Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-07-16T12:26:52Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 8473373 bytes, checksum: 6027f769400a5ac1af8dc1cb056a77ac (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-16T12:26:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 8473373 bytes, checksum: 6027f769400a5ac1af8dc1cb056a77ac (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação discorre acerca das vulnerabilidades decorrentes da ocupação de encostas frágeis na cidade de Ouro Preto, Minas Gerais. O aspecto abordado de maior relevância refere-se às situações de risco geológico as quais a população que habita tais encostas está submetida. Este risco resulta da combinação de condições geomorfológicas críticas com ações antrópicas inadequadas, sendo a atividade mineradora realizada nos séculos XVII e XVIII a mais significativa. Para o entendimento da situação atual, faz-se necessária a abordagem dos processos de ocupação e expansão urbana da cidade, e suas respectivas consequências. São objetos de estudo dessa pesquisa dois assentamentos precários localizados em antigas áreas de mineração na cidade, os bairros São Cristóvão e Piedade, localizados na Serra de Ouro Preto. Analisamos tais áreas à luz da legislação urbanística e ambiental, de programas habitacionais, planos e mapas elaborados, com vistas a entender e debater como as diferentes esferas do poder público têm se posicionado frente a esta situação. Tais análises apontaram para informações divergentes no tocante à regularização fundiária em áreas de risco, às questões relacionadas ao zoneamento de tais áreas, bem como ao déficit habitacional identificado pelo poder público. Identificamos a necessidade de melhoria da gestão urbana com vistas ao desenvolvimento de intervenções e ações de interesse social, para que haja avanços nessa direção / This dissertation runs along the vulnerabilities arising from the occupation of fragile slopes in the city of Ouro Preto, Minas Gerais. The most relevant aspect, refers to situations of geological risk that the local population faces. This risk results from the combination of critical geomorphological conditions and inadequate anthropic activities, being the mining activity carried out in the 17th and 18th centuries the most relevant. Aiming to understand the current situation, it is necessary to go into the processes of occupation and urban sprawl of the municipality, and their consequences. A couple of precarious settlement, São Cristóvão and Piedade, located at old mining areas at the city are the objects of study of this research. Later on, it itended to dentify in which aspects the data and proposals present in urban legislation, in existing housing programs, and some plans and maps are complementary or contradictory. Aiming understand the position taken by the public authorities in relation of this situation. Such analyses have pointed to conflicting information regarding the land regularization in risk áreas, as the zoning issues of such areas, as well as the housing deficit identified by the public power. We identified the need to improve urban management with a view to build up interventions and actions of social interest, to providing advances in this direction

O presente trabalho propõe o entendimento do comportamento no estado fresco de argamassas colantes, com base na caracterização reológica e físico-química de diferentes composições comerciais, servindo de base para analisar o fenômeno de deslizamento, a partir do ensaio estabelecido na norma brasileira. Para isso, foi utilizado o ensaio “Squeeze flow” (escoamento por compressão axial), empregado na caracterização de argamassas de revestimento no laboratório de microestrutura do CPqDCC da EPUSP, como ferramenta de análise do comportamento de argamassas colantes. Neste ensaio, o escoamento do material decorre da aplicação de uma carga de compressão sobre a amostra no estado fresco, a qual ocasiona deslocamentos no seu interior devido a esforços de cisalhamento radiais originados durante o fluxo. O critério de seleção das argamassas colantes comerciais (tipo AC-I) se baseou nos resultados do ensaio de deslizamento, escolhendo-se duas com resultado muito abaixo do limite especificado, duas com resultado próximo do limite e outras duas com resultado acima do mesmo. A composição química e física foi caracterizada com o objetivo de embasar a análise dos resultados obtidos no “Squeeze flow”. A separação da fração fina das argamassas na peneira no.200 contribuiu para o conhecimento da viscosidade da pasta e da sua influência no comportamento reológico das argamassas. Foi observado que as argamassas estudadas apresentam diferenças de composição físico-química e de comportamento reológico. As diferenças de comportamento reológico das argamassas decorrem, provavelmente, de ação sinérgica de alguns parâmetros da composição, com destaque para a distribuição granulométrica. O “Squeeze flow” mostrou-se uma ferramenta adequada na caracterização das argamassas colantes e contribuiu para explicar o deslizamento estabelecido na norma brasileira, pela proposição de modelos hipotéticos de comportamento. / Present thesis proposes the study of plastic-state behaviour of dry-set mortars based on the rheological and physicochemical characterization of different commercially available dry-set mortar compositions. Such characterization served as basis for the analysis of dry-set mortar slip phenomena using the tests recommended by brazilian standards (NBR). The Squeeze Flow test (slip by axial compression) originally used for coating mortars characterization by the EPUSP CPqDDC Microstructure Laboratory was adopted as a test tool for analysing the dry-set mortar behaviour. In the mentioned test the material slip is obtained by compressing the sample in its plastic state which caused internal displacements due to radial shearing tensions originated during the mentioned slip. The dry-se mortars (all of them AC-I type) used in the study were selected based in the slip tests results against brazilian standards specified limits resulting in the selection of two dry-set mortars below the specified limit, two dry-set mortars close to the specified limit and dry-set mortars above the specified limit. Chemical and physical compositions were characterized in order to serve as basis for Squeeze Flow results analysis. Fine fraction segregation, using number 200 sieve contributed to understanding of plastic-state mortar viscosity and its influence in mortar rheological behaviour. It was observed diverse physicochemical and rheological behaviour among the studied dry-set mortars. The rheological behaviour diversity of dry-set mortars were due to the synergy among some composition parameters, specially the granular distribution. The Squeeze Flow was considered a suitable tool for the characterization of dry-set mortars and contributed to develop hypotetical behaviour models that allowed to explain the slip as stated by brazilian standards.

[pt] Além de uma crescente importância econômica da produço de petróleo contendo parafina dos recursos águas ultra-profundas, as preocupações coma deposição e gelificação de parafina desempenha uma funcão significativa nesta questão. óleos parafínicos gelificados frequentemente exibem comportamento reológico análoga para fuidos com tensão de cedência. Existe uma tensão crítica, abaixo do qual nenhum fluxo ocorre, mas acima doqual a viscosidade de uma sistema gelificada diminui drasticamente. Assim, para reinício de escoamento de óleo cru gelificado, uma pressão maior do que a pressão de funcionamento normal deve ser aplicada para exceder a tensão de cedência do fluido na parede, esta pressão mínima exegida deve ser determinada. Neste estudo para explorar o conceito de pressão mínima, fluidos com tensão de cedência foram investigados inteiramente. A investigação foi iniciada com o fluido de tensão de cedência simples e, em seguida, avanou com um tixotrpico usando reômetro e configuração experimental para escoamento de fluido em tubo. Em ambos, os casos a condio não deslizamento foi atingido, o comportamento de fluidos com tensão de cedência foi examinado em detalhe, os resultados de experimentos de reometria e transporte de fluido em tubos foram verificados. Com a colocação de todos juntos, a pressão mínima exigida ou em outra palavra a tensão crítica para partida de escoamento de fluidos com tensão de cedência foi descoberta. / [en] Besides an increasing economic importance of producing wax-containing crude oil from ultra deep water resources, concerns about wax deposition and gelation play a significant role in this area. Gelled waxy crude oils often exhibit rheological behavior analogous to yield stress fluids. There is a critical or range of stresses, below which no flow occurs, but above which the viscosity of a gelled system decreases drastically. Thus, in order to restart flow of a gelled crude, a pressure larger than the typical operating pressure should be applied to exceed the yield stress of the fluid at wall, this required minimum pressure should be determined. In this study to explore the minimum pressure notion, yield stress fluids were investigated comprehensively. The investigation was initiated with simpler yield stress fluid and then advanced with thixotropic one using rheometer and designed experimental setup for fluid flow into tube. In both cases no-slip condition was achieved, the behavior of yield stress fluids was screened in detail, the outcomes of fluid transport in tube and rheometric tests were combined and cross checked. Finally with putting all together, the required minimum pressure or in other words, the critical shear stress needed to startup the flow of yield stress fluids was discovered.

[pt] Pesquisas atuais evidenciam que diversos materiais com aplicação nas indústrias automotiva, ferroviária, aeronáutica e aeroespacial não apresentam um limite de fadiga. Porém, em torno de 1860 Wohler propôs a curva S-N (tensão - número de ciclos), admitindo um conceito que há um limite de fadiga, estipulado na época como 1E5 ciclos e considerado como vida infinita em fadiga. Contudo, com os avanços tecnológicos, inúmeros componentes falham na condição de vida infinita, de maneira contrária ao proposto por Wöhler. Atualmente, se considera 3 regimes distintos de fadiga: fadiga de baixo ciclo, fadiga de alto ciclo e fadiga de altíssimo ciclo. Nas indústrias automotivas há um extensivo uso de chapas de aço para a fabricação de componentes de geometria complexa. Neste contexto, o aço interstitial free (IF – aços com baixa quantidade de átomos intersticiais), é um dos materiais de largo emprego, em função da sua excelente estampabilidade. O aço IF apresenta uma microestrutura ferrítica com uma baixíssima quantidade de elementos intersticiais. Interstícios com carbono e nitrogênio são estabilizados pelo titânio (Ti) ou nióbio (Nb) formando frações de volume extremamente pequenas na matriz ferrítica de carbetos e nitretos. O trabalho baseia-se na investigação experimental dos danos microestruturais no aço IF após carregamentos cíclicos de longa duração. Amostras do aço IF estabilizado pelo Ti foram submetidas a ensaios ultrassônicos de fadiga com carregamentos superiores a 1E7 ciclos. Se observou o aparecimento de danos microestruturais (persistent slip bands, PSB s) após determinado número de ciclos. Por meio de análise no microscópio ótico foi estimado que 97,76 por cento da vida em fadiga foi destinado para nucleação de trinca enquanto 2,23 por cento para a propagação de trinca. Houve o projeto de um novo corpo de prova para a máquina de fadiga de altíssimo, com o intuito de acompanha a superfície do material durante os ensaios. É proposto a equação da curva S-N fadiga de altíssimo ciclo com os dados extraídos dos testes. E por fim, é sugerido um fator de correção na equação de deformação plástica cisalhante nos PSB s formados / [en] Current research shows that several materials with application in the automotive, railway, aeronautical and aerospace industries do not have a fatigue limit. However, around 1860 Wohler proposed the S-N curve (stress - number of cycles), admitting a concept that there is a fatigue limit, stipulated at the time as 1E5 cycles and considered as infinite fatigue life. Although, with technological advances, numerous components fail in the condition of infinite life, contrary to what Wöhler proposed. Currently, 3 different fatigue regimes are considered: low cycle fatigue, high cycle fatigue and very high cycle fatigue. In the automotive industries there is an extensive use of sheet steel for the manufacture of components with complex geometry. In this context, interstitial free steel (IF steel) is one of the widely used materials, due to its excellent stampability. IF steel has a ferritic microstructure with a very low amount of interstitial elements. Interstices with carbon and nitrogen are stabilized by titanium (Ti) or niobium (Nb) forming extremely small volume fractions in the ferritic matrix of carbides and nitrides. The work is based on the experimental investigation of microstructural damage in IF steel after long-term cyclic loading. Samples of Ti-stabilized IF steel were subjected to ultrasonic fatigue tests with loads greater than 1E7 cycles. It was observed the arising of microstructural damage (persistent slip bands, PSB s) after a certain number of cycles. By means of image analysis in the optical microscope, it was estimated that 97.76 percent of the fatigue life was destined for crack nucleation while 2.23 percent for crack propagation in very high cycle fatigue regime. There was the project of a new specimen for the very high fatigue machine, in order to accompany the surface of the material during the tests. It is proposed the equation of the curve S-N fatigue of very high cycle os with data extracted from the tests. Finally, a correction factor is suggested in the plastic shear deformation equation in PSB s based on experimental data.

[pt] Na contemporaneidade, a intensidade dos processos e a velocidade dos acontecimentos marcam as relações humanas e as relações que estas estabelecem com o espaço. A sociedade é alvo de mudanças que alteram a rede de relações que a sustenta, relações entre sociedade e a natureza, estabelecidas a partir do trabalho. A produção do espaço é iminente à produção da sociedade no movimento histórico da sua reprodução. Neste Sentido, objetivamos entender a produção do espaço da cidade de Nova Friburgo inserido no conjunto de relações que dão conteúdo e sentido à vida da cidade, tendo espaço e desenvolvimento como os principais conceitos norteadores da pesquisa. Objetivamos realizar uma crítica ao modelo capitalista e a razão ocidental como pressuposto da mundialização que tem como propósito manter as estruturas de poder e exploração, e não o desenvolvimento autônomo de lugares, ou seja, aqueles lugares em que quando é explorada as tradições pode-se gerar um desenvolvimento livre sem imposições de agentes externos à comunidade. O objeto da dissertação é o processo mais recente de produção e reprodução do espaço urbano da cidade de Nova Friburgo baseado em um modelo capitalista de acumulação flexível e conceitos de metropolização e modernidade, construídos socialmente, estabeleceram condições de risco em um sítio susceptível a deslizamentos, que a partir de inúmeras apropriações torna-se urbano. Neste sentido é necessário investigar as contradições do processo de urbanização que se manifestam na cidade de uma forma desigual e combinada. / [en] In contemporaneity, the intensification of the processes and speed of events marks human relationships and, the relationships they establish with the space. Society is subject to changes, which can changes the relationships that sustain it, relations between society and nature, which is connected by work. The production of space is imminent production of society in the historic movement of reproduction, in this sense; the objective of the paper is to analyze the production of the city of Nova Friburgo inserted in the space of relations that give content and meaning to everyday life city in actuality, having space and development as the fundamental concepts of the paper. We intend to realize an criticism to capitalist model and globalization presupposes that aims to maintain the structures of power and exploitation, and not to encourage the autonomous development, it means the rising of those spaces that when traditions are explored can generates a free development without external impositions of the community. We have as object of the paper the most recent production and reproduction process of urban space in the Nova Friburgo city based on a capitalist system, flexible accumulation and concepts of metropolisation and modernity, that are socially constructed, established risk conditions at a site liable to landslides, which from numerous appropriations becomes urban. In this sense it is necessary to investigate the contradictions of the urbanization process manifested in the city in unequal and combined forms.

The main motivation of this doctoral thesis is to extend the current knowledge about the tribological behavior of a precipitation-hardenable (PH) austenitic stainless steel (SAE XEV-F or DIN 1.4882), used for manufacturing exhaust valves for internal combustion engines in passenger cars. For this purpose, dry sliding laboratory tests were carried out using this steel and other steels, mainly austenitic and martensitic, used as model materials for the comparative characterization of wear and friction. Experimental tests were conducted using an SRV®4 tribometer in a ball-on-disc configuration with reciprocating movement, in which the discs were the samples and the balls the counter-bodies. Four kinds of steels were tested: a) AISI 310, b) SAE XEV-F, c) AISI H13, and d) Nitrided SAE XEV-F. The ball was made of AISI 52100 bearing steel. The tests were conducted at room temperature and fixed conditions of time (sliding distance) (up to 73.2 m), load (100 N), frequency (10 Hz) and stroke (2mm). Wear was evaluated by means of mass loss in the disc and the ball, and post examination of the worn surfaces. Post examination was conducted using scanning electron microscopy (SEM), coherence correlation interferometry (CCI), and X-Ray diffraction (XRD). Wear debris resulting from tribological interaction were also investigated using SEM and XRD. Additionally, the friction coefficient was measured. High speed filming and interrupted tests were also performed at specific sliding distances. This work reports a severe-to-mild wear transition occurring during the first stage of tribological interaction (running-in) and its relation to the load distribution variation at the interface throughout the tribological tests. The wear transition was observed in different steel-on-steel tribosystems in ball-on-disc contact configuration and occurred due to the combined effects of two factors: a) the contact pressure reduction, due to the increase of nominal contact area caused by wear; and b) subsurface strain hardening (when relevant). The pressure/distance variation was determined experimentally and modeled empirically. Subsurface strain hardening was observable (and measurable) mainly the austenitic steels. Significant differences in wear (and friction) were observed between homogeneous (monophasic) steels and the heterogeneous (multiphasic) SAE XEV-F valve steel. Wear in the homogeneous steels presented an inverse correlation with hardness. Wear on the AISI 310 presented non-linear wear rates for a significant portion of the test. Wear on the SAE XEV-F valve steel was pronounced (even in the mild regime) due to a combined effect of two factors: a) formation of hard debris, which induced an abrasive component to wear by relative sliding, and b) subsurface NbC fracture, which markedly affected the material removal due to plastic deformation in the surrounding matrix. Wear of the nitrided SAE XEV-F steel was lower than that of the non-nitrided samples by nearly two orders of magnitude. The benefits of nitriding in the SAE XEV-F were two-fold: a) an increased surface hardness, and b) the prevention of NbC fracture and detachment, which results in even higher wear resistance. / A principal motivação desta tese é ampliar o conhecimento atual sobre o comportamento tribológico de um aço inoxidável austenítico endurecível por precipitação (PH), o SAE XEV-F (ou DIN 1.4882), utilizado para a fabricação de válvulas de exaustão de motores de combustão interna para carros de passageiros. Para este propósito, foram realizados ensaios laboratoriais de deslizamento a seco usando este aço e outros, principalmente aços austeníticos e martensíticos, usados como materiais modelo para a caracterização comparativa do desgaste e do atrito. Os ensaios experimentais foram conduzidos usando um tribômetro SRV®4 em uma configuração esfera-disco com movimento alternado, em que os discos foram as amostras e as esferas são os contracorpos. Foram ensaiados quatro tipos de aços: a) AISI 310, b) SAE XEV-F, c) AISI H13, e d) SAE XEV-F nitretado. A esfera era feita de aço para rolamento AISI 52100. Os ensaios foram realizados a temperatura ambiente e usando condições fixas de tempo (distância total percorrida até 73.2 m), carga normal (100 N), frequência (10 Hz) e amplitude da oscilação (2 mm). O desgaste foi avaliado por meio de perda de massa, tanto do disco quanto da esfera, e exame das superfícies desgastadas utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), interferometria de correlação de coerência (ICC) e difração de raios-X (DRX). Os debris de desgaste resultantes da interação tribológica também foram investigados usando MEV e DRX. Adicionalmente, a evolução do coeficiente de atrito foi analisada. Também foram realizadas filmagens de alta velocidade e ensaios interrompidos em tempos de deslizamento específicos. Este trabalho reporta uma transição de desgaste severo para moderado que ocorre durante as a primeira fase da interação tribológica (running-in) e sua relação com a variação da carga na interface durante os ensaios tribológicos. A transição de desgaste foi observada em diferentes tribo-sistemas de aço-contra-aço na configuração esfera-plano e ocorreu principalmente por efeitos combinados de dois fatores: a) a redução da pressão de contato, devida ao aumento da área nominal causada pelo desgaste; e b) o encruamento subsuperficial (quando relevante). A variação pressão/distância foi determinada experimentalmente e modelada empiricamente. Encruamento por deformação subsuperficial foi observável (e medível) principalmente nos aços austeníticos. Foram observadas diferenças significativas no desgaste (e atrito) entre os aços homogêneos (monofásicos) e o aço de válvula SAE XEV-F, heterogêneo (multifásico). O desgaste nos aços homogêneos apresentou uma correlação inversa com a dureza. O desgaste no aço válvula SAE XEV-F foi pronunciado (mesmo no regime de desgaste moderado) devido a um efeito combinado de dois fatores: a) a formação de debris duros, o que induziu uma componente abrasiva ao desgaste por deslizamento relativo, e b) a fratura subsuperficial do NbC, o que afetou significativamente a remoção de material devida à deformação plástica da matriz. O desgaste do aço nitretado SAE XEV-F foi menor que o das amostras não tratadas em quase duas ordens de grandeza. Os benefícios da nitretação no aço válvula SAE XEV-F foram dois: a) o aumento da dureza da superfície, e b) a prevenção da fratura e desprendimento de NbC, o que resulta em uma resistência de desgaste ainda maior.

Com a evolução dos processos de fabricação, aumenta o emprego de topografias engenheiradas com o objetivo de aumentar o desempenho dessas superfícies sob vários aspectos. Apesar do bom desempenho comprovado em algumas aplicações, existem outras em que o desempenho é questionável, como, em condições não lubrificadas e com elevadas pressões de contato. Neste cenário de dúvidas sobre a utilização de superfícies engenheiradas, o presente trabalho objetiva contribuir com as discussões por meio de um estudo do efeito de topografias anisotrópicas na transferência de material e resistência ao movimento em condições de deslizamento a seco com deformação plástica micro e macroscópica. O método utilizado contempla ensaios tribológicos que consistem, basicamente, em deslizar um material sobre superfícies engenheiradas de outro material com maior dureza, em duas condições de deformação plástica: i/ localizada no pico das asperezas em contato (ensaio pino-sobre-disco) e ii/ volumétrica (ensaio de compressão do anel). Os resultados permitiram concluir que os mecanismos de desgaste podem ser reproduzidos nos dois ensaios. Com deformação plástica microscópica (pino-sobre-disco) constatou-se que: i/ os vales e cavidades da topografia atuam de forma a evitar o contato das partículas de desgaste com o corpo em deslizamento; e ii/ os maiores valores do coeficiente de atrito foram obtidos com a superfície com maior quantidade de cavidades, a mesma condição topográfica que apresentou maior área com transferência de material. Com deformações plásticas macroscópicas (ensaio de compressão do anel) constatou-se que os vales da topografia da ferramenta atuaram como bloqueios para o deslizamento do anel conformado, o que resultou num aumento do coeficiente de atrito e redução da transferência de material. / The evolution of manufacturing progresses increases the use of engineered surfaces, seeking the improvement of the overall performance of these surfaces. Despite the enhanced performance under some circumstances, uncertainties still exist in conditions such as unlubricated and high contact pressure conditions. This work aims contributing to these discussions by studding the effect of anisotropic topographies on the material transfer and resistance to movement under dry sliding conditions including micro and macroscopic plastic deformation. The method consisted of tribological tests by sliding a material against engineered surfaces of higher hardness. Tests were conducted under two plastic deformation conditions: i/ localized on surface asperities contact (pin-on-disc test) and ii/ volumetric (ring test). Results allowed concluding that wear mechanisms can be reproduced on both tests. Under microscopic plastic deformation (pin-on-disc test) it was possible to verify that: i/ grooves and cavities have contributed to avoid the contact between wear debris and sliding body; and ii/ the higher friction coefficient was obtained when testing the surface with high amount of cavities, a condition that presented the larger area of material transfer. Under macroscopic deformation (ring test), grooves from tool topography played the role of blocking the ring material sliding, increasing friction coefficient and decreasing material transfer.

Este trabalho apresenta uma análise do fenômeno da transição no regime de desgaste por deslizamento dos aços. Esta análise foi feita usando as abordagens termodinâmicas do desgaste e estudando tópicos como a temperatura superficial, o papel da remoção das partículas de desgaste e a evolução nas propriedades das superfícies desgastadas ao longo do ensaio de desgaste. Foram realizados ensaios de desgaste por deslizamento de pinos de aço AISI 4140 sobre discos de aço AISI H13. Foram usados dois níveis de dureza dos pinos e três níveis de dureza dos discos por cada condição dos pinos. Foi utilizada uma carga normal de 35 N, uma velocidade de deslizamento de 0,1 m/s e um tempo de deslizamento de 3600 s. Foram executados ensaios parciais, com tempos menores que 3600 s, para avaliar o estado das superfícies ao longo do ensaio, e ensaios com remoção das partículas de desgaste para analisar o seu papel na atuação dos regimes. A variação da força de atrito e da temperatura subsuperficial do pino foi monitorada durante os ensaios. A caracterização dos materiais antes e depois dos ensaios foi efetuada através da observação em lupa e em microscópio eletrônico de varredura, e de medições de perdas de massa, dureza, microdureza e rugosidade superficial. Os resultados mostraram que a operação dos regimes moderado e severo de desgaste foi influenciada pela dureza inicial dos materiais. Na condição de dureza alta dos pinos (serie a), a diminuição da dureza dos discos promoveu a operação de um regime severo de desgaste prévio à atuação de um regime moderado de desgaste (condições a2 e a3). Na condição da dureza baixa dos pinos (serie b) se observou um regime severo de desgaste que com o aumento da dureza dos discos resultou na transição para um regime moderado de desgaste (condições b2 e b1). Os ensaios com a remoção das partículas de desgaste mostraram que o terceiro corpo contribuiu com aproximadamente um 50% da força de atrito, mas não parece ter nenhuma influência sobre a operação dos regimes de desgaste. A caracterização das superfícies de desgaste sugeriu que a oxidação durante o regime moderado não foi originada pelo calor dissipado por atrito, e as altas temperaturas de contato, e sim preferivelmente pelo comportamento mecânico dos corpos deslizantes. Os resultados indicam que a transição no regime de desgaste foi causada pela mudança da natureza da deformação no contato entre as superfícies. Um contato predominantemente elástico e plástico resultou na atuação dos regimes de desgaste moderado e severo, respectivamente. / This work presents an analysis of the phenomenon of the sliding wear regime transition of steels. This analysis was made using the thermodynamic approaches of wear and studying topics such as the surface temperature, the role of wear debris removal and the evolution of worn surfaces properties during the wear tests. Sliding wear tests of AISI 4140 steel pins on AISI H13 steel disks were performed. Two levels of pin hardness and three levels of disk hardness for each condition of the pins were used. A normal load of 35 N, a sliding velocity of 0.1 m/s and a sliding time of 3600 s were applied. Tests interrupted at lower sliding times smaller than 3600 s were run to assess the worn surfaces state during tests. Tests with wear debris removal were executed to analyze its role on the wear regimes operation. The variation of the friction force and the pin subsurface temperature was monitored during tests. The characterization of materials before and after tests was performed by observation in stereoscopic and scanning electron microscopy, and by measurements of mass loss, hardness, microhardness and surface roughness. The results showed that the operation of mild and severe wear regimes was in_uenced by the initial hardness of materials. At the high pin hardness condition (run a), a decrease in disk hardness promoted the severe wear regime operation prior to the action of a mild wear regime (conditions a2 and a3). At the low pin hardness (run b) a severe wear regime, which resulted in the wear regime transition from mild to severe (conditions b2 and b1), was observed with the increase in disk hardness. Tests with removal of wear particles showed that the third body contributed with approximately 50% of the friction force, but seems to have no in_uence on the wear regimes operation. The characterization of worn surfaces suggested that the oxidation during mild wear regime was not caused by the dissipated heat by friction, and high contact temperatures, but by the mechanical behavior of the sliding bodies. The results indicate that the wear regime transition caused a change in the nature of deformation at the contacting surfaces. A predominantly elastic and plastic contact resulted in the action of mild and severe wear regime, respectively.

Para transmitir o torque gerado pelo motor de combustão interna para a caixa de transmissão por meio da embreagem, seja em automóveis ou caminhões, é necessário que haja contato por deslizamento entre um material polimérico multifásico e um contracorpo metálico de ferro fundido cinzento. Além disso, os níveis do coeficiente de atrito entre esses materiais têem que ser suficientemente alto e estável, para proporcionar uma transmissão de torque regular e eficiente. Porém, durante o deslizamento, materiais são transferidos de uma superfície para outra, e alterações microestruturais e fisico-químicas ocorrem. Como consequência, uma nova superfície (denominada de tribofilme) se desenvolve, influenciando o desempenho funcional da embreagem. Dessa forma, compreender as suas características tem se tornado essencial para desenvolver sistemas de embreagens cada vez mais eficientes. No entanto, muitos ensaios são necessários para que se possa entender como uma ou várias matérias primas se comportam em relação aos aspectos tribológicos. Isso faz com que surja a necessidade de repetir os ensaios inúmeras vezes, para que se façam as escolhas mais assertivas tanto das matérias primas quanto dos processos envolvidos. Como alternativa, para reduzir tempo e custos, e ter um maior controle sobre as variáveis de ensaio, busca-se simular em laboratório, com equipamentos mais simples, a reprodução das interações tribológicas em condições reais. A primeira fase deste trabalho tem como objetivo apresentar os mecanismos de desenvolvimento do tribofilme para três níveis de severidade em condições reais de aplicação (ensaios mais demorados, complexos e mais caros, devido à necessidade da confecção completa dos protótipos), e posteriormente correlacionar esses mecanismos com os que foram simulados por meio de ensaios conduzidos num tribômetro de laboratório do tipo pino-disco (ensaios mais rápidos e mais simples, consequentemente menos complexos), variando o PV de 3,08 até 11,08 MPa ms-1. Foi constatado que as características do tribofilme dependem da severidade da aplicação. Além do que, o tribômetro pino-disco (amostra de 13 mm de diâmetro externo) consegue reproduzir os mecanismos identificados em campo, pois houve paridade na transferência das características do tribossistema do modelo de ensaio para o da condição real (430 mm de diâmetro externo). Na segunda fase, diferentes séries de ensaios tribométricos foram realizadas para investigar a influência do tribossistema no desempenho funcional do par tribológico (atrito e desgaste). Para os ensaios tradicionais, foi constatada um aumento na taxa de desgaste para temperaturas superiores a 250°C, revelando uma transição no regime moderado de desgaste para o severo. Quando os debris de desgaste foram removidos do meio interfacial, o nível do coeficiente de atrito aumentou e a taxa de desgaste reduziu. Já a adição de debris de desgaste ao meio interfacial contribuiu para aumentar a taxa de desgaste e reduzir drasticamente o nível do coeficiente de atrito. No entanto, quando os ensaios foram realizados empregando discos pré-condicionados, a taxa de desgaste e o nível do coeficiente de atrito foram otimizados, principalmente em níveis de severidade mais elevados (PV 10,09 MPa ms-1) indicando potencial ganho na eficiência do sistema embreagem. / Torque from an internal combustion-engine to a gear box, either in automobiles or trucks, is transmitted by a clutch system. In order to transmit torque from one side to the other, sliding contact between a multiphase friction material and a gray iron rotor is necessary. Torque transmission depends on the friction level among the tribological couples, and it have to be relatively high and most importantly stable to allow an efficient and regular performance. During the sliding between the coupling surfaces, material is transferred from one surface to the other causing microstructure and chemical changes. As consequence, a new surface, also known as tribofilm, is developed. This surface governs the clutch system performance and understanding the tribofilm characteristics is very important to improve the development of efficient clutch systems. For this, a large number of tests are necessary to understand the tribological behavior of the raw materials. Such investigation is highly empirical and in order to have a consistent data it\'s necessary to carry out several friction tests repetitions. Alternatively, to save time and money, and have better control over the test variables, the real tribological interactions can be simulated in laboratory by using simple equipment, pin-on-disc tribometer. The simplicity of this device allows evaluating a larger number of alternative materials. The first part of this work aims to investigate the tribofilm development mechanisms in three severity levels on the field application (those tests are more time-consuming, complex and expensive, because it is necessary to produce the entire prototype), and then correlate these mechanisms with those simulated in a pin-on-disc tribometer (faster and simpler test) by changing the PV level from 3.08 to 11.08 MPa ms-1. It was found that the tribofilm characteristics depend on the severity of application. In addition, the pin-on-disc tribometer (sample of 13 mm outside diameter) can reproduce the same mechanisms that were identified on the field, due to the parity between the tribosystem characteristics of test model and field condition (430 mm external diameter). In the second part of this work, different series of tribometer tests were performed to investigate the influences of tribosystem on tribological couple performance (friction and wear). Standard tribometer tests presented an increasing in the wear rate at temperatures of 250°C, revealing a transition from moderate to severe wear regime. When wear debris were removed from the interfacial contact, the friction coefficient level increased and wear rate reduced. On the other hand, when the wear debris were added, it contributed to increase the wear rate and to reduce the friction level dramatically. However, when the experiments were performed by using pre-conditioned discs, the wear rate and friction coefficient level has been optimized, particularly at higher severity levels (PV 10.09 MPa ms-1).

Utilizou-se o conceito de ?aço matriz + NbC? para produzir ligas com a matriz do aço rápido M2 ( 0,5%C ? 2%W ? 3%Mo ? 4,6%Cr ? 1%V) e variadas frações volumétricas de carbonetos de nióbio. Adicionou-se 2,5 e 5% de nióbio e carbono estequiométrico para a obtenção de carbonetos NbC e titânio (0,1%) para modificação da morfologia dos carbonetos NbC. Os carbonetos NbC apresentaram-se como carbonetos eutéticos com morfologia de escrita chinesa, como carbonetos primários com a morfologia de cruz de malta e como carbonetos eutéticos e primários com morfologia poligonal, estes últimos modificados com a adição de titânio. Após tratamento térmico de têmpera e revenimento para obtenção da máxima dureza, as ligas foram submetidas a ensaios de fadiga térmica (100 ciclos, 650ºC), de abrasão (roda de borracha ? 130N, 200rpm, 30min, hematita como abrasivo) e de deslizamento alternado (disco contra esfera ? 70,6N, amplitude: 6mm, freqüência, 6 Hz, 2h) para estudar o efeito da fração volumétrica e da morfologia dos carbonetos frente a estas solicitações. As ligas com carbonetos com morfologia poligonal e menor fração volumétrica de carbonetos (comparando-se morfologias iguais) apresentaram o melhor desempenho sob fadiga térmica devido ao baixo valor do parâmetro C/Dm da microestrutura (continuidade de carbonetos/distância livre média entre carbonetos). Os corpos-de-prova foram caracterizados por meio de microscopia ótica e eletrônica de varredura para determinar os sítios de nucleação e caminhos de propagação das trincas. Nos ensaios em roda de borracha as ligas com carbonetos eutéticos divorciados com morfologia poligonal apresentaram maior resistência ao desgaste do que os aços contendo carbonetos eutéticos cooperativos. O aumento da fração volumétrica de carbonetos NbC teve um máximo na resistência a abrasão e depois uma queda devido a presença de carbonetos primários grosseiros que fraturaram na superfície ensaiada e foram arrancados aumentanto a perda de massa. Nos ensaios de deslizamento alternado não foi possível hierarquizar o comportamento das ligas. Os corpos-de-prova de abrasão e de deslizamento foram caracterizados por microscopia ótica e eletrônica de varredura para determinar os mecanismos de desgaste atuantes. Um aço rápido para cilindros de laminação a quente (2%C ? 5%Cr ? 5%Mo ? 5%V) foi ensaiado sob condições idênticas às aplicadas às ligas estudadas, objetivando comparar desempenhos. O aço rápido apresentou desempenho superior nos ensaios de abrasão e de deslizamento alternado (devido a alta fração volumétrica de carbonetos eutéticos) e inferior no ensaio de fadiga térmica (devido ao alto parâmetro C/Dm da microestrutura oriundo da alta fração volumétrica de carbonetos eutéticos). / The concept of ?matrix steel + NbC? was used to cast alloys with the M2 steel matrix (0,5%C ? 2%W ? 3%Mo ? 4,6%Cr ? 1%V) and different volume fractions of niobium carbides. Niobium (2,5 e 5%) and stoichiometric carbon were added to produce NbC carbides and titanium (0,1%) to modify de NbC carbides morphology. NbC presented three basic morphologies: Chinese script (coupled eutectic); primary carbides with cross morphology and polygonal primary and eutectic carbides (divorced eutectics). After heat treatment of quench and temper in order to obtain the maximum hardness, the alloys were submitted to thermal fatigue test (100 cycles, 650ºC), dry rubber wheel abrasive wear test (130N, 200rpm, 30min, hematite as abrasive) and reciprocating sliding wear test (70,6N, amplitude: 6mm, frequency: 6Hz, 2h). The alloys with polygonal NbC carbides and lower volume fractions of carbides (for the same morphology) showed the best behaviour due to their low ?carbide continuity/carbide free path? ratio of the microstructure. The alloys were characterized by optical microscopy and SEM to investigate de cracks nucleation and propagation. In the dry rubber wheel tests, polygonal NbC eutectic carbides (divorced eutectics) showed better behaviour than Chinese script NbC eutectic carbides. High volume fractions of NbC carbides improved the abrasion resistance until a maximum and after that, the presence of big primary NbC carbides, lowered the abrasion resistance due to cracks in those big carbides. The results of the reciprocating sliding tests have not allowed to rank the performance of the alloys. Abrasion and sliding specimens were submitted to optical microscopy and SEM in order to evaluate the prevalent wear mechanisms. One high speed steel for hot rolling mill rolls (2%C ? 5%Cr ? 5%Mo ? 5%V) was tested under the same conditions that the alloys studied were tested in order to compare their performances. The high speed steel showed better performance in abrasion and reciprocating sliding wear due to the high volume fraction of coupled eutectic carbides and lower performance in thermal fatigue due to the high ?carbide continuity/carbide free path? ratio of the microstructure than the alloys studied.