Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T09:29:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sandor_LeonardoTaborda_M.pdf: 9634671 bytes, checksum: 3b7603db85e265d8bd0e3fc244928942 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho propõe um modelo para avaliar pontualmente as variações de tenacidade à fratura ao longo da camada cementada de um aço SAE 5115. A pequena espessura dessas camadas impede a retirada de corpos de prova nas dimensões especificadas pelas normas de ensaios de tenacidade à fratura. Assim, para simular uma camada cementada retirou-se corpos de prova de tração e de tenacidade à fratura de amostras de aços SAE 5115, 5140, 5160 e 52100 assumindo a influência local apenas da variação do teor de carbono e considerando que os teores dos demais elementos de liga são essencialmente constantes. Os corpos de prova após eletrodeposição de cobre foram tratados termicamente numa carga industrial de cementação, têmpera e revenimento para serem submetidos aos efeitos térmicos sem absorção de carbono. Os resultados da análise microestrutural, dos ensaios de microdureza, de tração e de tenacidade à fratura foram agrupados em um único gráfico e comparados com o perfil de cementação de peças de aço SAE 5115 tratadas nas mesmas condições. Foi confirmado que a tenacidade à fratura varia inversamente proporcional à microdureza (HV1) e que a previsão do comportamento de uma trinca numa camada cementada pode ser feita por meio de equação ou diagrama que relacionam a miicrodureza HV1 com a tenacidade à fratura (K1c ou CTODc) / Abstract: The purpose of this work is to propose a model for evaluating the fracture toughness along the SAE 5115 steel carburized layer. Due to the small thickness of those layers, it is impossible to machine specimens from those layer in accordance with standards. For simulating the microstructures of the carburized layer in order to get samples for tensile and the fracture toughness testing, specimens of SAE 5115, 5140, 5160, and 52100 steels assuming the local influence just of the variation of the content of carbon and considering that the contents of the other alloy elements are essentially constant. The specimens after electroplated copper layer were heat treated in an industrialload of carburizing, quenching, and tempering for they be submitted to the thermal effects without absorption of carbono The results of the microstructure analysis and microhardness, tension, and fracture toughness tests were placed in a single graph and compared with the profile of the carburizing of the steel SAE 5115 heat treated in the same conditions. It was confirmed that the fracture toughness varies inversely proportional to the microhardness (HV1) and that the forecast of the behavior of a crack in a carburized layer can be made through equation or it designs that relate the microhardness (HV1) with the fracture toughness (KIC or CTODc) / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Objetivo principal desta dissertação foi verificar os efeitos da temperatura de laminação na formação de martensita induzida por deformação e na sua posterior reversão da martensita para austenita no aço inoxidável austenítico AISI 304L. O estudo foi predominantemente microestrutural e para análise e caracterização foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, medidas de dureza Vickers e medidas de fases ferromagnéticas por ferritoscopia. As amostras foram inicialmente solubilizadas a 1100 ºC por uma hora, visando a dissolução de uma pequena quantidade residual de ferrita encontrada nas amostras na condição como recebida, depois laminadas em diferentes temperaturas, determinando-se curvas de endurecimento por deformação e de formação de martensita induzida por deformação em função do grau de deformação. Em seguida, foram realizados pré-recozimentos a 600 ºC, favorecendo apenas a reversão da martensita para austenita, de maneira que não ocorresse a recristalização. A quantidade e a temperatura de deformação apresentaram forte influência na quantidade de martensita formada, no endurecimento por deformação e na cinética de amolecimento durante o recozimento. Os pré-tratamentos realizados a 600 ºC causaram acentuada reversão da martensita, algum amolecimento e pequeno efeito no tamanho de grão recristalizado durante o posterior recozimento a 600 ºC. / The main objective of the present dissertation was to verify the effects of the rolling temperature on the formation of strain induced martensite and in its subsequent martensite reversion to austenite in a AISI 304L stainless steel. The study was predominantly microstructural and, for the analysis and characterization, several techniques have been used, namely optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Vickers hardness measurements and magnetic phase measurements, using the ferritoscope. The samples were initially solution annealed at 1100 ºC for one hour, aiming at the dissolution of a small quantity of the residual -ferrite found in the samples in the as-received condition; then rolling was performed at different temperatures, evaluating strain hardening and the strain induced martensite as a function of strain. Following, pre-annealing treatments at 600 ºC have been performed, favoring only the martensite to austenite reversion, in a way that no recrystallization would occur. Strain and temperature had a strong influence on the amount of formed martensite, on the strain hardening and on the softening kinetics during annealing. The pre-annealing treatments at 600 ºC caused an accentuated effect on the martensite reversion, some softening and a small effect on the recrystallized grain size during the subsequent annealing at 600 ºC.

Esta dissertação apresenta em primeira etapa o trabalho desenvolvido para averiguar a adequação dos modelos reológicos de Mohr-Coulomb e de Endurecimento de solo, para representar as deformações e distorções que ocorrem no sistema soloestrutura, quando do processo de escavação de valas escoradas. Além disto, em uma segunda etapa fazem-se estimativas de previsão de danos causados em edificações, em decorrência das escavações de uma vala escorada da linha 1 do Metropolitano de São Paulo (Metrô S.P.). A primeira e a segunda etapa foram feitas através de 810 simulações numéricas, em elementos finitos utilizando-se o software PLAXIS, associadas a retroanálise por processo direto do módulo de deformabilidade a 50% da tensão de ruptura dos solos utilizando-se para isto o processo direto. Apresenta-se também uma síntese da formação e dos tipos de solos que constituem a bacia sedimentar de São Paulo, onde se localiza a seção experimental nº1 objeto de estudo desta dissertação. Faz-se uma breve revisão bibliográfica a respeito das técnicas de retroanálise. Apresentam-se critérios para escolha de intervalos de parâmetros geotécnicos que representem o sistema solo-estrutura no processo de escavação. Foram feitas análises paramétricas para determinar os parâmetros geotécnicos que mais influenciam o sistema solo-estrutura. Comparam-se os modelos constitutivos de Mohr-Coulomb e de endurecimento na previsão das deformações. Por fim, faz-se a previsão do nível de danos causados pelas escavações da vala, a um edifício hipotético / This dissertation presents, in a first part, the work done to verify how appropriate are the Mohr-Coulomb and hardening soil constitutive models to represent the strains and the distortions associated with escavations of braced wall process. In the second part, estimates are made of the damages in constructions due to the braced excavations of line one of Sao Paulo Subway (Metrô S.P.). In the two phases, 810 numeric simulations were made, in finite elements using the software PLAXIS, associated the back analysis for direct process. It is presented a synthesis of the formation and the types of soils that constitute the basin of the sediments of the city of São Paulo, where is located the section experimental nº1, object of study of this dissertation. It is presented an short bibliographical revision regarding the back analysis techniques. Criteria for choice of intervals of parameters geotechnical that represent the system soil-structure in the excavation process are presented. Parametric analyses are made to determine which the parameters have larger influence in the behavior of the system soil-structure. The behavior of the soil-structure system is simulated using the Mohr-Coulomb and hardening soil constitutive models. The Mohr-Coulomb and hardening soil constitutive models are compared in the forecast of the deformations. Finally, it is made the forecast of the level of damages to a hypothetical building caused by the braced excavations

Esta dissertação apresenta em primeira etapa o trabalho desenvolvido para averiguar a adequação dos modelos reológicos de Mohr-Coulomb e de Endurecimento de solo, para representar as deformações e distorções que ocorrem no sistema soloestrutura, quando do processo de escavação de valas escoradas. Além disto, em uma segunda etapa fazem-se estimativas de previsão de danos causados em edificações, em decorrência das escavações de uma vala escorada da linha 1 do Metropolitano de São Paulo (Metrô S.P.). A primeira e a segunda etapa foram feitas através de 810 simulações numéricas, em elementos finitos utilizando-se o software PLAXIS, associadas a retroanálise por processo direto do módulo de deformabilidade a 50% da tensão de ruptura dos solos utilizando-se para isto o processo direto. Apresenta-se também uma síntese da formação e dos tipos de solos que constituem a bacia sedimentar de São Paulo, onde se localiza a seção experimental nº1 objeto de estudo desta dissertação. Faz-se uma breve revisão bibliográfica a respeito das técnicas de retroanálise. Apresentam-se critérios para escolha de intervalos de parâmetros geotécnicos que representem o sistema solo-estrutura no processo de escavação. Foram feitas análises paramétricas para determinar os parâmetros geotécnicos que mais influenciam o sistema solo-estrutura. Comparam-se os modelos constitutivos de Mohr-Coulomb e de endurecimento na previsão das deformações. Por fim, faz-se a previsão do nível de danos causados pelas escavações da vala, a um edifício hipotético / This dissertation presents, in a first part, the work done to verify how appropriate are the Mohr-Coulomb and hardening soil constitutive models to represent the strains and the distortions associated with escavations of braced wall process. In the second part, estimates are made of the damages in constructions due to the braced excavations of line one of Sao Paulo Subway (Metrô S.P.). In the two phases, 810 numeric simulations were made, in finite elements using the software PLAXIS, associated the back analysis for direct process. It is presented a synthesis of the formation and the types of soils that constitute the basin of the sediments of the city of São Paulo, where is located the section experimental nº1, object of study of this dissertation. It is presented an short bibliographical revision regarding the back analysis techniques. Criteria for choice of intervals of parameters geotechnical that represent the system soil-structure in the excavation process are presented. Parametric analyses are made to determine which the parameters have larger influence in the behavior of the system soil-structure. The behavior of the soil-structure system is simulated using the Mohr-Coulomb and hardening soil constitutive models. The Mohr-Coulomb and hardening soil constitutive models are compared in the forecast of the deformations. Finally, it is made the forecast of the level of damages to a hypothetical building caused by the braced excavations

Objetivo principal desta dissertação foi verificar os efeitos da temperatura de laminação na formação de martensita induzida por deformação e na sua posterior reversão da martensita para austenita no aço inoxidável austenítico AISI 304L. O estudo foi predominantemente microestrutural e para análise e caracterização foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, medidas de dureza Vickers e medidas de fases ferromagnéticas por ferritoscopia. As amostras foram inicialmente solubilizadas a 1100 ºC por uma hora, visando a dissolução de uma pequena quantidade residual de ferrita encontrada nas amostras na condição como recebida, depois laminadas em diferentes temperaturas, determinando-se curvas de endurecimento por deformação e de formação de martensita induzida por deformação em função do grau de deformação. Em seguida, foram realizados pré-recozimentos a 600 ºC, favorecendo apenas a reversão da martensita para austenita, de maneira que não ocorresse a recristalização. A quantidade e a temperatura de deformação apresentaram forte influência na quantidade de martensita formada, no endurecimento por deformação e na cinética de amolecimento durante o recozimento. Os pré-tratamentos realizados a 600 ºC causaram acentuada reversão da martensita, algum amolecimento e pequeno efeito no tamanho de grão recristalizado durante o posterior recozimento a 600 ºC. / The main objective of the present dissertation was to verify the effects of the rolling temperature on the formation of strain induced martensite and in its subsequent martensite reversion to austenite in a AISI 304L stainless steel. The study was predominantly microstructural and, for the analysis and characterization, several techniques have been used, namely optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Vickers hardness measurements and magnetic phase measurements, using the ferritoscope. The samples were initially solution annealed at 1100 ºC for one hour, aiming at the dissolution of a small quantity of the residual -ferrite found in the samples in the as-received condition; then rolling was performed at different temperatures, evaluating strain hardening and the strain induced martensite as a function of strain. Following, pre-annealing treatments at 600 ºC have been performed, favoring only the martensite to austenite reversion, in a way that no recrystallization would occur. Strain and temperature had a strong influence on the amount of formed martensite, on the strain hardening and on the softening kinetics during annealing. The pre-annealing treatments at 600 ºC caused an accentuated effect on the martensite reversion, some softening and a small effect on the recrystallized grain size during the subsequent annealing at 600 ºC.

[pt] As jazidas mundiais de minérios de ferro tendem ao empobrecimento dos teores de ferro, aumento das gangas (sílica, alumina, fósforo, etc.) e maiores ocorrências de minérios hidratados. Esta mudança vem gerando um esforço no sentido de aprimorar as técnicas de extração e beneficiamento. O fósforo é um contaminante que em certos teores provoca a fragilização dos aços, sendo, portanto, restritivo ao aproveitamento de importantes jazidas minerais, principalmente as ricas em minérios de origens intempéricas ou supergênicas. Vários trabalhos foram e estão sendo conduzidos visando desenvolver tecnologias capazes de reduzir o teor de P durante o processo de beneficiamento. Porém, até o momento não têm mostrado viabilidade econômica, face à escala de produção e a efeitos danosos ao ambiente. No caso da Samarco, os minérios foram gerados principalmente por processos de enriquecimento supergênico, nos quais é comum a presença de considerável goethita, que é apontada como principal mineral portador do fósforo. O objetivo deste trabalho foi, de forma original, a formulação de uma pelota para redução direta de forma que o fósforo se encontrasse fluxado em fases escorificadas. Essas fases, produzidas através de um adequado ciclo térmico de endurecimento e com composição química otimizada, resultaria em pelotas onde este elemento se mantivesse estável, tanto na produção do DRI quanto na fusão e refino oxidante deste no FEA. Para tanto foram realizados, além de uma ampla revisão bibliográfica, concebido um procedimento analítico original para quantificação apenas do fósforo liberado; planejado experimentos para: a avaliação cinética da migração deste fósforo em pellet feed, nas pelotas e no DRI quando submetido a diferentes aportes térmicos e auto-fluxagens; analise da influência das variáveis do processo de endurecimento sobre a liberação do fósforo e sua escorificação; e comprovação da estabilidade das fases escorificadas durante a redução, em escala de laboratório, e durante a fusão e refino conduzido em um FEA semi-industrial. Os resultados obtidos mostraram ser viável a produção de pelotas para redução direta com o fósforo auto-fluxado em fases estáveis. / [en] Actually the iron ore deposits in the world have the tendency to decrease the iron content, increasing the gangue (silica, alumina, phosphorus, etc.) and to further occurrence of hydrated ores. This change demands improvements in concentration processing techniques for feasible mining operations. The phosphorus is a contaminant that, in some contents, causes the embrittlement of steels, been, wherefore, a limitative to the use of important ore deposits, mostly regarding the weathered iron ores or supergene origins. Several studies were and have been conducted aiming to develop technologies capable of decreasing the P content during the beneficiation process. However, until now, the economic viability of such studies has not been feasible, considering the production scale and the harmful effects to the environment. In Samarco’s case, the mine geological formation is mostly supergene, which is responsible for the presence of the goethite ores, pointed as the main phosphorus carrier. The main point of this work was, with an innovating approach, formulate a new type of pellet addressed to direct reduction processes in a manner that the P could be fluxed into the slag phases. These phases, produced through an adequate thermal cycle of induration and with an optimized chemical composition, resulted in pellets with stable slags containing, as well as in the produced DRI and in the melted bath generated during the primary refining performed in the EAF. For this purpose, it was done, further to a wide bibliographic review, an original analytical procedure to quantify the released phosphorus and a series of planned experiments, such as: the kinetic evaluation of the phosphorus migration from the mineral phases of the pellet feed when subjected to different thermal treatments; analysis of the induration process variables which could affect the phosphorus release and its fluxing into the slag ; Finally, the stability of the fluxing phases during the reduction in a laboratory scale and the melting and refining process in a semi-industrial EAF, were performed. The obtained results showed the feasibility of this new approach produce DR pellets with self-fluxed phosphorus trapped in stable phases.