NUNES, C. S. Aços Maraging classe 350 e 250 como metal de solda nas juntas dissimilares usadas na indústria do petróleo. 2015. 136 f. Tese (Doutorado em Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-08-08T12:47:08Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_csnunes.pdf: 9577381 bytes, checksum: 191472bf6214cf0f9c76578ce702a88f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-08-10T17:33:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_csnunes.pdf: 9577381 bytes, checksum: 191472bf6214cf0f9c76578ce702a88f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T17:33:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_csnunes.pdf: 9577381 bytes, checksum: 191472bf6214cf0f9c76578ce702a88f (MD5) Previous issue date: 2015-04-30 / The welding of dissimilar joints is very common in systems used in oil exploration and production in deep waters. Commonly involves welding low carbon steel pipes with other pipes, valves, pumps, all made of alloy steel. It has been used in these welding Inconel electrodes, however, is made a buttering process with carbon steel electrode in low alloy steel side. An alternative technique to reduce the residual stresses and thereby eliminate the post-welding heat treatment is the use of a welding filler metal that during the cooling process undergo a martensitic transformation to a relatively low temperature, so that the resulting deformation processing offset the contraction that occurs as a result of the cooling process. The aim of this study was to evaluate the application of Maraging steels 250 and 350 in typical dissimilates joints of the oil industry. The tests were performed on joints of ASTM steels A516 grade 70, ASTM A36, AISI 4130 and AISI 8630M welded with and without buttering with steel filler materials maraging 250 and 350, nickel alloy Inconel 625 (AWS ERNiCrMo-3) and low carbon steel (AWS ER80S-D2 electrode) without heat treatment after welding (PWHT). For the joints were evaluated residual stress profiles, hardness, microstructure, tensile strength and impact energy absorbed. The welded joint with maraging 250 showed higher intensity of compressive residual stresses compared to the joint buttery with low carbon steel electrode (ER80S-D2 AWS). The use of maraging 350 as buttering material positively influenced the base metal interface (AISI 8630M) / welding metal when compared to similar configuration, buttery with the electrode ER80S-D2 AWS (carbon steel), with lower levels of residual stresses. It was not noticed the effect of the joint with the deposit of 0.6 mm buttering maraging 350 on the residual stresses. In the the joints 250 and 350 maraging, the bonding zone, ZL, between the base metal and the weld metal, presented a composition gradient creating regions with different mechanical properties called partially dilute zone (ZPD). The higher the impact toughness of the dissimilar joint studied was in the interface region between the base metal and weld metal of the welded joint of 250 maraging presenting 46,1J compared to 21,6J the joint interface buttering maraging 350 steel. The result microhardness showed that the results were superior to the standards recommended by NACE MR0175 DNV RO and B401, however the materials were provided without PWHT. The sample with buttery maraging 350 presented microhardness values consistent with the expected value for the material. Tensile tests performed on specimens taken from the joints with maraging 250 and 350 met the acceptance criteria described by the ASME IV. The SEM of the fractured surface at the Charpy impact test images revelarm cleavage indications at the interface between the base metal and the weld metal in the welded joint of 350 maraging. / A soldagem de uniões dissimilares é muito comum em sistemas usados na exploração e produção de petróleo em águas profundas. Comumente, envolve soldagem de tubos de aço baixo carbono com outros tubos, válvulas e bombas feitos de aços ligados. Têm sido usado nestas soldagens eletrodos de Inconel, no entanto, é feito um processo de amanteigamento com eletrodo de aço carbono no lado do aço baixa liga. Uma técnica alternativa para reduzir as tensões residuais e consequentemente eliminar o tratamento térmico pós-soldagem é a utilização de um material de adição de solda que durante o processo de resfriamento passe por uma transformação martensítica numa temperatura relativamente baixa, de modo que a deformação resultante da transformação compense a contração que ocorre como resultado do processo de resfriamento. O objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicação de aços Maraging 250 e 350 na soldagem de juntas dissimilates típicas da indústria do petróleo. Os ensaios foram realizados em juntas dos aços ASTM A516 Grau 70, ASTM A36, AISI 4130 e AISI 8630M soldadas com e sem amanteigamento com os materiais de adição de aço Maraging 250 e 350, liga de níquel de Inconel 625 (AWS ERNiCrMo-3) e aço baixo carbono (eletrodo AWS ER80S-D2) sem tratamento térmico de pós-soldagem (TTPS). Para as juntas foram avaliados os perfis de tensões residuais, microdureza, microestrutura, resistência à tração e a energia absorvida ao impacto. A junta soldada com Maraging 250 apresentou maiores intensidades de tensões residuais compressivas comparada com a junta amanteigada com o eletrodo de aço baixo carbono (AWS ER80S-D2). A utilização do Maraging 350 como material de amanteigamento influenciou de forma positiva na interface metal base (AISI 8630M) / metal de solda quando comparado a junta de configuração similar, amanteigada com o eletrodo AWS ER80S-D2 (aço carbono), apresentando níveis de tensões residuais menores. Não foi percebido o efeito do amanteigamento na junta com 0,6 mm de depósito de Maraging 350 sobre as tensões residuais. Nas juntas com Maraging 250 e 350, na zona de ligação, ZL, entre o metal base e o metal de solda, apresentaram gradiente de composição criando regiões com diferente propriedades mecânica denominadas de zonas parcialmente diluídas (ZPD). A maior tenacidade ao impacto das juntas dissimilares estudadas foi na região de interface entre o metal base e metal de solda da junta soldada com Maraging 250, apresentando 46,1J comparado aos 21,6J da interface da junta com amanteigamento de aço Maraging 350. Os resultados de microdureza mostraram que os resultados obtidos foram superiores aos recomendados pelas normas NACE MR0175 e DNV RO B401, contudo os materiais se apresentavam na condição sem TTPS. A amostra amanteigada com Maraging 350 apresentou valores de microdureza coerentes com o valor esperado para o material. Os ensaios de tração realizados nos corpos de prova extraídos das juntas com Maraging 250 e 350 atenderam aos critérios de aceitação descrito pela ASME IV. As imagens de MEV das superfícies fraturadas pelo ensaio de impacto Charpy revelarm indícios de clivagem na interface entre o metal base e o metal de solda na junta soldada com Maraging 350.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:03:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345845.pdf: 13127141 bytes, checksum: 3f549d83cce52fc328bc3d0ca2474249 (MD5) Previous issue date: 2016 / A fusão seletiva a laser (FSL) é um dos processos de manufatura aditiva que permite fabricar peças metálicas de geometria complexa, sendo algumas destas impossíveis de obter por outros processos. Entretanto, por ser uma tecnologia relativamente nova, ainda há carência de estudos sobre as características microestruturais do material no estado como-fabricado e da sua resposta aos tratamentos térmicos de algumas ligas metálicas. Face a isto, para o presente trabalho foi selecionado como material de estudo um aço maraging do tipo C300. Foram realizadas nas amostras obtidas por FSL, tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento, em diversas temperaturas e tempos. Mediante o levantamento das curvas de envelhecimento (dureza versus tempo) foi possível determinar condições de tratamento térmico que possibilitaram aumentar a resistência mecânica em forma significativa. Um dos tratamentos indicados para aplicação em insertos e moldes de injeção, foi o envelhecimento a 510 ºC por tempos entre 1 a 2 h que, mesmo sem solubilização prévia, produz um aumento do limite de escoamento de 1.046 MPa na condição como-fabricado para 1.820 MPa em 1h. Entretanto, há uma redução sensível do alongamento total (de 15,6 para 6,6 %) e da energia absorvida no ensaio Charpy (de 37,9 para 13 J). A máxima dureza e resistência a tração, foi encontrada na amostra solubilizada a 817 ºC durante 1h e envelhecida a 440 ºC durante 10 h, apresentando 613 HV de dureza, 2.042 MPa de limite de resistência a tração, 2.005 MPa de limite de escoamento, com 4,6 % de alongamento até ruptura, e 10,5 J de energia absorvida ao impacto. Se for necessário aumentar a tenacidade e a resistência, é indicado realizar o envelhecimento a 600 ºC. Nesse caso, uma elevada tenacidade de 38,4 J foi conseguida, como resultado da formação de 35,13 % de austenita reversa, conforme medições realizadas por difração de raios-X (XRD). A análise da textura, realizada por EBSD, permitiu verificar que o material no estado como-fabricado apresenta uma elevada textura, mas ao ser submetido a solubilização a textura diminui consideravelmente, como resultado da recristalização. Na amostra envelhecida a 510 ºC durante 10 h, a fase austenítica apresentou um forte textura do tipo [001], e a martensita do tipo [101], indicando existir uma relação cristalográfica com paralelismo entre estes planos, sendo correspondente a orientação indicada por Pitsch [001]y ? [101]??.<br> / Abstract : Selective laser melting (SLM) is one of the additive manufacturing processes that allows the fabrication of metallic parts of complex geometry, to some that are impossible to obtain by other processes. However, because it is a relatively new technology, there is still a lack of studies on the microstructural characteristics of the material in the manufactured state and its response to the thermal treatments of some metal alloys. Considering this, for the present work a maraging steel type C300 was selected as study material. In the samples obtained by SLM, thermal treatments of solubilization and aging were carried out at different temperatures and times. By means of the aging curves (hardness versus time), it was possible to determine the thermal treatment conditions that allowed to increase the mechanical resistance in a significant way. One of the treatments indicated for application in inserts and injection molds was the aging at 510 ºC for times between 1 and 2 h which, even without previous solubilization, produces an increase of the flow limit of 1.046 MPa in the condition as-manufactured to 1.820 MPa in 1h. However, there is a significant reduction in total elongation (from 15,6 to 6,6%) and energy absorbed in the Charpy assay (from 37.9 to 13 J). The maximum hardness and tensile strength were found in the sample solubilized at 817 °C for 1h and aged at 440 °C for 10 h with 613 HV hardness, 2.042 MPa tensile strength limit, 2.005 MPa flow limit, 4,6% from elongation to rupture, and 10.5 J of energy absorbed at impact. If it is necessary to increase the toughness and strength, aging is indicated at 600 °C. In this case, a high tenacity of 38.4 J was achieved, as a result of the formation of 35.13% of reverse austenite, as measured by X-ray diffraction (XRD). The texture analysis, carried out by EBSD, allowed to verify that the material in the manufactured state has a high texture, but when subjected to solubilization the texture decreases considerably, as a result of the recrystallization. In the sample aged at 510 °C for 10 h, the austenitic phase presented a strong texture of type [001], and martensite of type [101], indicating a crystallographic relationship with parallelism between these planes, corresponding to the orientation indicated by Pitsch [001] and ? [101] a.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T13:08:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338223.pdf: 6331702 bytes, checksum: 075fbdd17c9b549656a64a1a28f177d4 (MD5) Previous issue date: 2015 / Os aços maraging são uma classe especial de aços com alta resistência e tenacidade. Apesar das suas excelentes propriedades, suas aplicações são limitadas devido ao seu alto custo de produção. Com o propósito de encontrar novos processos para melhorar as propriedades mecânicas deste aço, foram analisados os efeitos produzidos pelo forjamento a quente sobre a microestrutura, dureza e cinética de precipitação de um aço maraging C300. Para isto, corpos de prova prismáticos foram deformados sem lubrificação usando diferentes condições de forjamento, e depois foram analisados nas condições como forjado e envelhecido usando diferentes técnicas de caracterização, tais como: microscopia ótica, ensaios de dureza, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difração de raios X e dilatometria. Os resultados experimentais mostraram que se obteve um importante refinamento da largura dos blocos de martensita quando o forjamento produziu uma austenita não recristalizada ou parcialmente recristalizada. Adicionalmente, os espécimes nos quais a martensita foi produzida a partir de uma austenita não recristalizada apresentaram um endurecimento mais rápido e uma maior quantidade de austenita reversa do que as amostras restantes. Estes fatos sugerem que houve uma aceleração significativa nas reações de precipitação e de formação de austenita reversa nas amostras cuja martensita foi produzida a partir de austenita não recristalizada. Finalmente, se detectou um acréscimo da dureza no estado como forjado nas amostras deformadas a quente, cujo valor máximo foi de 8% nas condições de maior redução de altura. Este endurecimento foi reduzido durante o envelhecimento devido provavelmente à ação da recuperação da subestrutura da martensita.<br> / Abstract : Maraging steels are special steels with high strength and high toughness. Despite their desirable properties, their applications are limited due to their high production cost. In order to discover new processes that improve the mechanical properties of this alloy, the kinetical and microstructural changes induced by hot forging in a maraging C300 steel were analysed. Prismatic samples were deformed without lubrication using several forging conditions, and then were analysed in both the as forged and aged stages employing different techniques such as: optical microscopy, hardness testing, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction and dilatometry. The experimental results showed that an important refinement of the martensite block width was obtained when hot working produced either work-hardened or partially recrystallized austenite. In addition, the specimens in which the martensite phase was produced from a work-hardened austenite hardened faster in the early stages of precipitation than non-deformed ones. Besides, the amount of austenite in the former samples was higher than the one found in the latter. These two facts suggest that a significant acceleration of the precipitation and reverted austenite formation reactions might be taking place in the samples where hot forging produced a work-hardened austenite. Finally, an increase in hardness was observed in the hot worked samples, which maximum value was 8% in the most deformed specimens. This raise was partially eliminated during aging, probably due to the recovery of the martensite substructure.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:38:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 05580.pdf: 5974833 bytes, checksum: 186f4c952bed8c2c1e8b6f248587bbfc (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:38:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 05580.pdf: 5974833 bytes, checksum: 186f4c952bed8c2c1e8b6f248587bbfc (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Os aÃos maraging sÃo materiais de ultra-alta resistÃncia sendo composto principalmente por uma base quaternÃria Ni-Co-Mo-Ti que possuem excelente tenacidade aliada com alta resistÃncia mecÃnica sendo utilizadas na indÃstria bÃlica, nuclear, componentes aeronÃuticos, vasos de pressÃo atà indÃstria esportiva. Uma de suas importantes aplicaÃÃes à na utilizaÃÃo nos motores de histerese os quais necessitam de materiais com caracterÃsticas de materiais magneticamente macios e elevada resistÃncia mecÃnica. Foram realizados ensaios de microdueza para determinar propriedades mecÃnicas nas diversas condiÃÃes de tratamento de envelhecimento e meios de resfriamento. Com o objetivo de descobrir as fases presentes no material nas diversas condiÃÃes de tratamento foram realizadas ensaios por difraÃÃo de raios-X bem como analisar a macrotextura atravÃs de FDOC`s. A microtextura foi analisada atravÃs da tÃcnica de EBSD (Electron Backscatterig Diffraction) com o intuito de estudar a influÃncia da textura da austenita na martensita nas determinadas condiÃÃes de envelhecimento e meios de resfriamento. Esta dissertaÃÃo à de grande relevÃncia para o desenvolvimento de novos produtos utilizando aÃos maraging, pois determina as condiÃÃes que oferecem as propriedades mecÃnicas, bem como as fases e textura presentes no material nas condiÃÃes de tratamento requeridas. / Maraging steels are materials of ultra high strength mainly composed of a base quaternary Ni-Co-Mo-Ti which have excellent toughness combined with high mechanical strength being used in war industry, nuclear, aircraft components, pressure vessels up to the sports industry . One of its important applications is in use in hysteresis motors which require materials with characteristics of magnetically soft materials and high mechanical strength. Microdueza tests were performed to determine mechanical properties in different treatment conditions of aging and cooling media. In order to discover the phases present in the material conditions in the various treatment trials were performed by X-ray diffraction as well as analyze the macrotexture through FDOC `s. The microtexture was examined using the technique of EBSD (Electron Diffraction Backscatterig) in order to study the influence of the texture of the austenite in the martensite aging in certain conditions and means of cooling. This thesis is of great importance for the development of new products using maraging steel, because it determines the conditions that provide the mechanical properties as well as the phases and texture present in the material conditions of treatment required.

This diploma thesis describes the process of production of the cast by the lost-wax casting method. It includes the manufacturing of prototype models by additive technology, creation of ceramic shell molds. The work also includes an experimental part focused on the production of the selected parts by the method of the lost-wax casting and the comparison of this method with other types of production.

Wire-arc additive manufacturing (WAAM) is becoming increasingly common for large scale additive manufacturing (AM) applications because of its high deposition rate (2-3 kg/hr.). The rapid temperature changes and subsequent evolution of mechanical properties during AM can lead to large distortion and residual stresses. Finite element modeling of the AM process shows promise to minimize part distortion and residual stresses through improved path planning and process parameter optimization. However, accurate material properties of M250 before and after heat treatment are needed to properly characterize the property evolution from annealed to AM, to aged. Due to limited data on annealed M250, this research presents the mechanical response of solution annealed M250 maraging steel. Testing at temperatures up to 900 degrees Celsius and strain rates from quasi-static to 1 s-1 was performed to provide more representative mechanical properties for AM parts and provide a correlation between AM, aged, and annealed M250 maraging steel.

Neste trabalho estudou-se as propriedades obtidas em juntas soldadas pelo processo de soldagem a laser do tipo estado sólido de onda contínua guiado por fibra, e os resultados foram comparados com juntas soldadas pelo processo feixe de elétrons. O material utilizado foi o aço maraging 350 - ASTM A 538 Grade C. As soldas realizadas com o processo feixe de elétrons possuem um procedimento de soldagem aprovado. A junta selecionada para a elaboração do trabalho foi do tipo sobreposta com material de base de espessuras diferentes, respectivamente iguais a 1,00 e 0,78 mm. As juntas soldadas foram avaliadas por: ensaio de cisalhamento, dureza Vickers e caracterização microestrutural das diversas regiões das juntas soldadas. Foram realizadas análises por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura usando espectrometria de energia dispersiva (MEV/EDS). Foi realizado o teste de hipótese como técnica para a análise dos dados provenientes dos ensaios experimentais. Nas juntas soldadas com ambos processos não foi verificada a presença de descontinuidades, poros e depressões na superfície do cordão. Os resultados indicam que as condições usadas em ambos os processos de soldagem foram satisfatórias e possibilitaram a soldagem do aço maraging 350 atendendo aos requisitos necessários. / In this work, the welds made by a continuous wave diode pumped solid state laser guided by fiber were studied and the results were compared with welded joints of electron beam welding. The material used was maraging 350 steel ASTM A 538 Grade C. The welding process performed with electron beam welding has a approved welding procedure. The joint chosen for the preparation of the work was the lap joint type with different thicknesses base material respectively equal to 1,00 and 0,78 mm. The welded joints were evaluated by mechanical tests like shear test, Vickers hardness and microstructural characterization of the various regions of the welded joints. Analyzes were performed by optical microscopy and scanning electron microscopy using energy dispersive spectrometry (SEM/EDS). The hypothesis test technique was done for the analysis of data from experimental tests. For both welding process was not detected in the welded joints the presence of discontinuities, pores and depressions on the weld fillet surface. The results indicate that the conditions used for both welding process were satisfactory and allowed the welding of maraging 350 steel meeting necessary requirements.

Os aços maraging são aços de baixo teor de carbono com estrutura martensítica (CCC), que são endurecidos pela precipitação de fases intermetálicas. O objetivo deste trabalho é estudar as transformações de fases desses aços: precipitação, reversão da martensita para a austenita e transformação martensítica. Nesse trabalho, foram caracterizadas uma corrida de aço maraging da série 300 e três corridas da série 350, usando diversas técnicas complementares: microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura com análise dispersiva de energia, microdurômetro, difração de raios-X, ferritoscópio e dilatometria. Os resultados obtidos mostraram que as corridas com maiores teores de cobalto e titânio apresentaram maiores valores de microdureza nos estados solubilizado e envelhecido. Por outro lado, medidas dilatométricas mostraram que há uma influência significativa tanto da composição química, quanto da taxa de aquecimento nas reações de precipitação e reversão da martensita para a austenita. No entanto, a transformação martensítica mostrou-se dependente apenas da taxa de aquecimento. / Maraging steels are steels with a low carbon martensitic structure (BCC), which are hardened by precipitation of intermetallic phases. The aim of this work is to study the phase transformations of these steels: precipitation, martensite to austenite reversion and martensitic transformation. In this study, one cast of 300 grade and three casts of 350 grade were characterized using several complementary techniques: optical microscopy, scanning el ectron microscopy with energy dispersive analysis, microhardness, X-ray diffraction, ferritoscope and dilatometry. The results showed that the casts with higher concentrations of cobalt and titanium showed higher microhardness in the solution annealed and aged states. On the other hand, dilatometry measurements showed that there is a significant influence of both the chemical composition and the heating rate on the reactions of precipitation and reversion of martensite to austenite. However, the martensitic transformation was dependent solely on the heating rate.