga de FFAC com composição química inicial hipereutética (25%Cr/3%C), a qual apresentaria carbonetos primários de cromo M7C3 de grande tamanho que induziriam comportamento frágil do material quando exposto ao desgaste. Porém, a adição de nióbio resultou em um FFAC com microestrutura mais refinada (eutética), contendo NbC\'s compactos e por conseguinte, mais resistente ao desgaste abrasivo. / High Chromium Cast Irons (HCCI\'s), because of their excellent tribological properties, have been widely used for specific applications involving high wear rates by abrasion, especially in the mining sector. However, the demand for materials with higher wear resistance is continuously growing and thus further research is needed in this area. For that reason, the current work purposes to assess the use of niobium to further increase the wear resistance of HCCI\'s. On the other hand, when HCCI is used for manufacturing components with irregular geometries (e.g. pump impellers), the components thin and thick regions can contain different levels of structure refinement due to variation in their cooling rates. In this work, the effect of structure refinement and the interaction between structure refinement and niobium addition on the abrasion resistance of HCCI\'s were evaluated. For that purpose, four systematic main studies were developed: in the first study, blocks of HCCI were manufactured varying the structure refinement and it was shown that large increases in the degree of structure refinement result in higher wear mass losses by abrasion. In less refined microstructures, the larger M7C3 chromium carbides are less susceptible to microcracking and can occasionally act as a barrier to abrasive particles. In the second series of experiments, the interaction between structure refinement and niobium addition in low concentrations (1 %) was evaluated; showing that for more refined microstructures, niobium additions reduce the mass losses by abrasion up to 50 %. In the third series of experiments, the interaction between niobium and molybdenum additions was evaluated. Compared to molybdenum-free alloy, simultaneous additions of niobium and molybdenum resulted in a more refined microstructure, higher hardness of the matrix and harder niobium carbides (NbC). For Low Stress Sliding Abrasion (LSSA) wear configuration, where wear was more pronounced in the matrix, simultaneous addition of niobium and molybdenum resulted in increase of abrasion resistance in the studied HCCI. In the last stage of this work, 3 % of niobium were added in an HCCI alloy with hypereutectic initial chemical composition (25%Cr/3%C), which presents primary large sized chromium carbides that induce a brittle behavior of the HCCI when subjected to wear. However, the niobium addition resulted in a more refined microstructure (eutectic) HCCI containing compact-shaped NbC carbides, and consequently in more resistance to abrasive wear.

Neste trabalho são estudados os mecanismos de desgaste, atuantes na escala do tamanho de grão (meso-escala), durante ensaios de cavitação vibratória, para diferentes amostras de aços inoxidáveis austeníticos ligados com nitrogênio. Amostras com teores superficiais de nitrogênio de aproximadamente 0, 9 % massa, 1, 4%massa e 20%massa, obtidas a partir do a¸co inoxidável dúplex UNS S31803, foram estudadas. As amostras do a¸co inoxidável duplex UNS S31803, com aproximadamente 0, 9 % N massa, foram obtidas por nitretação gasosa em alta temperatura (temperatura de nitretação entre 1050 e 1200 C) e consistiram em três grupos diferentes: amostras com nitrogênio em solução sólida e solubilizadas, amostras com precipitação de nitretos e amostras com nitrogênio em solução sólida e encruadas. Já as amostras com teor de nitrogênio próximo de 20 % N massa foram processadas por meio de nitretação a plasma na temperatura de 400 C, obtendo-se uma camada superficial de austenita expandida. As amostras de ensaio foram submetidas à caracterização de textura por difração de elétrons retroespalhados, EBSD, e posteriormente à cavitação vibratória em ´agua destilada. Os ensaios de cavitação foram periodicamente interrompidos com o intuito de estudar a deteriora¸cao das amostras por exame das mesmas no microscópio eletrônico de varredura, MEV, e por medidas de perda de massa. Quando comparadas com os aços inoxidáveis austeníticos convencionais (UNS S30403 solubilizado e UNS S31803 como recebido), sem adição de nitrogênio e livre de encruamento, as amostras estudadas apresentaram resistência ao desgaste por cavitação superior, quantificada tanto pelo tempo de incubação do dano com perda de massa quanto pela taxa máxima de perda de massa nos estágios avançados do dano. A taxa máxima de perda de massa para cada tipo de amostra estudada, com relação `a taxa máxima do material de comparação, o aço inoxidável convencional sem adição de nitrogênio e livre de encruamento (UNS S30403) solubilizado, foi de: amostras com precipitação de nitretos (318HTGN+Nit), 6,9 vezes menor; amostras com nitrogênio em solução sólida e solubilizadas (318HTGH+Sol) e laminadas e solubilizadas (318HTGN+Lam+Sol), 26,8 e 25 vezes menor, respectivamente; amostras com nitrogênio em solução sólida e encruadas (318HTGN+Enc) 145 vezes menor; e amostras com camada superficial de austenita expandida (obtidas por nitretação a plasma), (318HTGN+Plas e 304LSol+Plas) 290 e 1,77 e vezes menor respectivamente. O efeito benéfico da adição de nitrogênio na resistência à erosão por cavitação dos aços inoxidáveis austeníticos estudados foi atribuído a: (i) aumento na resistência à deformação plástica; (ii) distribuição mais homogênea da deformação plástica induzida pelas ondas de choque e micro-jatos característicos do processo de cavitação; e (iii) aumento da importância relativa dos mecanismos de perda de massa com elevado consumo de energia de impacto. Nos primeiros estágios do dano erosivo por cavitação se observou clara evidência de deformação plástica, acompanhada de formação de microreelevo superficial e de protrusão de bandas de escorregamento. A perda de massa em nível microscópico (observações no MEV) começa como destacamento de material em microtrincas e micropites. Observou-se que tanto a nucleação do dano como o seu crescimento se apresenta de forma heterogênea na escala do tamanho de grão. Os sítios microestruturais nos quais se iniciou o dano com perda de massa foram preferencialmente protuberâncias nas protrusões de bandas de escorregamento, protuberâncias nos contornos de grão e as interfaces matriznitreto. O incremento do teor de nitrogênio (em solução sólida) na amostra aumentou a importância relativa dos contornos de grão como locais de nucleação do dano, em relação ao dano iniciado no interior dos grãos. Observou-se que o interior dos grãos com planos 100 ou 111 orientados de forma aproximadamente paralela à superfície das amostras são regiões muito suscetíveis à incubação do dano e ao crescimento do mesmo. Já os grãos com planos 101 orientados aproximadamente paralela à superfície das amostras, apresentam regiões com resistência ao dano bem maior. Esses resultados são discutidos, considerando as diferenças de tensão (resultantes da ação de ondas de choque causadas pela implosão de bolhas de cavitação) crítica projetada para cisalhamento de grãos com diferentes orientações. O dano ocorre preferencialmente em contornos de grãos com acentuados gradientes de tensão resolvida para a deformação plástica, onde se desenvolve elevada concentração de tensões. Em particular, os contornos de macla CSL 3 são acentuadamente mais suscetíveis à incubação do dano que os outros tipos de contornos CSL e que os contornos não CSL. / High nitrogen austenitic stainless steels containing 0.9 wt-% N and 20 wt- % N were tested in a ultrasonically induced vibratory cavitation testing device. Incubation times for damage initiation and mass losses were periodically measured during the cavitation-erosion tests. Scanning Electron Microscopy observation of the damaged surfaces allowed identifying the wear mechanisms operating during each step of the cavitation-erosion test. 0.9 wt-% N specimens were obtained through High Temperature Gas Nitriding UNS S31803 duplex stainless steel, at temperatures between 1050 and 1200 oC. Three groups of specimens were obtained: solubilized with all nitrogen in solid solution, solubilized and work hardened specimens and nitride containing specimens. The 20 wt- % N specimens were obtained through Low Temperature Plasma Nitriding the already High Temperature Gas Nitrided specimens and getting an expanded austenite layer at the surface. The specimens were firstly characterized by Electron Backscattered Diffraction - EBSD techniques and then submitted to the cavitation-erosion tests in distilled water. When compared to conventional UNS S30403 lean nitrogen solubilized austenitic stainless steel specimens, greater incubation times and smaller maximum wear rates were observed. The maximum wear rates (compared to those of the solubilized UNS S30403 steel) were: for the nitride containing specimen 6.9 times smaller; for textured and non-textured all nitrogen in solid solution specimens 26.8 and 25 times smaller, respectively; for the solubilized and work hardened specimen 145 times smaller; for the expanded austenite layer, with circa 20 wt- % N, specimens 300 times smaller. The beneficial effect of nitrogen on the cavitation-erosion resistance of the studied specimens was attributed to: (i) an increase in resistance to plastic deformation; (ii) a more homogeneous distribution of the plastic deformation; and (iii) an increase of the relative participation of energy consuming mass loss mechanisms. Plastic deformation accompanied by formation of micro relief at the surface and slip bands protrusions were clearly identified, during the first stages of cavitation erosion. The first evidences of mass loss (detected by SEM observations) were seen as particles detaching from micro cracks and micro pits formed at the grain surface. Nucleation and growth of cavitation damage was heterogeneously distributed at the grain scale. Slip bands protrusions, grain boundary protrusions and nitride matrix interfaces sites were more prone to nucleating the damage. Increasing nitrogen contents in solid solution increased the relative contribution of grain boundary nucleated damage, compared to the total amount of nucleation sites. Grains with 100 and 111 crystallographic planes approximately parallel to the surface were more prone to nucleation and growth of cavitation damage. Grains with 101 planes // surface were much more resistant to cavitation-erosion damage. These results are discussed considering differences of critical resolved shear stresses for grains with different orientations. Cavitation erosion damage occurs preferentially at grain boundaries across which steep stress gradients arise. Particularly, CSL -3 twin boundaries are much more susceptible to cavitation erosion damage incubation than other types of CSL boundaries and non CSL boundaries.

A excelente resistência à corrosão dos aços inoxidáveis austeníticos é a principal característica de sua ampla gama de aplicações nas mais diversas indústrias. Entretanto, as limitadas propriedades mecânicas da austenita, restringem o uso dessas ligas em sistemas que requeiram melhor desempenho tribológico sem prejuízo de sua resistência à corrosão. Métodos de endurecimento superficial convencionais tendem a formar precipitados que reduzem a disponibilidade dos elementos responsáveis pela passivação da liga, favorecendo a ação de agentes corrosivos. A descoberta de uma fase supersaturada em intersticiais denominada austenita expandida, ou Fase-S, tem lançado novas perspectivas sobre as opções de endurecimento superficial dos aços inoxidáveis austeníticos. Produzida por modernas técnicas baseadas no emprego do plasma, a austenita expandida apresenta elevadíssima dureza, da ordem de 14 GPa, sem prejuízo de sua resistência à corrosão, uma vez que não ocorre precipitação observável por microscopia ótica ou de varredura. Caracterizações mecânicas das camadas de austenita expandida por ensaios que simulem situações mais próximas da real condição de trabalho do material fornecem um conjunto de dados empíricos relevantes para a compreensão e modelagem de fenômenos tribológicos atuantes em um dado sistema mecânico. Nesse sentido, a microesclerometria instrumentada aparece com excelente opção de ferramenta para os estudos direcionados à Engenharia de Superfície. O presente trabalho apresenta os resultados de uma série de ensaios de microesclerometria instrumentada realizados em amostras de aço AISI 316 nitretadas a plasma por 20 h em forno de corrente contínua, utilizando a tecnologia de tela ativa, temperatura de 400 ºC e atmosfera formada por três partes de nitrogênio para cada parte de hidrogênio (3N2:1H2), resultando na formação de austenita expandida na superfície. Também são discutidos a caracterização das amostras, o baixo coeficiente de atrito (< 0,1) verificado experimentalmente e a ausência de falha adesiva da camada durante o ensaio. / One of the main reasons for the common utilization of austenitic stainless steels by various industries remains on their great corrosion resistance. On the other hand, the poor mechanical properties of austenite restrict the use of these alloys in systems which require better tribological performance without decreasing their corrosion resistance. Conventional case hardening techniques promote precipitate formation, reducing availability of passivation elements in metallic matrix, what can ease the action of corrosive external agents. The discovery of a carbon and/or nitrogen supersaturated phase, called expanded austenite or S-phase, brought new perspectives over case hardening options for austenitic stainless steels. Obtained by recent techniques based on plasma, expanded austenite has very high hardness, around 14 GPa, without reducing corrosion resistance, since no precipitate is noticeable by optical or scanning electronic microscopy. Using testing apparatus that simulates real work conditions, mechanical characterization of expanded austenite layers gives an important set of empirical data. These data are useful for comprehension and modeling of tribological phenomena occurring in a given mechanical system. In this way, instrumented microscratch test appears as an interesting option to be used in studies oriented to the Surface Engineering field. This work presents results from a series of instrumented microscratch tests performed over AISI 316 stainless steel samples with an expanded austenite layer. Plasma nitriding surface treatment was carried out during 20 h, in an active screen DC reactor under 400 ºC and atmosphere compounded by three parts of nitrogen for each part of hydrogen (3N2:1H2). The tribological behavior of the expanded austenite layer was characterized in a series of linear scratch tests. The results show that in the beginning of the scratch test the coefficient of friction was kept smaller than 0,1. When the first cracks appear the apparent coefficient of friction steadily increases, indicating that cracking of the nitrided layer lead to an increase of the coefficient of friction. Although the expanded austenite layer cracks, no adhesive failure was observed, the hardened layer being preserved during the whole scratch test.

O objetivo deste trabalho foi a obtenção de compósitos de matriz metálica (CMM) pela rota da metalurgia do pó, e a avaliação destes quanto às suas características de usinagem e desgaste. Inicialmente foram obtidos materiais compósitos de matriz de alumínio comercialmente puro, com frações volumétricas de partículas de reforço de carboneto de silício iguais a 5, 10 e 15 %. Foi obtida também uma quantidade de material somente com o material da matriz (sem partículas de reforço) para que se pudesse durante o trabalho, verificar por comparação a influência da adição de material de reforço na matriz. O material obtido foi caracterizado física (densidade hidrostática), mecânica (dureza, ensaios de tração) e microestruturalmente (microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura). Os resultados mostraram para os materiais compósitos uma distribuição homogênea das partículas de reforço e melhoria das propriedades mecânicas principalmente o limite de resistência (LR) em relação ao material sem reforço. Na etapa seguinte foram realizados ensaios para verificação do comportamento dos materiais frente à usinagem, e avaliação de desempenho de diversos materiais de ferramenta (carboneto cementado, cerâmica e diamante policristalino). Nestes ensaios foram coletados valores de força de corte a partir de porta-ferramentas instrumentados com medidores de deformação. Fenômenos tais como desgaste da ferramenta, formação ou não de aresta postiça de corte e formação de cavaco também foram observados e avaliados. Os resultados encontrados nos ensaios com ferramenta de carboneto duro sinterizado foram utilizados para a determinação dos índices de usinabilidade de cada material; estes valores foram ainda aplicados na equação de Taylor e as constantes da equação para os materiais e condições de ensaio foram também determinadas. Os resultados mostraram que a inclusão de partículas de reforço cerâmico torna extremamente difícil a usinagem desses materiais e, somente com ferramenta de diamante foi possível obter resultados satisfatórios. Na fase final foram realizados testes de desgaste de efeito comparativo para verificação da influência da adição de partículas de reforço nas características de resistência ao desgaste do material. Neste caso a adição de partículas de reforço mostrou ser eficiente na melhoria da resistência ao desgaste de todos os materiais compósitos em relação ao material sem reforço. / The aim of this investigation was the obtainment of metal matrix composites (MMC) by the route of powder metallurgy, and the valuation of these materials with relation to their machining and wear characteristics. Firstly, were obtained pure comercial aluminium matrix composites materials, with 5, 10 and 15% volumectric fraction of silicon carbide particles. Was also obtained a material without reinforcement particles in order to verify by comparison, the influence of adittion of reinforcement particles. The obtained materials were characterized physics (hidrostatic density), mechanics (hardness and tensile tests) and microstructurally (optical microscopy and scanning electron microscopy). The results showed a homogeneous distribution of reinforcement particles in the composite, and improvement in the mechanical properties, mainly tensile strength (UTS) in comparison to the unreinforced material. After, tests were made to verify the materials behavior during machining and to check the performance of several tool materials (cemented carbide, ceramics and polycrystalline diamond). In these tests, values of the cutting force were measured by instrumented tool-holders. Phenomena such as tool wear, built-up edge formation and mechanism of chip formation were also observed and evaluated. The results from the cemented carbide tool tests, were utilisated for the machinability index determination of each material. These results were applied to the Taylor equation and the equation constants for each material and test conditions were determinated. The results showed that the inclusion of silicon carbide particles made extremely difficult the machining of the composites, and only with diamond tool, satisfactory results were obtained. At last, wear tests were performed to verify the influence of the reinforcement particles in the characteristics of wear resistance of the materials. The results obtained were utilized in the wear coefficient determination for each material. The results showed an improvement in wear resistance, with the increase in volume fraction of reinforcement particles.