O trabalho aborda o desenvolvimento e implantação de um processo de recozimento conjugado com campo magnético induzido. Para este trabalho foi escolhido como material o FeSi, ABNT NM71-2000/ 35F 420M com GNO (Grão-Não-Orientado) devido ao baixo custo de obtenção das peças e também por ser um material de fácil aquisição no mercado. O processo tem como benefício minimizar as perdas magnéticas produzidas pelo corte convencional na borda das chapas elétricas. Para realizar o processo o sistema é composto de um forno, enrolamento de indução e fonte de alimentação. Os parâmetros utilizados no tratamento térmico situam-se na faixa de temperatura de aquecimento até 910ºC e uma indução magnética mínima na faixa de 80 até aproximadamente 1,5 T. Para melhorar as propriedades magnéticas de forma contundente na região deformada buscou-se através do recozimento conjugado com campo induzido um alinhamento dos domínios, ou seja, uma ordenação dos “spins” que juntamente com a elevação de temperatura tenderam a ter um mesmo sentido, facilitando de maneira significativa à passagem do fluxo magnético, propriedade importante para o desempenho dos núcleos das máquinas elétricas. Para avaliar o desempenho do processo, chapas do mesmo material foram cortadas por eletroerosão a fio, onde o perfil do corte permitiu um fluxo magnético uniforme e constante. O efeito do processo de recozimento com indução de campo magnético foi medido conforme determina a norma, ou seja, utilizando o “Quadro de Epstein” para chapas elétricas. Os resultados foram correlacionados com os dados obtidos a partir do uso do ferro-silício, ABNT NM71-2000/35F 420M, com as mesmas condições de uso e testes de laboratório. Do ponto de vista científico, uma das contribuições deste trabalho, está na influência da indução de campo magnético durante o tratamento térmico das amostras, pois é possível verificar um ganho nas propriedades magnéticas apresentadas. Este trabalho permite afirmar que é possível desenvolver e melhorar as propriedades magnéticas em ferro silício com alto desempenho e também sugerir que outras aplicações, onde seja necessário aumento do desempenho magnético, este processo possa ser aplicado. / This work presents and discusses the development and application of an annealing process together with the induced magnetic field. For this study development, the chosen material is the iron silicon, ABNT NM71-2000/ 35F 420M, due to the low trading costs and eases of purchase on the market. The process has the benefit of minimizing magnetic losses produced by conventional cutting the edge of the hot plates. To carry out the process system consists of a furnace, induction coil and power supply. The parameters used in the heat treatment are in the range of heating temperature to 910 ° C and a minimum magnetic induction in the range of about 80 to 1.5 T. The challenge of this work was in the fact that structure changes in the silicon iron, allied to inclusions of non-magnetizable materials, modify for worse the performance of magnetic cores. To obtain a structure that the magnetic field could permeate, the silicon iron alloys were selected to eliminate, at most, the presence of non-magnetizable materials, and only then consider a heat treatment process with magnetic induction to make the material suitable for use in cores of electrical machines. To improve the magnetic properties, an alignment of dipoles of the material, through induced magnetic field during annealing was intended. Annealing with induced magnetic field was carried out, observing the performance of the initial magnetic permeability of the samples, and subsequently measured with field saturation equipment. The results were correlated with the obtained data from the use of the FeSi, ABNT NM71-2000/35F 420M, with the same conditions of use and laboratory tests. From the scientific point of view, one of the contributions of this work is the influence of induced magnetic field during the heat treatment of the samples, since it was possible to verify a significant gain in the magnetic properties of the cores electrical machines during the performance tests. As a result of this work, the possibility of using annealing with magnetic induction was presented as a way to increase the permeability of a material with high carbon content, in this particular case, the silicon iron. This work suggests that it is possible to develop and improve the magnetic properties of iron and silicon with high performance also suggest that other applications where necessary increase in magnetic performance, this process can be applied.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-20T20:07:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 195715.pdf: 927370 bytes, checksum: 5efaf42c8eea0fc4d772e8955acc4670 (MD5) / A introdução de nitrogênio em ligas ferríticas de Fe-Cr foi realizada em temperaturas acima de 900oC utilizando-se um plasma de uma descarga luminescente anormal (DLA) de corrente contínua pulsada. O ganho de massa, das amostras, em função do teor de cromo, da temperatura, da pressão parcial de nitrogênio (PN), da configuração da descarga e do tempo de tratamento foi medido durante o processo, encontrando-se um comportamento termodinâmico qualitativamente similar ao previsto teoricamente, considerando-se o processo de absorção de nitrogênio em fluxo gasoso. Um valor máximo no ganho de massa e um valor mínimo na potência da descarga são observados quando PN é variada, sob as mesmas condições de tempo e temperatura, o que estaria relacionado com a geração de íons energéticos adicionais na presença do hidrogênio e/ou com a queda da recombinação do nitrogênio (N) com as espécies absorvidas na superfície do catodo da descarga. A difusividade do nitrogênio nas ligas foi avaliada a 950oC, como função do teor de Cr, obtendo-se um valor para o coeficiente de difusão de 9,52x10-13 a 8,74x10-12 m2/s para teores de cromo entre 13 e 28%. Utilizando a análise estrutural por difração de raios X (DRX) observou-se a presença das fases austenítica do ferro e nitreto de cromo, na superfície das amostras as quais podem ser modificadas pela temperatura e tempo do processo. Sob a baixa pressão parcial de nitrogênio, nas temperaturas utilizadas, a formação do nitreto de cromo seria um atributo exclusivo da DLA quando comparada com os processos metalúrgicos convencionais. Como resultado da analise por microscopia eletrônica de varredura (MEV) pode-se destacar a identificação de uma microestrutura martensítica na liga com 13% Cr e uma estrutura similar à da perlita para as ligas com 18 e 23% Cr, além de precipitados de nitreto de cromo e austenita mais evidentes na liga com 28% Cr. Os ensaios de microdureza mostraram que a dureza aumenta levemente com o teor de cromo enquanto o perfil de microdureza se estreita. O ferro puro submetido às mesmas condições de processamento não apresenta qualquer mudança nas propriedades acima estudadas para as demais ligas, confirmando-se assim a importância do cromo na incorporação do nitrogênio nas ligas ferrosas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-21T23:08:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho teve por objetivo a caracterização microestrutural, química e medida de dureza de 10 ligas de distintas composições químicas, todas no estado bruto de fundição, vazadas em molde de areia, sendo cada liga pertencente, respectivamente a cada uma das 10 classes especificadas na Norma ASTM A 532, que trata de ferros fundidos brancos resistentes ao desgaste abrasivo. Foram determinadas, para cada uma das 10 ligas, a fração volumétrica de composto eutético, fração volumétrica de carbonetos, composição química de cada fase, coeficientes de partição de cada elemento, microdureza da matriz metálica e dos carbonetos, dureza e composição de cada liga. De modo geral constatou-se haver significativa diversidade de microestruturas entre as classes, embora todas sejam hipoeutéticas. As variações microestruturais dizem respeito ao carboneto (tipo, morfologia e quantidade) e a matriz presente no estado bruto de fusão (perlita, martensita, austenita, precipitados de carbonetos secundários ou mistura destes). O trabalho permitiu ao autor maior familiarização com a relação entre a composição química das ligas da norma ASTM A532 e as respectivas características microestruturais, assunto que é pouco sistematizado pela literatura.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T01:39:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T04:18:19Z : No. of bitstreams: 1 152300.pdf: 24228749 bytes, checksum: d1275842159e274596bafa4a50929d62 (MD5) / O objetivo do trabalho foi associar o comportamento mecânico estático do material à sua microestrutura e às condições de processamento. Como matéria prima para a fabricação das amostras utilizou-se pó de ferro atomizado Ancorsteel 1000B e pó de níquel carbonila. A pré-sinterização das pré-formas foi realizada nas temperaturas de 680oC, 880 oC, 950 oC e 1120 oC, por 30 minutos, em atmosfera de hidrogênio. Após a pré-sinterização as amostras foram forjadas a frio com 40% de deformação verdadeira, em recalque (upsetting), e sinterizadas (sinterização final) a 850 oC e 1120 oC, por 30 minutos. Os melhores resultados de propriedades mecânicas estáticas foram atingidos com pré-formas de ferro pré-sinterizadas a 880 oC e pré-formas da liga Fe + 3,5% Ni pré-sinterizadas a 680 oC, ou seja, nas temperaturas que conferem maior densificação no forjamento posterior. A recristalização que ocorre durante a sinterização final, após forjamento a frio, aumenta a cinética do processo. O percentual volumétrico de poros, o tamanho, a forma e a dimensão maior dos poros é variável conforme a região da peça e tipo de tensões sofridas durante o forjamento a frio, em cada região. Estas diferenças e seus efeitos devem, portanto, ser previstos no projeto de pré-formas, considerando as regiões mais solicitadas das peças em serviço.

A indústria coureiro-calçadista, durante o processamento de peles, produz resíduos que, por causa do método de curtimento empregado, têm cromo na sua composição química. O objetivo geral deste trabalho é mostrar que é possível a reutilização do metal contido nas cinzas oriundas da incineração de aparas de couro como matéria prima na produção da liga ferro-cromo, livrando o meio ambiente de um resíduo perigoso. Trata-se de um estudo para a elaboração de uma liga com as características similares às de uma ferro-liga ferro-cromo alto carbono (FeCrAC) comercial. Uma análise termodinâmica foi realizada simulando o processo de redução do óxido de cromo com o objetivo de fundamentar e de fornecer as condições para a condução de experimentos. Ao nível de laboratório, em estágio preliminar, foi demonstrado que é possível a reutilização do cromo contido nas cinzas da incineração de aparas de couro na produção de uma liga ferro-cromo. Neste caso obteve-se uma liga com 28 % de cromo e 7% de carbono com uma recuperação metalúrgica de cromo de 69%. / The leather and shoe industry, during the process of leather tanning, produces residues that, because of the method used, have chromium in its chemical composition. The general objective of this work is to show that the recycling of the contained metal is possible as raw material for the iron-chromium alloy production, exempting the environment of a dangerous residue. This study is aimed at the production of an alloy with the similar characteristics to those of the commercial ferroalloy HCFeCr. A thermodynamic analysis was carried through, simulating the process of reduction of chromium oxide, to base and give the conditions for the experiments. At the laboratory level, in preliminary stage, it was demonstrated that the reutilization of chromium contained in ashes of the incineration of leather shavings for the production of one commercial ferroalloy HCFeCr is possible. In this case, an alloy with 28% of chrome and 7% of carbon was obtained, with a metallurgical chrome yield of 69%.

A indústria do couro produz cerca de 62% de todo o resíduo Classe I (perigoso) do Estado do Rio Grande do Sul. A periculosidade destes resíduos está associada à presença de cromo trivalente, utilizado como curtente na produção de couros wet-blue. A opção mais utilizada pelas empresas do setor é dispor seus resíduos em aterros, o que apresenta vários inconvenientes. Como alternativa, o tratamento térmico destes resíduos vem sendo pesquisado. O projeto desenvolvido pelo Laboratório de Processamento de Resíduos da Universidade Federal do Rio Grande do Sul conduziu a implantação de uma planta piloto de incineração, com capacidade nominal de processar 100 Kg/h deste resíduo. As cinzas geradas apresentam teores de 50 a 62% de Cr2O3, maiores que o próprio minério de cromo, a cromita. Este trabalho tem o objetivo de estudar a recuperação do cromo contido nas cinzas de resíduos de couro para a produção de ligas ferrocromo de alto teor de carbono (Fe-Cr-AC) através da redução carbotérmica do óxido de cromo. Também foi estudado um processo de lixiviação da liga Fe-Cr-AC com solução de ácido sulfúrico para formação de sulfato de cromo III, que pode ser utilizado como agente curtente. A cinza foi caracterizada através de análise química do cromo, análise do teor de hidrocarbonetos, espectrometria de fluorescência de raios X (FRX) e difração de raios X. Os experimentos de redução carbotérmica foram conduzidos em cadinhos de alumina a 1600°C e 1 atm mantidos em ambiente inerte durante 2 horas. Foram investigados os efeitos da basicidade da escória (B), razão entre escorificantes (CaO+SiO2) e cinza (ROX), a quantidade de carbono utilizada (RR), bem como a utilização do aplicativo da termodinâmica computacional FactSage para predição dos resultados experimentais. A carga reacional foi composta pelas cinzas, cal, sílica, grafite e ferro metálico. Na etapa de lixiviação da liga com ácido sulfúrico (H2SO4) foi utilizada uma amostra de Fe-Cr-AC comercial. Foram investigadas as variáveis, concentração de H2SO4 na solução de lixiviação, tempo de reação e temperatura para ajuste de um modelo de superfície de resposta quadrático, através de um projeto Box-Benhken. As adições de ácido perclórico e sulfato de amônio na reação, de forma individual, também foram investigadas. O teor de cromo nas cinzas é de 62,3% em massa de Cr2O3, determinado por análise química e por FRX. Os demais óxidos majoritários na amostra foram: SiO2, TiO2, Al2O3, CaO, P2O5 e Fe2O3. A presença dos óxidos Cr2O3 e SiO2 foi confirmada com análise de difração de raios X. Nos experimentos de redução carbotérmica planejados com o auxilio de simulações termodinâmicas computacionais de equilíbrio do sistema, onde foram ajustados os parâmetros experimentais ROX e RR, se obtiveram os melhores resultados. Uma conversão máxima do óxido de cromo a cromo metálico de 96% foi obtida com RR=16% de excesso em relação à estequiometria, ROX= 0,72 g de SiO2+CaO/g de cinza e B=1 g de CaO/g de SiO2. O software FactSage, através de seus bancos de dados (FToxid compostos e soluções e FACT53), correlacionou de forma adequada os dados experimentais considerando um sistema contendo todos os compostos presentes na cinza. O processo de lixiviação da liga Fe-Cr-AC apresentou 100% de conversão do cromo presente na liga metálica a cromo solúvel no licor de lixiviação com solução de 60% em massa de ácido sulfúrico, 3h de reação e 148°C. Este resultado foi obtido através da maximização da superfície de resposta obtida com o ajuste por mínimos quadrados da conversão de cromo, onde o modelo para a conversão de ferro previu 83,5%. A adição de ácido perclório diminuiu a conversão devido à formação de sulfatos anidros precipitados. O sulfato de amônio melhorou a solubilização do sulfato de cromo III na fase líquida, podendo ser utilizado visando uma conversão total em condições mais brandas. / In Rio Grande do Sul, state of Brazil, the footwear and leather industrial wastes corresponding of 62% of dangerous waste. The presences of trivalent chromium in wet-blue leather production waste give this danger propriety. Majority of these wastes are disposed of in landfills, but this practice is an ambiental problematic question. The thermal treatment of these wastes has been researched for this problem. The Project developed by Wastes Prossessment Laboratory (LPR, in Portuguese) of Federal University of Rio Grande do Sul to culminate an implementation of a wastes incineration pilot plant with sequenced fixed bed gasifier and combustion technology. The capacity of the plant is 100Kg/h. The ashes generated in this process contain 50-62% of Cr2O3 - greater then chromite. The present work objectives the study of the chromium recovery contained in the leather ash for high-carbon ferrochromium production (Fe-Cr-AC) by carbothermal reduction of chromium oxide. Yet have been studied a leach process of Fe-Cr-AC alloy with sulfuric acid solution for formation trivalent chromium sulfate, that can be used as a tanning salt agent. A representative ash sampling from pilot plant gasifier reactor had been analyzed and used in experimental carbothermal reduction. The ashes had been characterized by chromium chemical analysis, hydrocarbon content determination, X-ray fluorescence spectrometry (FRX) and X-ray diffraction. The carbothermal reduction experiments were conducted on alumina crucible in an inert atmosphere of 1600°C and 1atm furnace for two hours. Investigations have been carried for slag basicity (B), CaO+SiO2 and ashes ratio (ROX), carbon content utilization (RR) and validation of FactSage chemical thermodynamic equilibrium software tool for prediction of experimental results. The reaction moisture contains ash, lime, silica, graphite and metallic iron. In the experimental sulfuric acid alloy lixiviation step a commercial Fe-Cr-AC was applied. The H2SO4 concentration in lixiviation solution, time and temperature of reaction parameters were modeled in quadratic response surface with Box-Benhken experimental design. The each effect of perchloric acid and ammonium sulfate addition in the reaction were investigated. The chemical and FRX analysis of chromium in ashes, determined concentration of 62,3% in mass of Cr2O3. The others majoritary oxides in sample are: SiO2, TiO2, Al2O3, CaO, P2O5 and Fe2O3. The X-ray diffraction spectrometry analysis confirms presence of Cr2O3 and SiO2 oxides. Greater results of carbothermal reduction experiments were obtained with computational thermodynamic equilibrium simulations by adjust of ROX and RR parameters. The maximum chromium conversion experimentally obtained was 96%, obtained by RR=16% of carbon excess estequiometric value, ROX=0,72g of SiO2+CaO/g of ash and B=1 g of CaO/g of SiO2 ratios. The FactSage tool with FACT53 and FToxid compounds and solutions databases, correlated the experimental data with relatively good precision in a system containing all compounds in the ash. The Fe-Cr-AC alloy lixiviation process presents 100% of chromium conversion for chromium sulfate soluble in 60% of sulfuric acid mass lixiviation solution, 3h of reaction and 148°C for temperature. The result was obtained by maximization of surface response granted by quadratic model adjusted with least square. In this condition Fe conversion is 83,5% by response of surface quadratic least squared model. The addition of perchloric acid reduced the conversion attributed by formation of precipitated anhydrous sulphates. A best result for solubilization of chromium was the utilizations of ammonium sulphate - total conversion at lower conditions are possible.

A resistividade elétrica de ligas CoFe, onde a concen tração de ferro varia de 0 a 10 at%, foi medida no intervalo de temperatura entre 4°K e 300°K. Os resultados permitiram separar as ligas em diluídas e concentradas. Para as ligas diluídas interpretou-se os desvios da regra de Matthiessen em termos de um modelo de condução por duas bandas acopladas. Nas amostras concentradas, os efeitos de transições de fase estruturais tornam a resistividade elétrica em função complicada da temperatura e da concentração. / The electric resistivity measurements on CoFe alloys have been performed as a function of temperature in the interval 4 < T < 300°K, and iron concentration 0 < c < 10 at%. The deviations from Matthiessen's rule for up to 4 at% Fe was possible to interpret in terras of a coupled two band conduction model. The electric resistivity of the high iron concentration alloys (c > 4 at% Fe) has been proved to be an involved function of the temperature and concentration, due to phase transition effects.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6755.pdf: 7447170 bytes, checksum: 8d5fb11251a7f6c0476faf234c8328af (MD5) Previous issue date: 2015-10-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / The use of amorphous metals becomes a large market in the industry of micro-components and/or milimetric machine parts, presenting excellent magnetic and mechanical properties and high glass forming ability such as the recent developed iron based alloys in the [(FexCo1-x)0.75B0.2Si0.05]96Nb4 compositions, where x = 0.1-0.5 at.%. Wherever, these properties are reached when this material is processed by techniques that impose and maintain higher cooling rates (103-106 K/s), limiting factors in order to obtain amorphous parts with centimeters in dimension. In this study, the Fe43.2Co28.8B19.2Si4.8Nb4 alloy was processed by spray forming as an alternative route to obtain amorphous deposits with large sizes. The study conducted depositions onto rotating copper rollers generating a co-lamination condition, producing larger ribbons. In a second step, depositions in industrial scale were performed using preheated cylindrical and flat substrates moving longitudinally at various speeds, producing deposits with different thickness. In a third deposition, subsequent layers were deposited due the came and back longitudinal movement of the cylindrical substrate. The microstructure of all materials were evaluated by optical and scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, and X-ray diffraction. The powders of all experiments and the spray-co-laminated ribbons presented fully amorphous microstructure. The first and second deposits exhibited a 1 to 2.5 mm thickness amorphous layer formed in direct contact with the substrate. The median/central regions (10 to 15 mm thickness) presented a mix of crystalline and amorphous phases or fully crystalline microstructure depending the thickness of the deposit. The third deposit was formed by ~10 layers with ~2 mm thickness each presenting fully amorphous or a mix of crystalline and amorphous phases. These results suggesting that this process is a promising potential for the production of amorphous alloys in large volumes and sizes, expanding the use of these materials. / O uso de metais amorfos tornou-se um grande Mercado na indústria de micro-componentes e/ou peças milimétricas apresentando excelentes propriedades magnéticas e mecânicas e alta tendência de formação de fase amorfa como a recém desenvolvida liga amorfizável a base de ferro com composição [(FexCo1-x)0.75B0.2Si0.05]96Nb4, x = 0.1-0.5 at.%. No entanto, essas propriedades são atingidas quando esse material é processado por técnicas que impõe e mantém altas taxas de resfriamento (103-106 K/s), fatores limitantes para obtenção de peças amorfas com dimensão de centímetros. Nesse estudo a liga Fe43.2Co28.8B19.2Si4.8Nb4 foi processada por conformação por spray como uma rota alternativa para obtenção de depósitos de grandes dimensões. O estudo conduziu deposições sobre rolos de cobre rotativos, gerando uma condição de co-laminação produzindo grandes fitas. Em uma segunda etapa, foram realizadas deposições em escala industrial usando substratos cilíndricos e planos pré-aquecidos movendo-se longitudinalmente em várias velocidades, produzindo depósitos com diferentes espessuras. Em uma terceira deposição, camadas subseqüentes foram depositadas devido ao movimento de ida e vinda do substrato cilíndrico. As microestruturas de todos os materiais obtidos foram avaliadas por microscopia ótica e eletrônica de varredura, calorimetria diferencial de varredura e difração de Raios-X. Os pós de todos os experimentos e as fitas obtidas por co-laminação apresentaram microestrutura totalmente amorfa. O primeiro e segundo depósitos exibiram uma camada amorfa de 1- 2,5 mm de espessura formada em contato direto com o substrato. As regiões média/central dos depósitos apresentaram uma mistura de fases cristalinas e amorfa ou fases totalmente cristalinas dependendo da espessura do depósito. O terceiro depósito foi formado por ~10 camadas com ~2 mm de espessura cada apresentando microestrutura totalmente amorfa ou uma mistura de fases cristalinas e amorfa. Esses resultados sugerem que esse processo apresenta-se como um potencial promissor para a produção desse tipo de liga em grandes volumes e tamanhos, expandindo o uso desses materiais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2915.pdf: 6861793 bytes, checksum: 76539b54569a8fd74709e00486c01bab (MD5) Previous issue date: 2009-12-17 / Universidade Federal de Minas Gerais / Aiming at the improvement of the wear resistance of a glass former composition, the Fe66B30Nb4, the alloy was modified with the addition of Ti, resulting in the theoretical compositions: Fe63B29Nb4Ti4 (SF1) and Fe65B30Nb4Ti1 (SF2). These compositions were spray formed from the melts into two small deposits each one with different set of processing parameters. The crystalline microstructures obtained were characterized by optical microscopy, SEM/EDS, XRD, DSC and chemical analysis of Nb, Ti (by optical spectroscopy) and N (by thermal conductivity). Also, a melt spun ribbon was produced with the Fe65B30Nb4Ti1 alloy. This procedure provided some information about metastable phases which could form in the deposits: borides, sub-borides and amorphous phase. Finally, several hardness and DSRW wear tests were conducted. Materials weight losses were discussed in comparison to high chromium white cast iron. The spray formed deposit of Fe65B30Nb4Ti1, produced with the SF2 parameters set up, presented 51% less mass loss when comparing with high chromium white cast iron. The rapidly cooled Fe63B29Nb4Ti4 alloy presented a worse wear resistance result than the slowly cooled Fe65B30Nb4Ti1 alloy. Some factors which could have influenced these results were discussed. / Buscando-se um material mais resistente ao desgaste a liga Fe66B30Nb4, normalmente utilizada para formacao de vidros metalicos, foi modificada com a adicao de 1 e 4 % at. de Ti resultando nas composicoes teoricas Fe65B30Nb4Ti1 e Fe63B29Nb4Ti4 , denominadas CS2 e CS1, respectivamente. Cada uma destas composicoes foi processada por conformacao por spray com parametros diferentes, resultando em dois depositos cristalinos com graus teoricos de resfriamento e microestruturas diferenciados. A microestrutura destes depositos foi estudada por microscopia otica, MEV/EDS, DRX, DSC e foi feita analise quimica de Nb e Ti por espectrometria otica e N por termocondutividade. Por melt spinning foi fabricada uma fita da liga Fe65B30Nb4Ti1, a mesma usada na CS2, que forneceu informacoes sobre as fases metaestaveis possiveis: boretos, sub-boretos e fase amorfa. Tambem foram realizados ensaios de dureza e desgaste roda de borracha (DSRW), conforme a norma ASTM G 65, nos materiais obtidos por conformacao por spray. Na condicao de supostamente menor resfriamento a resistencia ao desgaste do material resultante da CS2, a liga Fe65B30Nb4Ti1, foi superior por um fator multiplicativo proximo de 2 em relacao ao ferro fundido branco alto cromo. Processada em condicoes, em que como esperado, resultaram em maior refinamento microestrutural a liga da CS1 Fe63B29Nb4Ti4 apresentou comportamento bastante inferior ao material da CS2, liga Fe65B30Nb4Ti1. Alguns fatores que podem ter influenciado estes resultados sao discutidos.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-14T12:22:44Z No. of bitstreams: 1 DissFAL.pdf: 8430624 bytes, checksum: 8da77433ac34b1f5a8c3c1f8b736119c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:43:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFAL.pdf: 8430624 bytes, checksum: 8da77433ac34b1f5a8c3c1f8b736119c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:44:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFAL.pdf: 8430624 bytes, checksum: 8da77433ac34b1f5a8c3c1f8b736119c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:45:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFAL.pdf: 8430624 bytes, checksum: 8da77433ac34b1f5a8c3c1f8b736119c (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / Não recebi financiamento / The amorphizable ferrous alloys and/or nanocrystalline ones have high hardness properties and wear resistance which are important technologically. Rapid solidification process with cooling rate between 102 - 106 K/s leads to high hardness properties and wear resistance. The objective of this work is the study and the characterization of microstructure and hardness of white cast iron and nodular gray by rapid solidification, exploring techniques that impose different cooling rates, with different additions of Boron and addition or not of Niobium. The alloys were processed by Discovery® Plasma and melt-spinning, namely: (Fe65Cr17Mo2C14Si2)100-xBx (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 and (Fe75Nb6C10Si4)100-xBx (at%). The characterization was made by X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and Vickers microhardness (HV). The (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 (at%) alloy was selected to spray forming and laser cladding processes obtaining deposit and overspray powders into different particle size from 20 μm and more than 180 μm. The alloys were copper mold cast resulting in plate samples with thickness of 1.0 and 2.0 mm. The cast iron plate microhardness, without Boron and Niobium, showed around 650 HV and about 1400 HV after the addition of 12 at% of Boron. The (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 (at%) alloy has nanocrystalline microstructure after spray forming in the deposit and overspray powders and Vickers microhardness value of about 1040 HV in the deposit. For these alloys it was required high cooling rates of about 106 K/s to obtain amorphous phase by melt-spinning process. The laser cladding process used overspray powders to produce coatings with microhardness up to around 1300 HV. It was possible using power 200 W, in slower scanning travel speeds (6.7 or 10.0 mm/s). The laser cladding process presented good perspectives of application in order to produce wear abrasion and corrosion resistant coatings. / Ligas ferrosas amorfizáveis e/ou nanocristalinas apresentam propriedades como alta dureza e resistência ao desgaste, o que as torna interessantes tecnologicamente, A via de processamento por solidificação rápida, com taxas de resfriamento entre 102 – 106 K/s garante esta alta dureza e resistência ao desgaste. O objetivo do presente trabalho é o estudo e caracterização da microestrutura e microdureza do ferro fundido branco e cinzento nodular através da solidificação rápida, explorando técnicas de solidificação rápida sob diferentes taxas de resfriamento, diferentes teores de boro e adição ou não de nióbio. As ligas foram processadas via Discovery® Plasma e melt-spinning, sendo elas: (Fe65Cr17Mo2C14Si2)100-xBx, (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 e (Fe75Nb6C10Si4)100-xBx. A caracterização foi feita por difração de raios-X, calorimetria diferencial de varredura, microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, além de microdureza Vickers. Selecionou-se para a conformação por spray e Laser Cladding a liga (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4, obtendo depósito e pós overspray em diferentes granulometria, a partir de 20 μm e superior a 180 μm. A fundição em coquilha de cobre na forma de chapas com espessuras de 1,0 e 2,0 mm apresentaram aumento na microdureza de aproximadamente 650 HV, sem Boro, para aproximadamente 1400 HV, com adição de 12%at. boro. A conformação por spray da liga (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 (%at.) apresentou microestrutura nanocristalina no depósito e no pó overspray e valor de microdureza Vickers de aproximadamente 1040 HV no depósito por spray. Para as ligas estudadas foram necessárias altas taxas de resfriamento, impostas por melt-spinning, aproximadamente 106 K/s, para obtenção de fase amorfa. O processamento através de laser cladding a partir do pó overspray levou à microdureza Vickers de 1300 HV, aproximadamente, com potência Laser de 200 W utilizando menores velocidades de varredura, notadamente 6,7 ou 10,0 mm/s, mostrando boas perspectivas de aplicações como recobrimentos resistentes ao desgaste e corrosão através laser cladding.