L'industrie automobile emploie massivement les Aciers à Haute Performance (AHP) pour la fabrication des caisses en blanc, en raison de leur rapport résistance/masse élevé. Ils sont utilisés afin d'augmenter la sécurité des occupants en cas de crash, ou de réduire la masse du véhicule grâce à une diminution des sections utiles. En parallèle, le prototypage virtuel est omniprésent dans le processus de conception des nouveaux véhicules. En prenant l'exemple d'une caisse en blanc automobile, la conception de la structure globale et des procédés de mise en forme de ses composants nécessite des modèles prédictifs et fiables décrivant le comportement et la rupture des matériaux utilisés. Des efforts soutenus ont été entrepris ces cinq dernières années pour développer des modèles prédisant la rupture des AHP sous chargement statique. Pourtant les taux de déformations rencontrés lors d'opération de mise en forme sont de l'ordre de 10 s-1, et peuvent atteindre 103 s-1 lors de crashs. Le but de cette thèse est de développer une méthode fiable permettant d'évaluer l'influence du taux de déformation et de l'état de contrainte sur la rupture ductile d'AHP initialement non-fissurés. Une procédure expérimentale est conçue pour caractériser le comportement et l'initiation de la rupture dans des tôles chargées en traction à grande vitesse de déformation. La précision du dispositif est évaluée grâce à des validations numériques et expérimentales. Par la suite, une série d'expériences est réalisée à petite, moyenne et grande vitesse de déformation sur différents types d'éprouvettes de traction, afin de couvrir un spectre étendu d'états de contraintes. Une analyse détaillée de chaque expérience par la méthode des Éléments Finis permet de déterminer le trajet de chargement et l'état de déformation et de contrainte à la rupture dans chaque éprouvette, tout en prenant en compte les phénomènes de striction. La déformation à la rupture est significativement plus élevée à grande vitesse de déformation qu'à basse vitesse. De plus, les résultats montrent que l'influence du taux de déformation sur la ductilité ne peut pas être découplée de l'état de contrainte. Le modèle de comportement constitue un élément essentiel de cette approche hybride expérimentale-numérique. Un modèle de plasticité dépendant du taux de déformation est proposé pour prédire la réponse mécanique des AHP sur toute la plage de déformation, taux de déformation et état de contrainte couverte par le programme expérimental. La précision du modèle est validée par comparaison de mesures expérimentales globales et locales aux prédictions numériques correspondantes. De plus, l'influence de la discrétisation spatiale utilisée dans les simulations par Eléments Finis sur la précision de l'approche hybride expérimentale-numérique est quantifiée. Il est montré qu'un maillage fin d'éléments hexaédriques est nécessaire pour obtenir des prédictions précises jusqu'à la rupture. Ce type de maillage n'est pas compatible avec des applications industrielles à grande échelle pour des raisons évidentes d'efficacité numérique. C'est pourquoi une méthode de remaillage dynamique d'éléments coque vers des éléments solides est présentée et évaluée. Cette méthode permet d'obtenir des prédictions fiables de l'initiation de la rupture dans des tôles sans compromettre dramatiquement l'efficacité numérique obtenue grâce aux éléments coque. La seconde partie de ce travail s'intéresse aux micro-mécanismes responsables de la rupture ductile du matériau étudié. Une analyse micrographique du matériau soumis à différents niveaux de déformation permet d'identifier l'enchainement des mécanismes d'endommagement. Ces observations suggèrent que le mécanisme critique conduisant à la rupture est la localisation de la déformation plastique dans une bande de cisaillement à l'échelle du grain. Un model numérique reposant sur la déformation d'une cellule élémentaire 3D contenant une cavité est développé pour modéliser ce phénomène. Il est montré que le mécanisme de localisation à l'échelle micro de l'écoulement plastique dans une bande de cisaillement permet d'expliquer la dépendance de la ductilité à l'état de contrainte et au taux de déformation observée à l'échelle macro.

Emission regulations for heavy-duty diesel engines are becoming increasingly restrictive to limit the environmental impacts of exhaust gases and particles. Increasing the specific power output of diesel engines would improve fuel efficiency and greatly reduce emissions, but these changes could lead to increased exhaust gas temperature, increasing demands on the exhaust manifold material. This is currently the ferritic ductile cast iron alloy SiMo51, containing about 4 wt% Si and ~1 wt% Mo, which operates close to its fatigue and oxidation resistance limits at peak temperature (750C). To ensure high durability at higher temperatures, three different approaches to improving the life of exhaust manifolds were developed in this thesis. The first approach was to modify SiMo51 by adding different combinations of Cr and Ni to improve its high-temperature strength and oxidation resistance, or by applying a thermal barrier coating (TBC) to reduce the material temperature and thereby improve fatigue life. In the second approach, new materials for engine components, e.g. austenitic ductile iron and cast stainless steel, were investigated for their high-temperature fatigue and oxidation properties. In order to identify the most suitable alloys for this application, in the third the environmental effects of the corrosive diesel exhaust gas on the fatigue life of SiMo51 were investigated. The high-temperature oxidation resistance of SiMo51 at 700 and 800C in air was found to be improved by adding Cr, whereas Ni showed adverse effects. The effects of solid-solution hardening from Ni and precipitation hardening from Cr were low at 700C, with improvements only at lower temperatures. Applying a TBC system, providing thermal protection from a ceramic topcoat and oxidation protection from a metallic bond coat, resulted in only small reductions in material temperature, but according to finite element calculations still effectively improved the fatigue life of a turbo manifold. Possible alternative materials to SiMo51 identified were austenitic cast ductile iron Ni-resistant D5S and austenitic cast stainless steel HK30, which provided high durability of exhaust manifolds up to 800 and 900C, respectively. Corrosion fatigue testing of SiMo51 at 700C in diesel exhaust gas demonstrated that the corrosive gas reduced fatigue life by 30-50% compared with air and by 60-75% compared with an inert environment. The reduced fatigue life was associated with a mechanism whereby the crack tip oxidized, followed by crack growth. Thus another potential benefit of TBC systems is that the bond coat may reduce oxidation interactions and further improve fatigue life. These results can be used for selecting materials for exhaust applications. They also reveal many new research questions for future studies. Combining the different approaches of alloy modification, new material testing and improving the performance using coatings widened the scope of how component life in exhaust manifolds can be improved. Moreover, the findings on environmental interactions on SiMo51 fatigue provide a completely new understanding of these processes in ductile irons, important knowledge when designing components exposed to corrosive environments. The novel facility developed for high-temperature corrosion fatigue testing can be useful to other researchers working in this field. / <p>QC 20150507</p>

L'objectif de cette étude est d'aboutir à une meilleure compréhension de la fragilisation par les métaux liquides (FML) à travers l'étude des systèmes T91/Pb-Bi et 316L/Pb-Bi et notamment d'en établir les mécanismes mis en jeu lors du contact entre ces aciers sous tension et le métal liquide. Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet MEGAPIE-TEST mis en place pour étudier la faisabilité d'une cible de spallation au plomb-bismuth liquide. L'effet de l'eutectique plomb-bismuth liquide sur le T91 et le 316L a été étudié en fonction de la température et de la vitesse de déformation, en utilisant des éprouvettes CCT adaptées à l'étude de propagation de fissures. La présence de Pb-Bi modifie le mécanisme de rupture du T91 au détriment de la germination, croissance et coalescence des cavités. La rupture procède alors par décohésion des bandes de cisaillement. L'effet fragilisant du Pb-Bi est très marqué aux très faibles vitesses de déformation. Une transition fragile-ductile se produit aux grandes vitesses de déformation (~10-5 m.s-1 à 160°C). Les propriétés mécaniques du 316L ne sont pas autant affectées par la présence de Pb-Bi, toutefois une transition réelle est observée sur les faciès de rupture, où là également il y a compétition entre l'effet fragilisant du métal liquide et la rupture ductile. Le mécanisme suggéré dans ce travail est fondé sur la localisation de la déformation en pointe de la fissure combinée au phénomène de réduction d'énergie de surface induite par adsorption de métal liquide (effet Rebinder) et ne fait intervenir aucun processus diffusionnel en particulier aux joints de grains.

Submitted by Juliana Cristine de Sousa Teixeira (jullysousa@gmail.com) on 2018-05-18T20:34:21Z No. of bitstreams: 1 Tese de Mestrado_Juliana Cristine de Sousa Teixeira_Final.pdf: 5778909 bytes, checksum: 048e61d5039f6fe8cb5e93a20b68b791 (MD5) / Rejected by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: • A capa e a ficha catalográfica não são consideradas para contagem de páginas. a paginação deve aparecer no canto superior direito a partir da introdução, realizei a contagem das páginas e seu trabalho deve com o número (17)*, após você precisa atualizar a numeração na ficha catalográfica, nas listas e no sumário • Referências. A palavra Referências deve ser centralizada, e não conter numeração de seção; As referencias devem ser justificadas, espaço simples com um espaço simples(enter) entre elas. • Será necessário revisar suas referências, logo, sobre a elaboração das referencias e citações favor solicitar ajuda com a bibliotecária Juciene (juciene@feg.unesp.br) ou consultar os modelos de referências nas diretrizes http://www.feg.unesp.br/Home/Biblioteca21/diretrizes-2016.pdf A identificação deve ser feita por letras maiúsculas, consecutivas seguidas de travessão e seus respectivos títulos. Exemplo: ANEXO A - Modelo de formulário Agradecemos a compreensão. on 2018-05-21T12:20:53Z (GMT) / Submitted by Juliana Cristine de Sousa Teixeira (jullysousa@gmail.com) on 2018-05-30T01:46:04Z No. of bitstreams: 1 Tese de Mestrado_Juliana Cristine de Sousa Teixeira_29052018.pdf: 5816923 bytes, checksum: 39d3338ac2cdd4e61f96dc8b8bde5084 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-06-11T12:25:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 teixeira_jcs_me_guara.pdf: 6341115 bytes, checksum: 44f465e9d11d884cc4f765165da772f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-11T12:25:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 teixeira_jcs_me_guara.pdf: 6341115 bytes, checksum: 44f465e9d11d884cc4f765165da772f7 (MD5) Previous issue date: 2018-04-06 / O ensaio de queda de peso DWTT (Drop Weigth Tear Test) é um método amplamente utilizado pela indústria de óleo e gás para determinar a capacidade de um material em impedir a propagação de uma trinca. Esse método foi desenvolvido pelo Battelle Memorial Institute, e é realizado em conformidade com a especificação API RP 5L3 "Práticas Recomendadas para a Condução de Testes de Queda de Peso". Com o desenvolvimento dos aços ARBL, o comportamento dos aços vem mostrando algumas particularidades resultantes do processamento termomecânico, e por esse motivo, podem não apresentar o mesmo comportamento à fratura que aços mais antigos, como delaminações ou inclusões não metálicas. Atualmente são propostos dois tipos de entalhe, sendo o tipo prensado, obtido pela estampagem de uma matriz na amostra, e o tipo Chevron, que deve ser usinado. A correlação entre ambos os entalhes pode ser realizada apenas para a análise da porcentagem da superfície dúctil da fratura. Outros tipos de correlação como energia absorvida para impacto, não são recomendados, uma vez que a concentração de tensão para o entalhe Chevron é muito maior, facilitando o rompimento da amostra, enquanto que o entalhe prensado demanda maior energia, uma vez que possui maior encruamento na região. No presente trabalho foram realizados os levantamentos de curvas de temperatura de transição dúctil e frágil (TTDF) do material base do tubo com dimensões de 762 mm x 38,1 mm de aço carbono com grau API X60, através da análise da porcentagem de fratura dúctil resultante cujo os resultados se mostraram equivalentes tanto para o entalhe Prensado como Chevron; energia absorvida pela leitura do equipamento de DWTT com cutelo instrumentado, apresentando resultados não comparativos, sendo necessário maior energia para fraturar um CP com entalhe Prensado e menor energia para fraturar um CP com entalhe usinado Chevron; e expansão lateral, resultante das amostras para ambos os tipos de entalhes, cujo os resultados possuem similaridade, entretanto não equivalentes. Para correlacionar a energia absorvida, também foi realizada a TTDF por ensaio de impacto (CVN), contudo a correção não foi possível, devido ao tamanho da amostra ser distinta ao DWTT / The Drop Weigth Tear Test (DWTT) is a method widely used by the oil and gas industry to determine the ability of a material to prevent the propagation of a crack. This method was developed by the Battelle Memorial Institute, and is performed in accordance with API RP 5L3 "Drop-Weight Tear Tests on Line Pipe" specification. With the development of ARBL steels, the behavior of steels has shown some particularities resulting from thermomechanical processing, and for this reason, they may not present the same fracture behavior as older steels, such as delamination or nonmetallic inclusions. Currently two types of notch are proposed, being the type pressed, obtained by the stamping of a matrix in the sample, and the type Chevron, that must be machined. The correlation between both notches can be performed only for the analysis of the percentage of the ductile surface of the fracture. Other types of correlation as energy absorbed for impact are not recommended, since the stress concentration for the Chevron notch is higher, facilitating the rupture of the sample, while the notched press demands greater energy, since it has greater hardening in the region. In the present study, the ductile and brittle transition temperature (TTDF) curves of the base material of the pipe with dimensions of 762 mm x 38.1 mm of carbon steel with API grade X60 were carried out, through the analysis of the percentage of ductile fracture resulting whose results were shown to be equivalent for both notch: Pressed and Chevron; energy absorbed by reading DWTT equipment with instrumented cleaver, presenting non-comparative results, requiring greater energy to fracture a sample with notched Press and lower energy to fracture a sample with Chevron machined notch; and lateral expansion, resulting from the samples for both types of notches, whose results have similarity, however not equivalent. In order to correlate absorbed energy, TTDF was also performed by impact test (CVN), however correction was not possible, because the sample size was distinct from DWTT

Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Resumo: O ensaio de queda de peso DWTT (Drop Weigth Tear Test) é um método amplamente utilizado pela indústria de óleo e gás para determinar a capacidade de um material em impedir a propagação de uma trinca. Esse método foi desenvolvido pelo Battelle Memorial Institute, e é realizado em conformidade com a especificação API RP 5L3 "Práticas Recomendadas para a Condução de Testes de Queda de Peso". Com o desenvolvimento dos aços ARBL, o comportamento dos aços vem mostrando algumas particularidades resultantes do processamento termomecânico, e por esse motivo, podem não apresentar o mesmo comportamento à fratura que aços mais antigos, como delaminações ou inclusões não metálicas. Atualmente são propostos dois tipos de entalhe, sendo o tipo prensado, obtido pela estampagem de uma matriz na amostra, e o tipo Chevron, que deve ser usinado. A correlação entre ambos os entalhes pode ser realizada apenas para a análise da porcentagem da superfície dúctil da fratura. Outros tipos de correlação como energia absorvida para impacto, não são recomendados, uma vez que a concentração de tensão para o entalhe Chevron é muito maior, facilitando o rompimento da amostra, enquanto que o entalhe prensado demanda maior energia, uma vez que possui maior encruamento na região. No presente trabalho foram realizados os levantamentos de curvas de temperatura de transição dúctil e frágil (TTDF) do material base do tubo com dimensões de 762 mm x 38,1 mm de aço carbono com grau API X60, através da análise da porce... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Drop Weigth Tear Test (DWTT) is a method widely used by the oil and gas industry to determine the ability of a material to prevent the propagation of a crack. This method was developed by the Battelle Memorial Institute, and is performed in accordance with API RP 5L3 "Drop-Weight Tear Tests on Line Pipe" specification. With the development of ARBL steels, the behavior of steels has shown some particularities resulting from thermomechanical processing, and for this reason, they may not present the same fracture behavior as older steels, such as delamination or nonmetallic inclusions. Currently two types of notch are proposed, being the type pressed, obtained by the stamping of a matrix in the sample, and the type Chevron, that must be machined. The correlation between both notches can be performed only for the analysis of the percentage of the ductile surface of the fracture. Other types of correlation as energy absorbed for impact are not recommended, since the stress concentration for the Chevron notch is higher, facilitating the rupture of the sample, while the notched press demands greater energy, since it has greater hardening in the region. In the present study, the ductile and brittle transition temperature (TTDF) curves of the base material of the pipe with dimensions of 762 mm x 38.1 mm of carbon steel with API grade X60 were carried out, through the analysis of the percentage of ductile fracture resulting whose results were shown to be equivalent for both notch: ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 0 Capa-Sumario.pdf: 106772 bytes, checksum: 6233f32589849e604817fec8f6305e39 (MD5) Previous issue date: 2008-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work examines the influence of austenitizing parameters on the microstructure of ductile cast iron austempered from the critical zone, called in this work as NAZC Nodular Austemperado a partir da Zona Crítica (ductile iron austempered from the critical zone). Initially a differential thermal analysis was performed to determinate the critical temperatures range, according to this analysis the critical zone is placed between 750 e 850o C. Alloyed ductile iron specimens were austenitized within the critical zone and water quenched to evaluate the amount of phases present in the final microstructure, proeutectoid ferrite and martensite. This preliminary study was conducted in order to quantify the amount of austenite (martensite at room temperature) which would become ausferrite later in the study of austempering. The treatment of austempering results in a dual microstructure of ausferrite and proeutectoid ferrite. The microstructural and quantitative analysis allowed the evaluation of the amount of phases formed, as well the evolution of microstructural transformation. This study was the basis to determine the parameters of austenitizing to austempering. Austempering treatments were performed under several conditions of austenitizing, until a microetruture related to a high mechanical strength and ductility were obtained. It s possible control the microetruture and consequently the properties from the control of the austenitizing temperature and time and austempering conditions. The microstructural analyses of austempered specimens showed that the austenitizing temperature within the critical zone of 790 °C and times of 3 and 4 hours led to a final microstructure formed by approximately 49 and 64% of ausferrite. An austempered material in these conditions of austenitizing should present an interesting set of mechanical properties, a mechanical strength next to the pearlitic grades associated with a considerable elongation, near the ferritic grades. The austempered materials from the critical zone of this study also present a good distribution between the phases proeutectoid ferrite and ausferrite, even near eutectic cell boundary and around graphite nodules, what must produce good properties of fatigue. / Este trabalho avalia a influência dos parâmetros de austenitização sobre a microestrutura do ferro fundido nodular austemperado a partir da zona crítica, denominado neste trabalho como NAZC - Nodular Austemperado a partir da Zona Crítica. Inicialmente foi realizada uma análise térmica diferencial para determinação da faixa de temperaturas crítica, conforme essa análise a zona crítica se situa entre 750 e 850o C. Amostras de ferro nodular com adição de elementos de liga foram austenitizadas dentro da zona crítica e temperadas em água para avaliação da quantidade de fases presentes na microestrutura final, ferrita pró-eutetóide e martensita. Esse estudo preliminar foi realizado a fim de quantificar a quantidade de austenita (martensita na temperatura ambiente), a qual se transformaria em ausferrita no estudo posterior de austêmpera. O tratamento de austêmpera resulta em uma microestrutura bifásica composta por ausferrita e ferrita pró-eutetóide. As análises microestruturais e quantitativa permitiram avaliar a quantidade de fases formadas, bem como a evolução da transformação microestrutural. Esse estudo foi a base para a determinação dos parâmetros de austenitização para austêmpera. Foram realizados tratamentos de austêmpera em diversas condições de austenitização, até que fosse obtida uma microestrutura relacionada à elevada resistência mecânica e ductilidade. É possível controlar a microestrutura e consequentemente as propriedades a partir do controle da temperatura e tempo de austenitização e das condições de austêmpera. As análises microestruturais de amostras austemperadas mostraram que a temperatura de austenitização dentro da zona crítica de 790o C e tempos de 3 e 4 horas levaram a uma microestrutura final formada por aproximadamente 49 e 64% de ausferrita. Um material austemperado nessas condições de austenitização deve apresentar um interessante conjunto de propriedades mecânicas, ou seja, uma resistência mecânica próxima a de classes perlíticas associada a um considerável alongamento, próximo ao de classes ferríticas. Os materiais austemperados a partir da zona crítica deste estudo também apresentam uma boa distribuição entre as fases ferrita pró-eutetóide e ausferrita, mesmo próxima aos contornos de célula e nódulos de grafita, o que deve conferir boas propriedades de fadiga.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo Eduardo P Ferreira.pdf: 31057 bytes, checksum: e12b3482b1be4ee60ab99c2523cdfc02 (MD5) Previous issue date: 2012-08-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this present conducted in wear resistance nodular cast iron subjected to heat treatment at different temperatures isothermal austempering treatment (340 ° C and 320 °), corresponding to the materials of Classes 3 and 4 of ASTM A897, compared with nodular quenched and tempered with same level hardness. The objective was to develop alternatives for future studies on new materials applied camshaft valve internal combustion engines. For this wear tests were conducted pin-on-disc, using as alumina ball against the body, thus considering zero wear on the counter-body. All cast irons tested under the conditions of this work had hardness in the range 40-46 HRc. It was found in analyzes by scanning electron microscopy the effect of graphite nodules and the matrix material, the wear mechanisms, thus observing the effect that stress concentrator nodes imposes the metallic matrix. The damage to the material surface was initially with crack of the matrix surrounding graphite nodules, they generally located subsurface, moreover, it can be seen that the nodules torn metal matrix acted as a lubricant for testing, and the sites left by lumps were previously coated particles detached from the matrix. It was found with the results of wear tests the performance of austempered ductile iron in comparison with the quenched and tempered for distances exceeding 1000 m slip, thereby qualifying the ADI as an alternative material for future studies in manufacturing valve camshafts. / Apresenta-se neste trabalho um estudo de resistência ao desgaste realizado em ferros fundidos nodulares submetidos ao tratamento térmico de austêmpera em duas temperaturas isotérmicas de tratamento (340°C e 320°), correspondendo aos materiais das classes 3 e 4 da norma ASTM A897, comparativamente com o nodular temperado e revenido de nível de dureza similar. Objetivou-se desenvolver alternativas para estudos futuros em novos materiais aplicados a eixo comando de válvula de motores a combustão interna. Para isto foram realizados ensaios de desgaste pino-sobre-disco, utilizando como contra corpo esfera de alumina, considerando assim desgaste zero no contra-corpo. Todos os ferros fundidos ensaiados nas condições deste trabalho tiveram dureza na faixa de 40 46 HRc. Constatou-se em análises por microscopia eletrônica de varredura o efeito dos nódulos de grafita e da matriz do material, sobre os mecanismos de desgaste, observando assim o efeito concentrador de tensão que os nódulos impõe a matriz metálica. O dano à superfície do material ocorreu inicialmente com o tricamento da matriz em torno dos nódulos de grafita, estes geralmente localizados subsuperficialmente, além disto, pode se observar que os nódulos arrancados da matriz metálica atuaram como lubrificantes ao ensaio, e os sítios deixados pelos nódulos foram recobertos por partículas anteriormente desprendidas da matriz. Constatou-se com os resultados dos ensaios de desgaste o bom desempenho do ferro nodular austemperado em comparação com o temperado e revenido para distâncias de deslizamento superiores a 1000 m, qualificando assim o ADI como material alternativo para futuros estudos na fabricação de eixos comando de válvula.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CAPA.pdf: 147633 bytes, checksum: 3c34cc1f4871957c46fad623f4fb2aae (MD5) Previous issue date: 2009-11-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the present work the influence of austenitizing temperature on mechanical properties Austempered Ductile Iron from intercritical austenitizing temperature ranges was investigated. A heat treatment for development of material with improved mechanical properties for application in suspension parts is shown. Samples of alloyed ductile iron with a fully ferritic matrix was austenitized within intercritical range between 775°C and 820°C for 5h and then austempered at 360°C for 2h to produce ductile iron with dual matrix; with different percentages of free ferrite. After the heat treatment, the samples were sends for mechanical testing (tensile, impact and hardness tests) and for metallographic analysis. The percentages of free ferrite ranged from 9,5 to 21%, new ferrite of 7 to 10%; the observation of new ferrite was made through special reagents. The austenite (ausferrite at room temperature) nucleates firstly in the eutectic cell. The intercritical austenitizing can be interpreted in two stages: 1) short times the austenite is found only in the eutectic cell or grain boundaries and 2) long times the austenitizing also occur inside of grain. Due long times of austenitizing, it is probably that this work has arrived to the equilibrium of phases in austenitizing, which explain fewer ferrite, when compared with other literature. Samples exhibited good combination mechanical properties, with high strength and excellent amount of elongation. The study presents fracture s microstructure from scan electron microscopy of tension s specimen, has noticed large dimples near graphite; quantities of cleavage s area increase with decrease ferrite in the microstructure. The materials show few secondary cracks, characteristic in tension tests of high strength irons. Quality index (IQ) were calculated for samples this work, specimen austenitized to 805°C has shown better result to tensile test. However, it is important to add that specimen austenitized to 790°C has shown better result to components that require impact strength. The result of mechanical properties achieved in this study follow an extrapolation of the values of international standard (ex. ASTM), which facilitates the normalizing this group of materials, including it in present standard of austempered ductile iron. / Estuda-se no presente trabalho a influência das temperaturas de austenitização nas propriedades mecânicas do ferro fundido nodular austemperado a partir da zona crítica. Apresenta-se um tratamento térmico para o desenvolvimento de materiais com propriedades mecânicas otimizadas para aplicação em componentes de suspensão. Amostras de ferro fundido nodular ligado com matriz inicialmente ferrítica foram austenitizadas dentro da zona crítica entre 775 e 820°C por 5h e então transferidos para austêmpera a 360°C por 2h para produzir ferros fundidos nodulares com matriz dual; com diferentes percentagens de ferrita proeutetóide. Após o tratamento térmico, as amostras foram encaminhadas para ensaios mecânicos de tração, impacto e dureza, seguindo então para análise metalográfica. As percentagens de ferrita proeutetóide variaram de 9,5 a 21%, e as quantidades de ferrita nova foram de 7 a 10%; a observação da ferrita nova foi através do uso de reagentes especiais. Os locais preferenciais para o início da transformação de ferrita para austenita (ausferrita a temperatura ambiente) foram os contornos de células eutéticas. A austenitização intercrítica pode ser interpretada em dois estágios: 1) curtos tempos - a austenita encontra-se apenas em contornos de célula eutética e de grão e 2) longos tempos a austenitização ocorre também dentro do grão. Devido aos longos tempos de austenitização empregados, é provável que neste trabalho se esteja próximo ao equilíbrio de fases na austenitização, o que explica as menores quantidades de ferrita obtidas, quando comparado com vários trabalhos da literatura. As amostras apresentaram boas combinações de propriedades mecânicas, com elevadas resistências e ótimos valores de alongamento. Apresentaram-se fractografias obtidas via microscopia eletrônica de varredura dos corpos de prova de tração, onde se observaram grandes quantidades de alvéolos próximos dos nódulos; a quantidade de áreas com clivagem cresce com a diminuição de ferrita na microestrutura. Além disso, os materiais apresentaram poucas trincas secundárias, característica típica em ensaios de tração de ferros fundidos de alta resistência. Foram calculados os índices de qualidade (IQ) para as amostras do trabalho, sendo que a amostra austenitizada a 805°C foi a que apresentou melhor resultado em ensaios de tração. Porém, vale ressaltar que a amostra austenitizada a 790°C apresentou melhores resultados para componentes que exigem resistência ao impacto. Os valores de propriedades mecânicas obtidos seguem uma extrapolação dos valores das normas internacionais (por ex, da ASTM), o que facilita a normalização deste grupo de materiais, incluindo-o nas normas atuais de nodulares austemperados.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 0 Capa - 1 Introducao.pdf: 288577 bytes, checksum: 440b6dcfb8697dcbdfbfecd21ba397c1 (MD5) Previous issue date: 2010-07-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work is part of a research project at UDESC, which aims to understand and compare the process of fracture of ADI with dual matrix structure, such as sites of plastic deformation concentration and crack nucleation, and paths of crack propagation. The fracture mechanisms of two types of duals ADI with different ausferrite volume fraction were compared to those of conventional ADI. Intercritical austenitising temperatures chosen were 790°C and 820°C, and resulted in dual ADI with 17% and 85% of ausferrite respectively. The full ADI, which was austenitised at 900°C, was used to serve as reference material. The three materials were austempered at 360°C for 2h. Results showed that in dual ADI with predominantly ferrite, the nucleation of cracks occurred along the interface graphite/matrix. Increasing the ausferrite volume fraction, the nucleation of cracks tended to occur along the inclusions and intercellular boundaries. Moreover, in dual ADI, the crack propagation and concentration of plastic deformation occurred preferentially in the ferrite. With respect to the fracture´s analysis, all materials showed that the quantities of fracture ductile/fragile were equivalent. The fractures had an aspect predominantly ductile, being formed mostly by dimples with some regions of quasi-cleavage. / Este trabalho faz parte de uma linha de pesquisa executada na UDESC, que visa entender e comparar o processo de fratura dos ADI duais, tais como, locais de concentração de deformação plástica e de nucleação de trincas, e caminhos de propagação de trinca. Os mecanismos de fratura de dois tipos de ADI duais com diferente fração volumétrica de ausferrita foram comparados com o ADI pleno. As temperaturas de austenitização intercrítica escolhidas foram 790°C e 820°C, e resultaram em ADI duais com 17 e 85% de ausferrita respectivamente. O ADI pleno, no qual foi austenitizado a 900°C, foi utilizado para servir de material de referência. Os três materiais foram austemperados a 360°C por 2h. Verificou-se que para o ADI dual com predominância de ferrita, a nucleação da trinca ocorreu junto à interface grafita/matriz. Conforme aumentou a fração volumétrica de ausferrita na matriz, a nucleação da trinca tendeu a ocorrer junto à inclusão intercelular e em contornos de célula. Além disso, nos ADI duais, a propagação da trinca e a concentração de deformação plástica ocorreu preferencialmente na ferrita. Vale ressaltar que os três materiais apresentaram quantidades de fratura dúctil/frágil equivalentes. As fraturas tinham uma característica predominantemente dúctil, sendo formadas na maioria por alvéolos com algumas regiões de quase-clivagem.

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2018-11-05T13:15:57Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Reginaldo Virgilio da Silva - 2018.pdf: 5205645 bytes, checksum: 571de5e829e85e8d859818a5cad9cc83 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-11-05T14:47:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Reginaldo Virgilio da Silva - 2018.pdf: 5205645 bytes, checksum: 571de5e829e85e8d859818a5cad9cc83 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-05T14:47:55Z (GMT). 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The fiber contents, in relation to the microconcrete volume, were 0.1%, 0.2%, 0.3% and 0.4% for the microfiber, 0.3%, 0.4% and 0, 5% for the macrofiber and for the hybrids, these being composed of 30% microfiber and 70% macrofiber. Part of the cement was replaced by active silica (SA) and fly ash (CV), in proportions of 7.5% for each one. The tests in the fresh state showed that the fibers reduced the workability, being this more accentuated in the microconcretes with addition of microfibres. Fibers contributed to increase fracture energy; this fact has shown that the application of the fibers in cementitious elements is promising in order to inhibit the brittle rupture and to provide ductile behavior to the element. The contents of 0.3% and 0.4% of microfibers presented a marked increase in porosity and, consequently, an increase in carbonation depth. The tests demonstrated that one must advance in researches with the use of hybrid mixtures and composites with contents of up to 0,12% of microfibres. The addition of the PP fibers provided positive mechanical results for additions of up to 0.1% of microfibers and for additions of up to 0.12% of microfibers in the hybrid composites. In terms of durability presented similar results, except for the additions from 0.2% of microfibers that reasonably elevated the carbonation depth. The high performance of the microconcrete was demonstrated by the results of axial compressive strength around 50 MPa, and by the increase of the tenacity provided by the addition of the PP fibers. / O microconcreto pode ser definido como um tipo específico de concreto em que é predominante a presença de agregados miúdos, podendo ser utilizado na pré-fabricação leve, ou seja, em elementos estruturais de seção delgada. Assim, este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento, nos estados fresco e endurecido, do microconcreto de alto desempenho com o uso de fibras de polipropileno. Para tanto, foram usadas duas dimensões de fibras: uma curta com 12 milímetros de comprimento, que usualmente é utilizada para se reduzir a fissuração por retração plástica, e outra fibra de 54 milímetros, que tem função estrutural, contribuindo para melhorar a resistência à tração do material. Os teores de fibras, em relação ao volume do microconcreto, foram de 0,1%, 0,2%, 0,3% e 0,4% para a microfibra, de 0,3%, 0,4% e 0,5% para a macrofibra e para os híbridos, sendo esses compostos por 30% de microfibra e 70% de macrofibra. Parte do cimento foi substituído por sílica ativa (SA) e cinza volante (CV), nas proporções de 7,5% para cada uma delas. Os ensaios no estado fresco demonstraram que as fibras reduziram a trabalhabilidade, sendo essa mais acentuada nos microconcretos com adição de microfibras. As fibras contribuíram para aumentar a energia de fratura; esse fato demonstrou que é promissora a aplicação das fibras em elementos cimentícios, de forma a inibir a ruptura frágil e proporcionar comportamento dúctil ao elemento. Os teores de 0,3% e 0,4% de microfibras apresentaram um aumento acentuado da porosidade e por consequência, um aumento da profundidade de carbonatação. Os ensaios demonstraram que se deve avançar em pesquisas com o uso de misturas híbridas e compostas com teores de até 0,12% de microfibras. A adição das fibras de PP, proporcionou resultados mecânicos positivos para as adições de até 0,1% de microfibras e para adições de até 0,12% de microfibras nos compósitos híbridos. No quesito de durabilidade apresentaram resultados similares, com exceção das adições a partir de 0,2% de microfibras que elevaram razoavelmente a profundidade de carbonatação. O alto desempenho do microconcreto ficou demonstrado pelos resultados de resistência à compressão axial em torno de 50 MPa, e pela elevação da tenacidade proporcionada pela adição das fibras de PP.