Este trabalho visa analisar a influência das taxas de resfriamento e temperatura no último passe de laminação a quente de fio máquina de um aço DIN 41Cr4 sobre a microestrutura obtida após a laminação e a sua correlação com aquela resultante do tratamento térmico de esferoidização. Foi avaliado a influência da microestrutura prévia de laminação nos tempos e taxa de resfriamento do tratamento térmico necessários para garantir adequada microestrutura do aço DIN 41Cr4. Foram aplicados conceitos de laminação termomecânica através da variação dos parâmetros: temperatura no último passe de laminação (acabador) e após o último passe de laminação (formador de espiras); velocidade das esteiras do “cooling conveyor” e consequente tempo de permanência das espiras sobre a região de ventiladores e alguns parâmetros no ciclo de tratamento térmico: tempo em patamar e taxa de resfriamento durante a produção de fio máquina redondo de bitolas entre 15,88mm e 16,15mm. A avaliação da resposta às variações impostas ao processo foi realizada através de análises metalográficas de microestrutura no material laminado e no material esferoidizado (grau de esferoidização), descarbonetação e de ensaios de propriedades mecânicas como dureza e tração. A partir dos resultados buscou-se determinar a influência dos parâmetros de laminação na microestrutura do material laminado e a influência desta na resposta ao tratamento térmico de esferoidização. Foram analisadas oito diferentes condições e os resultados mostraram que maiores taxas de resfriamento resultam em microestruturas mais refinadas proporcionando uma simplificação no tratamento térmico, atendendo as propriedades desejáveis no produto final (fio máquina redondo esferoidizado). / This work aims to analyze the influence of the cooling rate, the temperature of the finishing pass and at the coil-forming during hot rolling of DIN 41Cr4 steel wire rod on the microstructure and its influence on plateau times and cooling rate during the spheroidizing heat treatment. For this study thermomechanical rolling concepts were applied through the variation of some hot rolling parameters such as: temperature at the finishing pass and at the coils-former, the cooling conveyor belts velocity and some parameters in the heat treatment cycle: soak temperature and cooling rate during the production of round wire rod with 15,88 mm and 16,15 mm diameter. The evaluation response to changes imposed on the process was evaluated by metallographic analysis of microstructure in hot rolled and spheroidized material (spheroidizing degree), hardness, decarburization and tensile test. Eight rolling conditions and cooling rates were analyzed and results showed that higher cooling rates result in finer microstructures allowing a reduction in heat treatment time to achieve the desirable properties in the final product (spheroidized round wire rod).

O presente trabalho teve como objetivo a caracterização mecânica, microestrutural e inspeção fratográfica do compósito de matriz de alumínio Al-1100 reforçado com partículas de carbeto de silício-SiC (40 μm) fabricados por meio de laminação acumulativa (ARB- do inglês Accumulative Roll Bonding), assim como, para efeito comparativo, foram estudados o Al-1100 processado por ARB sem adição de partículas e Al-1100 como recebido. Ensaio de desgaste microadesivo com esfera fixa e ensaio de tração unidirecional quase estático que foram realizados em amostras sem entalhes e em amostras contendo diferentes geometrias de entalhe. Microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura nos modos: elétrons secundários, elétrons retroespalhados, espectroscopia de energia dispersiva por raios-X e difração de elétrons retroespalhados, difração de raios-X e microtomografia computadorizada foram utilizados para caracterizar as amostras. Os resultados obtidos mostraram êxito da incorporação de partículas de SiC na matriz de Alumínio por meio do processo ARB. Houve ganhos relevantes na resistência máxima à tração, na rigidez e na deformação máxima no momento da ruptura, devido à incorporação de SiCp. Essas propriedades foram bastante influenciadas na presença de concentradores de tensão (entalhes). A resistência ao desgaste do compósito foi excepcionalmente incrementada comparativamente aos demais materiais. Todos os resultados foram corroborados pelas análises microetrutural e fratográficas. / The present study aims to characterize mechanical, microstructural and through fractographic inspection laminates Al-1100 aluminum matrix composite reinforced with silicon carbide particles, SiCp (40 μm), manufactured by accumulative roll bonding (ARB), as well as, for comparative effect, were studied Al-1100 processed by ARB without the addition of particles and Al-1100 received. Micro-adhesive wear test with fixed ball and test almost static unidirectional traction were performed on samples without scoring, and in samples containing different geometries notches. Optical microscopy, scanning electron microscopy modes: secondary electrons, backscattered electrons, energy dispersive X-ray and electron backscatter diffraction, X-ray diffraction and computed microtomography, these were used to characterize the samples. The results indicated successful incorporation of SiC particles in the aluminum matrix by ARB process. There have been significant gains in maximum tensile strength, stiffness and maximum deformation at the time of rupture, due to incorporation of SiCp. These properties were strongly influenced in the presence of stress concentrators (notches). The resistance of the composite wear was exceptionally increased compared to Al-1100 ARB. All results were corroborated by microstructural and fractographics analysis.

A utilização de compósitos poliméricos em componentes de aeronaves e embarcações deve-se, primordialmente, à flexibilidade de projeto, excelentes propriedades mecânicas e baixa massa específica, aliada aos elevados valores de resistência mecânica e rigidez e baixa incidência de corrosão, atendendo aos severos requisitos de desempenho dessas estruturas em serviço. Isto torna os compósitos poliméricos particularmente atraentes como substituintes das ligas metálicas em aplicações aeronáuticas e navais. Entretanto, quando colocados em serviço, os compósitos poliméricos estão expostos a uma variedade de condições ambientais e diversos tipos de esforços mecânicos que podem causar danos irreversíveis, quando submetidos a ciclos prolongados. Com isto, o presente trabalho objetiva contribuir no domínio dos efeitos das condições ambientais em compósitos poliméricos termorrígidos, utilizando para isto laminados de fita unidirecional de fibra de carbono de módulo intermediário, aglutinadas em resina epóxi modificada, tipo 8552. Assim, os compósitos poliméricos termorrígidos foram submetidos a efeitos higrotérmicos, com temperatura (80C) e umidade (90%) controladas, em câmara de climatização e de névoa salina (35C), sendo suas propriedades mecânicas avaliadas por meio de ensaios de compressão, de cisalhamento interlaminar e de tração longitudinal e transversal, em temperaturas ambiente (22oC) e elevada (82oC). Os resultados obtidos nos ensaios são correlacionados com análises por microscopia eletrônica de varredura. A análise destes resultados mostra que o efeito combinado do condicionamento higrotérmico com temperatura elevada de ensaio, reduz as resistências mecânicas do compósito devido à degradação da matriz polimérica

A geração de novas fontes de energia limpa, segura e renovável por meio da fusão nuclear envolve importantes desafios tecnológicos, dentre eles a pesquisa, caracterização e a fabricação de materiais avançados para os futuros reatores de fusão nuclear. Os aços ferrítico-martensíticos de reduzida atividade radioativa, em especial a liga Eurofer-97, destacam-se por apresentar uma combinação única de propriedades para esta aplicação. O objetivo desta Tese de Doutorado é avaliar a estabilidade microestrutural deste aço recozido numa ampla faixa de temperaturas. Cálculos termodinâmicos e testes de dilatometria foram usados para determinar as temperaturas de transformação de fase. A estabilidade microestrutural foi estudada por meio de recozimentos isotérmicos entre 200 e 1350oC após laminação a frio com reduções de 40, 70, 80 e 90%. A avaliação da estabilidade mecânica do aço Eurofer-97 foi realizada por meio de medidas de dureza Vickers. As principais técnicas utilizadas para caracterização microestrutural foram microscopias eletrônica de varredura e de transmissão, tomografia por sonda atômica e medidas de magnetização DC. Tanto a textura como a microtextura foram determinadas por meio de medidas de difração de raios X e de elétrons retroespalhados (EBSD). Recuperação, recristalização primária e crescimento anormal de grão ocorrem neste material recozido abaixo de 800oC. Acima desta temperatura, a transformação martensítica ocorre alterando bastante a micoroestrutura. A cinética de crescimento anormal de grão é alterada pela quantidade de redução a frio previamente aplicada. A hipótese proposta para explicar o crescimento anormal de grãos neste material baseia-se principalmente na vantagem de tamanho adquirida pelos núcleos de recristalização primária com diferenças de orientação médias superiores a 45º em relação aos vizinhos. Neste caso, o crescimento anormal de grão é responsável por fortalecer as componentes {111} e {111}, {001} e {110}. Acima de 800oC a transformação martensítica prevalece elevando a dureza Vickers e randomizando a textura deste aço. As características do produto transformado dependem tanto da temperatura de austenitização quanto do tamanho incial do grão ferrítico. Os dados de composição química das partículas estáveis após recozimento em temperaturas inferiores a 800oC foram usados para validar os resultados dos cálculos termodinâmicos obtidos via Thermo-Calc. / Clean, safe, and renewable energy sources such as nuclear fusion comprise important technological challenges, including research, characterization and manufacture of advanced materials for future fusion reactors. Modified ferritic-martensitic steels with reduced radioactive activity (RAFM), especially Eurofer-97 steel, are among worldwide references in the nuclear field for their unique properties. The scope of this Thesis is to evaluate the microstructural (thermal) stability in ferritic-martensitic Eurofer-97 after annealing within a wide range of temperatures. Themodinamic calculations as well as dilatometric tests were used to determine the main phase transformation temperatures. The microstructural stability of this steel was followed by isothermal annealing between 200 and 1350°C after cold rolling to 40, 70, 80 and 90% reductions in thickness. The mechanical stability in the Eurofer-97 was assessed by Vickers microhardness measurements. Representative samples for each metallurgical condition were characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, atom probe tomography, and DC-magnetization tests. Both texture and microtexture were evaluated by X-ray diffraction and electron backscattered diffraction (EBSD) techniques. Recovery, primary recrystallization, and abnormal grain growth (secondary recrystallization) processes have been observed at temperatures below 800°C. The amount of abnormally grown grains depends on the amount of previous cold rolling. The hypothesis for the most probable mechanism responsible for abnormal grain growth is based on the advantage size acquired by nuclei with misorientations above 45º surrounding their neighboring grains, even in regions where primary recrystallization was incomplete. The texture developed after abnormal grain growth has components belonging to ?- and ?-fibers with predominance of {111}, {111}, {100} e {110} components. The martensite transformation takes place when this steel is annealed above 800°C causing an increase of hardness, significant changes in microstructure, and texture weakening. The martensitic sructure depends very much on both austenitization temperature and initial austenitic grain size. The results of chemical analyses of stable particles present in samples annealed below 800oC were used to validate the thermodynamic calculations provided by Thermo-Calc.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DANIELLE C CAMILO.pdf: 6225328 bytes, checksum: 7aa2969809ed8acd7663b74ba2aa6efd (MD5) Previous issue date: 2013-07-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The emphasis of this work was to characterize the mechanical properties of aluminum alloy AA7050 subjected to cryogenic rolling and natural aging. Samples of aluminum alloy AA7050 were cryogenically rolled in four degrees of effective strain: = 0,5, = 0,9,= 1,1 and = 1,4. For each degree of deformation, the samples were naturally aged for 0 hours, 10 hours, 100 hours and 1000 hours. The analysis of the kinetics of natural aging indicated with 10 hours was achieved transform a fraction of 50%, which shows that the rate of transformation in this alloy was relatively high, requiring low energy of activation to occur. The calculated Avrami exponent was equal to 0,828 indicating that precipitation occurs in dislocations. By means of metallographic analysis evidenced a microstructural refinement, which was more intense for higher degrees of deformation. Mechanical properties were evaluated by Vickers microhardness measurements and tensile testing. The sample without deformation the hardness increase 30% in 10 hours of natural aging, reaching a stabilization from 1000 hours. For the deformed samples had an average increase in hardness from 80% after 1000 hours regardless of the degree of deformation. There was a competition between the static recovery and precipitation in the early hours of natural aging for samples more deformed (= 1,1 and = 1,4). The results also indicate that for higher degrees of deformation (= 1,1 and = 1,4) the natural aging did not affect the mechanical properties under tension significantly. On the other hand, for lower degrees of reduction, increased mechanical strength was more significant. For the initial sample, the yield strength increased 153% with 1000 hours of natural aging. A sample of ε = 0,5 and 1000 hours presented a 323% yield strength greater than as-quench sample. Furthermore, regarding all samples deformed, this condition had the highest total elongation (15%), representing an optimal combination of deformation and thermal treatment. The images of electron microscopy of the fracture surfaces revealed the occurrence of ductile fracture primarily, with plenty of dimples, for all conditions. Thermal analysis (DSC) results confirmed the high volume fraction of GP zones and η’ phase, formed in natural aging. Moreover, the deformation changed the form of DSC curves, especially at a temperature of precipitation of η' due to the increase of sites for nucleation. The EDS microanalysis, both particles in the fracture surface when the dissolved material for extraction of precipitates indicated the elements forming the phases MgZn2, Al2CuMg, Al2Cu, Al2Zn3Mg3, Mg2Si, and Al7Cu2Fe AlZnMgCu. The x-ray diffraction indicate a crystallographic texture for lower degree of reduction in the direction [110], which was associated with bimodal distribution of grain size. / A ênfase do presente trabalho foi caracterizar as propriedades mecânicas da liga de alumínio AA7050 submetida à laminação criogênica e envelhecimento natural. Amostras da liga de alumínio AA7050 foram laminadas criogenicamente em quatro graus de deformação equivalente: = 0,5; = 0,9; = 1,1 e = 1,4. Para cada grau de deformação, as amostras foram envelhecidas naturalmente por 0 hora, 10 horas, 100 horas e 1000 horas. A análise da cinética de envelhecimento natural indicou que com 10 horas de envelhecimento foi atingida uma fração transformada de 50%, o que mostra que a velocidade de transformação nessa liga é relativamente alta, exigindo baixa energia de ativação para ocorrer. O expoente de Avrami calculado foi igual a 0,828, indicando que a precipitação ocorre em discordâncias. Por meio da análise metalográfica constatou-se um refino microestrutural, o qual foi mais intenso para maiores graus de deformação. As propriedades mecânicas foram avaliadas por meio de medidas de dureza Vickers por micro-impressão e ensaio de tração uniaxial. A amostra sem deformação aumentou sua dureza em 30% nas primeiras 10 horas de envelhecimento natural, atingindo uma estabilização a partir de 100 horas. Já as amostras deformadas tiveram um aumento médio de 80% na dureza após 1000 horas, independentemente do grau de deformação. Foi observada uma competição entre a recuperação estática e a precipitação nas primeiras horas de envelhecimento natural para as amostras mais deformadas ( = 1,1 e = 1,4). Os resultados também indicam que para maiores graus de deformação ( = 1,1 e = 1,4) o envelhecimento natural não afetou as propriedades mecânicas sob tração significativamente. Por outro lado, para menores graus de redução, o aumento da resistência mecânica foi mais significativo. Para a amostra inicial, o limite de escoamento aumentou em 153% com 1000 horas de envelhecimento natural. A amostra com ε = 0,5 e 1000 horas de envelhecimento apresentou um limite de escoamento 323% maior do que a amostra inicial, solubilizada. Além disso, em relação à todas as amostras deformadas, esta condição apresentou o maior alongamento total (15%), representando uma combinação ótima de deformação e tratamento térmico. As imagens de microscopia eletrônica das superfícies de fratura revelaram a ocorrência de fratura essencialmente dúctil, com abundância de “dimples”, para todas as condições. Os resultados de análise térmica (DSC) confirmaram a elevada fração volumétrica de zonas GP e da fase η’, formadas no envelhecimento natural. Além disso, a deformação alterou a forma das curvas de DSC, principalmente na temperatura de precipitação de η’, devido ao aumento de sítios para nucleação. As microanálises por EDS, tanto das partículas na superfície de fratura quando no material dissolvido para extração de precipitados, indicaram os elementos formadores das fases MgZn2, Al2CuMg, Al2Cu, Al2Zn3Mg3, Mg2Si, Al7Cu2Fe e AlZnMgCu. As difrações de raios x indicaram textura cristalográfica para o menor grau de redução, na direção [110], o que foi associado com a distribuição bimodal de tamanho de grão.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:43:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jamil M Guimaraes Junior.pdf: 6099500 bytes, checksum: a74509c2e4fa6af13be50e78a82c9a13 (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Stainless steels with properties which allow high conformability and satisfactory mechanical resistance due to phase transformations are becoming prominently active for industries and metallurgical research centers. Therefore, the phenomena related to the work hardening must be understood and mastered, once the strain has an extremely important function on the phase transformation of these materials. For the investigations, are conducted different kinds of strains on the stainless steels by filing, compression and cold rolling at 12%, 31%, 50%, 70%, 80% and 90% reduction levels. In order to compare the materials, are conducted the following technics: optical microscopy, EDS, EBSD, X ray diffraction, hardness measurements and ferritoscope. The high hardness presented by these as received materials is attributed to the fact that they were not annealed. Low rolled steels showed high transformation into ε-martensite, and high rolled levels (like 90%) showed high grain elongation and very high α’- martensite fractions. Filling and compression also showed high α’- martensite fractions for the AISI 304. However, the AISI 316 didn’t show a significant fraction of α’- martensite after the compression test. Therefore, the high hardness showed by AISI 316 steel after the compression test is certainly due to classic work hardening mechanisms, not due to a α’- martensite transformation, which depends on the Stacking Fault Energy (SFE). / Aços inoxidáveis com propriedades que permitam alta conformabilidade aliada a resistência mecânica satisfatória devido a transformações de fase vêm sendo destaque nas indústrias e centros de pesquisa de metalurgia. Para tanto, os fenômenos relacionados ao encruamento devem ser compreendidos e dominados, pois os processos de deformação desempenham uma função extremamente importante na transformação de fases desses materiais. As investigações são conduzidas com deformações plásticas nos aços inoxidáveis por meio de limagem, compressão a 60% de redução da altura e laminação a níveis de 12%, 31%, 50%, 70%, 80% e 90% de redução. Para fins comparativos, são conduzidas análises microestruturais por meio de: microscopia óptica, EDS, EBSD, difração de raios X, medidas de dureza e ferritoscopia. Percebeu-se uma dureza acima do esperado nos materiais inicialmente caracterizados devido ao fato de os mesmos não estarem na condição de recozidos. Baixos níveis de redução na espessura promoveram elevados índices de transformação da austenita para martensita ε, enquanto que altos níveis de redução resultaram em elevado alongamento dos grãos e as maiores frações de martensita α’ entre todas as condições de deformação. Deformação por meio de limagem e por meio de compressão promoveram altos índices de transformação da austenita em martensita α’ para o aço inoxidável AISI 304, porém quando submetido à compressão, o aço AISI 316 não apresentou consideráveis frações de martensita na microestrutura. Sendo assim, conclui-se que o aumento de dureza do aço AISI 316 se deu por mecanismos clássicos de endurecimento, e não pela formação de martensita induzida por deformação. Isso porque a tendência em formar martensita induzida por deformação é dependente da EDE, e consequentemente, da composição química do material.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:43:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Milene Yumi Maeda.pdf: 4409513 bytes, checksum: c08056fcd59620f956225201d8330824 (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Commercially pure aluminum, copper and silver samples were rolled at room and cryogenic temperatures until approximately 99% of thickness total reduction, causing deformation (ε) between 3.93 and 4.61 Although not in balance state, the metals tend to have more defects density when cryo rolled, especially higher dislocation density, evidenced by calculations based on X-ray data for copper and silver. Higher defects density implies superior hardness, tensile strength limit and yield strength, but smaller elongation. There was evidence of stacking fault energy (SFE) influence in the process, evaluating hardness and properties obtained through tensile tests of the materials. The cryogenic temperature (CT) and room temperature (RT) rolled samples were evaluated by hardness tests, tensile tests, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD), which indicate influence of stacking fault energy (SFE) on process. The hardness of all the materials tend to drop when they are kept at RT after cryo rolling and bigger larger hardness decrease was observed for silver, which one has the lowest SFE and slightest hardness decreased was noticed for aluminum, which has high SFE. There is evidence that cryo rolling is more attractive for low SFE materials after ageing at RT, as long as silver presented simultaneous increase in higher tensile strength of about 53% and 29% gain of elongation when compared to the same one rolled at RT. Elongation gain of silver can be associated to static recrystallization, as evidenced contrasting silver’s tensile charts after ageing and recrystallized silver. In turn, copper presented 15% of strength limit increase and just 5% elongation, whereas aluminum had both strength limit and elongation reduced. / Amostras de alumínio, cobre e prata comercialmente puros foram laminadas à temperatura ambiente (TA) e criogênica (TC) até aproximadamente 99% de redução total de espessura, causando deformações (ε) entre 3,93 e 4,61. Embora não seja em estado de equilíbrio, os metais tendem a possuir maior densidade de defeitos quando laminados criogenicamente, sobretudo maior densidade de discordâncias, evidenciado pelos cálculos baseados nos dados obtidos através difração de raios-X para cobre e prata. Uma quantidade maior de defeitos implica em maiores dureza e limites de escoamento e resistência, mas menor alongamento. Houve indícios da influência da energia de falha de empilhamento (EFE) no processo, avaliando-se a dureza e as propriedades obtidas através dos ensaios de tração dos materiais. A dureza de todos tende a cair quando mantidos em TA após a laminação criogênica e observou-se uma maior queda de dureza para a prata, que tem baixa EFE e uma menor queda de dureza para o alumínio, que tem elevada EFE. Há indicativos de que a laminação criogênica é mais vantajosa para metais de baixa EFE após envelhecimento em TA, visto que a prata apresentou um aumento simultâneo de limite de resistência de aproximadamente 53% e um ganho de 29% de alongamento quando comparado à mesma laminada em TA. O aumento de alongamento da prata pode ser associado à recristalização estática da mesma, como pode ser evidenciado comparando-se os gráficos de tração da prata após envelhecimento com a prata recristalizada. O cobre, por sua vez, apresentou um aumento de 15% do limite de resistência e apenas 5% de alongamento, enquanto o alumínio apresentou redução tanto do limite de resistência quanto de alongamento.

Estudou-se a cinética das transformações de fase em resfriamento contínuo e em tratamentos isotérmicos de cinco ligas de aços TRIP microligados com Nb, contendo teores variáveis de Mn e Si, através de ensaios dilatométricos, de caracterização morfológica dos produtos de transformação e de cálculos termodinâmicos e simulações numéricas usando os programas Thermocalc ® e Dictra®. Foram determinados os diagramas RC para a transformação da austenita, e foi estudada a influência da precipitação de ferrita pró-eutetóide e de bainita na fração volumétrica de austenita retida. Através dos diagramas de resfriamento contínuo foi possível delimitar a extensão do campo intercrítico dos cinco aços analisados, com determinação da janela de resfriamento e seus intervalos de temperaturas. Isso permitiu projetar os ciclos de resfriamento controlado a serem aplicados durante o processamento termomecânico dos Aços TRIP-D, TRIP-E e TRIP-H. Os cálculos pelo modelo numérico de redistribuição de carbono e de elementos substitucionais na interface ferrita/austenita, bem como as medidas de microanálise química por WDS e EDS permitiram verificar que a taxa de crescimento da ferrita pró-eutetóide é controlada pela difusão do carbono na austenita. Para tempos curtos de tratamento, o modelo de crescimento que melhor se ajusta é o do equilíbrio local com partição negligível de soluto. Verificou-se através de tratamentos isotérmicos no campo bainítico, que o silício atrasa a precipitação de carbonetos durante a reação bainítica, o que justifica o aumento da estabilidade da austenita retida no aço de maior Si (TRIP-H), quando comparado com o aço de menor Si (TRIP-E). Baseado nos resultados dos estudos das transformações de fase por resfriamento contínuo foram selecionadas as ligas TRIP-D, TRIP-E e TRIP-H, para simular dois esquemas de laminação controlada por meio de ensaios de torção a quente. Nesses ensaios foram variados o grau de deformação e a temperatura de acabamento, de modo a estudar os efeitos dos parâmetros de deformação mecânica na fração transformada dos diferentes constituintes microestruturais, e em particular na fração volumétrica de austenita retida. O primeiro ensaio refere-se à laminação controlada por recristalização estática (LCRE) e o segundo à laminação convencional (LCC), com temperatura de acabamento de 1030°C e 850°C, respectivamente. O resfriamento consistiu em dois tratamentos isotérmicos consecutivos: o primeiro no campo intercrítico (austenita + ferrita), e o segundo no campo bainítico. O aumento do grau de deformação na simulação por torção a quente da laminação controlada por recristalização estática, levou a um aumento da porcentagem de austenita retida obtida durante o resfriamento controlado (de 9 a 14,0 %). O acúmulo de energia de deformação abaixo da TNR na simulação do processo de laminação controlada convencional provocou uma diminuição da fração volumétrica de austenita retida bem como da concentração de carbono contido nela. Os perfis de Mn e C obtidos a partir de análises químicas com EDS e WDS em amostras do aço TRIP-E, deformadas com deformação total de 2,1 e deformação total de 2,8, mostram a contribuição do refinamento de grão para a difusão destes elementos na frente da interface ferrita/austenita, durante a precipitação de ferrita pró-eutetóide. / The phase transformation kinetics of five Nb microalloyed Si-Mn TRIP steels was studied under continuous cooling and isothermal treatments, using dilatometric techniques, morphologic characterization, Thermocalc computational thermodynamics and Dictra numerical simulation. WDS and EDS X-ray microanalysis and Dictra numerical modeling of C, Mn and Si distribution during transformation showed that the reaction is carbon diffusion controlled and growth occurs under local equilibrium with negligible partition. CCT diagrams for austenite transformation were determined and the effect of the amount of proeutectoid ferrite and bainite precipitation on the volume fraction of retained austenite was also estimated. The CCT diagrams allowed determining the boundaries of the critical zone and the processing window to obtain bainite plus austenite microstructures. Based on this information cooling cycles were selected to perform thermomechanical treatments. Three TRIP steels were selected to simulate, in a hot torsion testing machine, two different controlled rolling sequences: Recrystallization Controlled Rolling and Conventional Controlled Rolling. The influence of the degree of deformation and the finishing temperature on the amount of retained austenite was studied. After rolling the cooling cycle comprised two isothermal treatments, one in the austenite + ferrite field and the other in the bainitic field. Increasing the strain during simulation of Recrystallization Controlled Rolling led to an increase in the volume fraction of retained austenite to the range 9 to 14 %. The energy stored during simulation bellow TNR of the Conventional Controlled Rolling led to a decrease in the volume fraction and in the carbon content of retained austenite. The Mn and C contents measured by EDS and WDS analysis of TRIP-E steel, showed that grain refinement due to recrystallization contributes to diffusion of these elements in front of the ferrite/austenite interface during precipitation.

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-16T14:34:16Z No. of bitstreams: 1 ZANCHETTA_Bianca_2017.pdf: 6817373 bytes, checksum: 19faa9d0aa5279e71d08211f9d262c35 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-16T14:34:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ZANCHETTA_Bianca_2017.pdf: 6817373 bytes, checksum: 19faa9d0aa5279e71d08211f9d262c35 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-16T14:34:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ZANCHETTA_Bianca_2017.pdf: 6817373 bytes, checksum: 19faa9d0aa5279e71d08211f9d262c35 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-16T14:34:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ZANCHETTA_Bianca_2017.pdf: 6817373 bytes, checksum: 19faa9d0aa5279e71d08211f9d262c35 (MD5) Previous issue date: 2017-04-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Aluminum sheets are produced by rolling followed by annealing. However when submitted to deep drawing earing appears, caused by the plastic anisotropy resulting from the production process. After annealing the main texture is cube {001} , that is recognized as being the cause of this heterogeneity during deep drawing. The literature shows that when shear stress is applied in the deformation process, it leads to texture changes. In this study asymmetric rolling (AR) was used as a technique to produce shear. The shear stress is introduced by the different velocities between the upper and bottom rolls and in this study this was achieved by using roll radius relations (r1/r2) of 1,5 and 2. Rolling reductions of 50% in thickness were applied to aluminum AA1050 sheets. The conventional rolling (CR) was compared to the asymmetric rolling (AR), at two different reduction rates: 5% and 10%. The crystallographic textures were obtained by xray diffraction. Finite element analysis, using the DEFORM software, was used to analyze the effective strain distribution throughout the thickness as well as its components: normal strain, shear strain and rigid body rotation. The samples were annealed in a furnace with 350°C for 05, 10, 15, 20 and 60 minutes. The microstructure was characterized by optical microscopy, electron back scatter diffraction and x-ray diffraction. The plastic anisotropy (Lankford Parameter) was measured by tensile experiments at three different sheet directions and by the Erichsen test. The deformed samples’ microstructure was analyzed at the surface near to the upper roll and at half of the thickness. For the CR the main components were brass (Bs) {011} , Goss (Gs) {011} and copper (Cu) {112} , with 8.8 intensity at the central layer, and 4.5 at the surface. For AR samples the was more random at the surface of the samples with 5% of reduction per pass, added to a component of rotation in the normal direction, what resulted in cube and rotated cube textures or near to these orientations, generating a type of fiber {100}//ND. The maximum intensities for the (r1/r2) of 1,5 and 2 were 3 and 4, respectively. For the samples with 10% of reduction per pass the rolled texture was still presented, with a more intense rotation in the transversal direction related to the rolling direction and shear texture components {100}//ND and . The maximum intensities were 3 and 3.5 , for the (r1/r2) of 1,5 and 2, respectively. In the center layer of the samples with 5% of reduction per pass for (r1/r2) of 1,5 and 2 showed a intensity of 5.26 and 6.56, respectively and the strongest shear texture was rotated Goss (C). (011)[0-1- 1] The samples with 10% reduction per pass showed the greatest reduction of intensity with 3.05 and 3.63, for the (r1/r2) of 1,5 and 2 respectively, and the highest intensity was related to rotate the Goss (011)[0-1-1] component. In the pole figures rotations around the transversal direction (TD) and the normal direction (ND) were observed. Using the finite element analysis the rotation around the TD and ND were quantified and its variation across the thickness were analyzed. The rigid body rotation is superposed to shear , which leads to the observed texture gradients. The rotation around TD is imposed by the velocity difference between top and bottom roll, whereas the ND rotation is imposed by the experimental configuration, which permit variation of the sample alignment at the roll mill entrance. This was stronger for the 5% reduction rate and more concentrated at the samples surface. After 05 minutes the annealed samples were already recrystallized , after 60 minutes the grain average size was 30µm, and hardness 21HV. The annealed texture for the CR sample showed the greatest concentration off Cube texture {001} and intensity of 8.08 times the random. For the AR samples with 5% reduction per pass the intensities for the (r1/r2) of 1,5 and 2 was 5.88 and 6.56, respectively, and for the 10% reduction per pass 2.96 and 2.85, respectively. The AR decreases the annealed texture. In the samples of 5% reduction per pass the most intense shear texture was rotated Goss, the 10% reduction per pass did not have a predominant component. The Lankford parameters showed less anisotropy for the annealed samples with 10% reduction per pass. Based on the values of anisotropy and hardening exponent for each sample, the Limiting Rate of Drawing was calculated. The AR got a superior values than the CR ones, indicating an improvement of the drawability. / Chapas de Alumínio são comumente produzidas por laminação seguida de recozimento. Entretanto, ao serem submetidas à estampagem profunda apresentam problemas de orelhamento, devido à anisotropia plástica. Durante o recozimento a textura predominante é a cubo {001} , esta textura é reconhecida como sendo a causadora da má estampabilidade. A literatura indica que é possível alterar a textura final aplicando cisalhamento durante o processamento do material, neste trabalho aplicamos a Laminação Assimétrica (LA) como forma de produzir cisalhamento sobre a chapa. Utilizando o alumínio AA1050 até atingir um total de 50% de redução em espessura, com relações de assimetria (LA) de (r1/r2) de 1,5 e 2 com 5% e 10% de redução por passe e Laminação Convencional (LC) com taxa de 10% de redução por passe. A deformação experimental foi comparada à simulação de elementos finitos utilizando o software DEFORM, e a distribuição de deformação equivalente foi analisada ao longo da espessura da chapa. As amostras passaram por recozimento em forno tipo MUFLA, a 350°C por 05, 10, 15, 20 e 60 minutos. As amostras deformadas foram caracterizadas por microscopia óptica e sua textura cristalográfica foi obtida por difração de raios-x. As amostras recozidas passaram por caracterização microestrutural por microscopia óptica, difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e difração de raios-x. A caracterização mecânica foi feita por ensaios de dureza, de tração e pelo ensaio de embutimento Erichsen. A microestrutura das amostras deformadas foi analisada próxima a superfície do rolo superior e no plano central a espessura. Para a LC foram encontradas concentrações maiores de Bs {011} , Gs {011} , Cu {112} , com intensidade máxima de 8,8 para o centro da chapa e de 4,5 na superfície. Para as amostras LA houve uma maior aleatoriedade das texturas tanto na superfície quanto no plano central. As amostras com 5% de redução por passe apresentaram as melhores reduções de intensidades máximas, somada a uma componente de rotação na direção normal (DN) da chapa, as intensidades máximas para (r1/r2) 1,5 e 2 foram de 3 e 4 respectivamente. Nas amostras de 10% de redução por passe ainda estavam presentes as componentes de laminação com uma rotação mais acentuada ao redor da direção transversal (DT) a direção de laminação as intensidades máximas foram de 3 e 3,5 para (r1/r2) 1,5 e 2 respectivamente. No centro da chapa as amostras de 5% de redução por passe para (r1/r2) 1,5 e 2 apresentam intensidades de 5,26 e 6,56 respectivamente e a textura de cisalhamento mais forte foi a Goss rodado (011) [0 1 1 ] (C). Já as amostras de 10% de redução apresentam as maiores reduções de intensidade com 3,05 e 3,63, para (r1/r2) 1,5 e 2 respectivamente, e uma proporção maior de intensidade Goss rodado (C). A simulação numérica foi utilizada para quantificar as rotações de corpo rígido impostas pela deformação, indicadas nas figuras de pólo pelas rotações ao redor da DN e da DT. Quanto às rotações ao redor da DT, para as reduções de 5% o cisalhamento se concentra na superfície e a rotação de corpo rígido é relativamente mais intensa no centro da amostra; nas reduções de 10% uma contribuição mais intensa tanto da rotação quanto do cisalhamento foi obtida. Quanto à rotação ao redor de DN ela foi mais intensa na superfície da chapa e para a redução de 5%. Após 05 minutos de tratamento as amostras já se encontravam recozidas atingindo um tamanho de grão médio de cerca de 30µm, e dureza em torno de 21HV. A textura de recozimento da amostra LC apresentou maiores concentrações das texturas cubo {001} e intensidade de 8,08. Para a LA com 5% de redução por passe as intensidades são máximas para r1/r2 1,5 e 2 foram 5,88 e 6,56, respectivamente, já para as com 10% de redução por passe, 2,96 e 2,85, respectivamente, apresentando a maior redução de concentração de texturas, assim como no material deformado. A LA promoveu, portanto a redução da intensidade de textura de recozimento Nas amostras de 5% de redução por passe a textura de cisalhamento mais intensa foi a Goss rodado, já para as amostras de 10% não houve uma componente predominante. O ensaio de tração nas três direções apresentou uma menor anisotropia para as amostras recozidas com 10% de redução por passe. Baseado nos valores de anisotropia e encruamento para cada amostra foi calculado a taxa de limite de embutimento, na qual as amostras LA obtiveram um valor superior a LC, indicando possuírem um melhor comportamento ao ensaio.

O presente trabalho teve como objetivo a caracterização mecânica, microestrutural e inspeção fratográfica do compósito de matriz de alumínio Al-1100 reforçado com partículas de carbeto de silício-SiC (40 μm) fabricados por meio de laminação acumulativa (ARB- do inglês Accumulative Roll Bonding), assim como, para efeito comparativo, foram estudados o Al-1100 processado por ARB sem adição de partículas e Al-1100 como recebido. Ensaio de desgaste microadesivo com esfera fixa e ensaio de tração unidirecional quase estático que foram realizados em amostras sem entalhes e em amostras contendo diferentes geometrias de entalhe. Microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura nos modos: elétrons secundários, elétrons retroespalhados, espectroscopia de energia dispersiva por raios-X e difração de elétrons retroespalhados, difração de raios-X e microtomografia computadorizada foram utilizados para caracterizar as amostras. Os resultados obtidos mostraram êxito da incorporação de partículas de SiC na matriz de Alumínio por meio do processo ARB. Houve ganhos relevantes na resistência máxima à tração, na rigidez e na deformação máxima no momento da ruptura, devido à incorporação de SiCp. Essas propriedades foram bastante influenciadas na presença de concentradores de tensão (entalhes). A resistência ao desgaste do compósito foi excepcionalmente incrementada comparativamente aos demais materiais. Todos os resultados foram corroborados pelas análises microetrutural e fratográficas. / The present study aims to characterize mechanical, microstructural and through fractographic inspection laminates Al-1100 aluminum matrix composite reinforced with silicon carbide particles, SiCp (40 μm), manufactured by accumulative roll bonding (ARB), as well as, for comparative effect, were studied Al-1100 processed by ARB without the addition of particles and Al-1100 received. Micro-adhesive wear test with fixed ball and test almost static unidirectional traction were performed on samples without scoring, and in samples containing different geometries notches. Optical microscopy, scanning electron microscopy modes: secondary electrons, backscattered electrons, energy dispersive X-ray and electron backscatter diffraction, X-ray diffraction and computed microtomography, these were used to characterize the samples. The results indicated successful incorporation of SiC particles in the aluminum matrix by ARB process. There have been significant gains in maximum tensile strength, stiffness and maximum deformation at the time of rupture, due to incorporation of SiCp. These properties were strongly influenced in the presence of stress concentrators (notches). The resistance of the composite wear was exceptionally increased compared to Al-1100 ARB. All results were corroborated by microstructural and fractographics analysis.