MAGALHÃES, S. G. Avaliação do revestimento a base de liga de níquel em aço estrutural, empregando o metal de adição ERNiCrMo-3 através da soldagem MIG/MAG. 2008. 97 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T12:29:37Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_sgmagalhães.pdf: 6796878 bytes, checksum: c82071f9343873e0f6aa85450c77197f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-07T17:24:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_sgmagalhães.pdf: 6796878 bytes, checksum: c82071f9343873e0f6aa85450c77197f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-07T17:24:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_sgmagalhães.pdf: 6796878 bytes, checksum: c82071f9343873e0f6aa85450c77197f (MD5) Previous issue date: 2008-04-04 / The use of nickel alloy cladding components could be more frequently in petroleum industry. The crescent naphthenic corrosion and high molecular weight of national petroleum contribute for needs of materials with more resistance to corrosion, to temperature and to pressure. At this way, how part of systematic study, this work pretends to define operational range for adequate ERNiCrMo-3 weld overlay in structural steel with application of GMAW process, and to evaluate microstructural characteristics and mechanical properties in as welded and aging conditions. To realize the objective, were used an industrial robot, an electronic power source and an argon shielding gas for automated welding. To define the operational range, simple deposit welds and evaluation of superficial aspect, geometry and dilution were conducted. This step indicated that the welds in efficient current below 200 A showed high convexity and the variation of current for the calc of heat input is more significant for convexity and dilution of the weld than the variation of welding speed for the calc of same heat input. It was selected 290 A as welding current in two heat inputs (10 and 14 kJ/cm). The overlay at ASTM A 516 g60 steel was in simple layer, had overlap up to 40 pct between passes and had about 15 pct of dilution at the two heat inputs. The aging temperature employed was 600 oC for times of 100 and 300 hours. To metallurgical characterization was used: microhardness measures, optical microscope, scanning electron microscope, composition variations (EDAX), x-ray diffraction, electron backscatter diffraction and shear tests according ASTM A 265-03 standard specification. The microhardness and structures observed were, approximately, the same for the two heat inputs. Post aging HAZ showed absence of carbides. The dendritic structure had MC and Laves micro-phases in as welded condition and the aging provoked formation of secondary carbides, dissolution of primary carbides and formation of gama’’. As welded overlay microhardness was 240 HV and as welded HAZ was 190 HV. Aging HAZ was 120 HV and aging overlay was 290 HV for 100 h and 310 HV for 300 h. Only for aging conditions, were observed hard zones (800 HV) in interface of overlay, due to carbide concentration and aging of partially dilution zone, where the Fe favored the formation of gama’’. Despite the hardness differences of overlay, base metal and interface, were identified no cracks in metallographic analyses. The maximum shear strength was above of the specification requirement (140 MPa) in all conditions employed, the penetration shape (like finger) favored this result, and the aging provoked a gradual grow up in shear resistance. / O uso de componentes revestidos por ligas de níquel do sistema Ni-Cr-Mo em equipamentos da indústria do petróleo pode vir a ser mais freqüente, pois os aumentos no índice de acidez naftênica e no peso molecular do petróleo nacional requerem materiais mais resistentes à corrosão, temperatura e pressão. Desta forma, como parte de um estudo sistemático, este trabalho pretende definir faixas operacionais para revestir de forma adequada aço estrutural com o eletrodo ERNiCrMo-3, através da soldagem MIG/MAG, e avaliar características microestruturais e propriedades mecânicas de revestimentos na condição como soldados e envelhecidos. Para atingir o objetivo, foram realizadas soldagens automáticas com utilização de robô industrial, fonte eletrônica e argônio puro como gás de proteção. Para definição das faixas operacionais, as soldagens foram em simples deposição, com avaliação de aspecto superficial, geometria e diluição da solda. Nesta etapa, foi constatado que a solda apresenta alta convexidade em corrente eficaz abaixo de 200 A e a variação da corrente, para o cálculo da energia, influencia de forma mais significativa na convexidade e na diluição da solda, em comparação com a variação da velocidade de soldagem, para o cálculo das mesmas energias. Através dos testes preliminares, foi selecionada a corrente de 290 A em duas energias de soldagem (10 e 14 kJ/cm). O revestimento foi em única camada aplicada em aço ASTM A516 g60 de 12,7 mm de espessura, com sobreposição acima de 40 % e temperatura de interpasse abaixo de 100 oC. A diluição em ambas as energias ficou em torno de 15 %. O envelhecimento foi na temperatura de 600 oC por tempos de 100 e 300 horas. Para caracterização metalúrgica foram utilizados: perfis de microdureza, microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), energia dispersiva de raio X (EDX), difração de raio X, energia de elétrons retro-espalhados (EBSD) e ensaio de arrancamento, segundo norma ASTM A 265-03. Os perfis de microdureza e estruturas observadas foram semelhantes para ambas as energias de soldagem utilizadas. Após envelhecimento foi observado uma descarbonetação da ZAC-GG onde as ferritas passaram a não possuir segundas fases (carbonetos). A estrutura dendrítica do revestimento apresentou microfases do tipo MC e Laves na condição como soldada. Após o envelhecimento, houve formação de carbonetos secundários, dissolução de carbonetos primários e formação de fase gama’’. Os perfis de dureza indicaram que na condição como soldada a dureza do revestimento foi de 240 HV e da ZAC-GG de 190 HV, com o envelhecimento a dureza na ZAC-GG caiu para 120 HV, e a do revestimento cresceu para 290 HV em 100 h e 310 HV em 300 h. Na interface foram observadas, somente após o envelhecimento, regiões duras da ordem de 800 HV, devido a grande concentração de carbonetos e envelhecimento da zona parcialmente diluída, com teor elevado de ferro, que atua na formação de gama’’. Apesar das elevadas diferenças de dureza entre o revestimento, metal base e interface não foram identificadas trincas nas análises metalográficas. A carga máxima no ensaio de arrancamento foi superior a da norma (140 MPa) nas condições analisadas. O perfil de penetração dos cordões (tipo taça) favoreceu esse resultado, e o envelhecimento provocou um aumento gradativo de resistência ao cisalhamento.

Orientador: Sergio Tonini Button / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T12:42:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caminaga_Celio_D.pdf: 45945732 bytes, checksum: 36b9f4a15a23ccd9e0ad12b26cfe5931 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A exigência por parte das montadoras por produtos com maior qualidade, a preços mais baixos e com diminuição do prazo de entrega, faz com que as indústrias de autopeças concentrem esforços na busca de processos e materiais alternativos. Os processos de forjamento a quente aliados aos aços microligados, que também são conhecidos como aços de alta resistência e baixa liga (ARBL), tem uma extensa aplicação em componentes automotivos. A proposta deste trabalho é estudar o comportamento microestrutural e mecânico (resistência e tenacidade) do aço microligado 27MnSiVS6, quando empregado no processo ausforming, a fim de analisar-se o desempenho do processo e a qualidade dos produtos, comparando-o com os processos de forjamento a quente e a morno. Os produtos forjados proveniente do processo de ausforming que foram submetidos aos ensaios de tração unidirecional, dureza, fadiga em flexão rotativa e tenacidade a fratura apresentaram as melhores propriedades mecânicas. A microscopia óptica e microscopia eletrônica (varredura e transmissão) que foram utilizadas para caracterização microestrutural dos produtos forjados demonstraram o refino dos grãos ferríticos, a presença de inclusões não metálicas (MnS) e a contribuição dos mecanismos de endurecimento ao limite de escoamento. Os testes estatísticos aplicados aos resultados permitiram concluir, que os produtos obtidos pelo processo de forjamento ausforming apresentam a melhor combinação de resistência mecânica e qualidade superficial dos produtos forjados, sem aumentar a carga de forjamento / Abstract: The demand of the automotive industry for parts with high overall quality, low costs and reduced time to market, forced the suppliers to search alternative materials and manufacturing processes. Hot forgings with microalloyed steels, also known as HSLA (High Strength Low Alloy), represent an extensive application in automotive parts. The main objective of this work is to study the workability of a microalloyed steel deformed by ausforming and compare the products microstructures and forming loads to those obtained by hot and warm forging. Results from preliminary upsetting tests confirmed the viability of this study. Finally forgings tests were held to define the forming load and to analyze products microstructures for these three processes. Forgings were analyzed by tensile tests, fatigue under cyclic flexion tests, and fracture toughness tests. Optical and electronic microscopy (SEM and TEM) applied to evaluate the forgings microstructure showed the ferritic grain refinement, the presence of non-metallic inclusions (MnS) and confirmed the contribution of hardening mechanisms to increase the yield strength of forging products. The statistical analysis of the experimental results showed that ausforming is a suitable process to substitute hot and warm forging since ausforming presented lower loads when compared to warm forging, and ausformed forgings presented the best combination of mechanical strength and surface quality, without a significant increase of the forging loads / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O uso de componentes revestidos por ligas de nÃquel do sistema Ni-Cr-Mo em equipamentos da indÃstria do petrÃleo pode vir a ser mais freqÃente, pois os aumentos no Ãndice de acidez naftÃnica e no peso molecular do petrÃleo nacional requerem materiais mais resistentes à corrosÃo, temperatura e pressÃo. Desta forma, como parte de um estudo sistemÃtico, este trabalho pretende definir faixas operacionais para revestir de forma adequada aÃo estrutural com o eletrodo ERNiCrMo-3, atravÃs da soldagem MIG/MAG, e avaliar caracterÃsticas microestruturais e propriedades mecÃnicas de revestimentos na condiÃÃo como soldados e envelhecidos. Para atingir o objetivo, foram realizadas soldagens automÃticas com utilizaÃÃo de robà industrial, fonte eletrÃnica e argÃnio puro como gÃs de proteÃÃo. Para definiÃÃo das faixas operacionais, as soldagens foram em simples deposiÃÃo, com avaliaÃÃo de aspecto superficial, geometria e diluiÃÃo da solda. Nesta etapa, foi constatado que a solda apresenta alta convexidade em corrente eficaz abaixo de 200 A e a variaÃÃo da corrente, para o cÃlculo da energia, influencia de forma mais significativa na convexidade e na diluiÃÃo da solda, em comparaÃÃo com a variaÃÃo da velocidade de soldagem, para o cÃlculo das mesmas energias. AtravÃs dos testes preliminares, foi selecionada a corrente de 290 A em duas energias de soldagem (10 e 14 kJ/cm). O revestimento foi em Ãnica camada aplicada em aÃo ASTM A516 g60 de 12,7 mm de espessura, com sobreposiÃÃo acima de 40 % e temperatura de interpasse abaixo de 100 oC. A diluiÃÃo em ambas as energias ficou em torno de 15 %. O envelhecimento foi na temperatura de 600 oC por tempos de 100 e 300 horas. Para caracterizaÃÃo metalÃrgica foram utilizados: perfis de microdureza, microscopia Ãtica (MO) e eletrÃnica de varredura (MEV), energia dispersiva de raio X (EDX), difraÃÃo de raio X, energia de elÃtrons retro-espalhados (EBSD) e ensaio de arrancamento, segundo norma ASTM A 265-03. Os perfis de microdureza e estruturas observadas foram semelhantes para ambas as energias de soldagem utilizadas. ApÃs envelhecimento foi observado uma descarbonetaÃÃo da ZAC-GG onde as ferritas passaram a nÃo possuir segundas fases (carbonetos). A estrutura dendrÃtica do revestimento apresentou microfases do tipo MC e Laves na condiÃÃo como soldada. ApÃs o envelhecimento, houve formaÃÃo de carbonetos secundÃrios, dissoluÃÃo de carbonetos primÃrios e formaÃÃo de fase gamaââ. Os perfis de dureza indicaram que na condiÃÃo como soldada a dureza do revestimento foi de 240 HV e da ZAC-GG de 190 HV, com o envelhecimento a dureza na ZAC-GG caiu para 120 HV, e a do revestimento cresceu para 290 HV em 100 h e 310 HV em 300 h. Na interface foram observadas, somente apÃs o envelhecimento, regiÃes duras da ordem de 800 HV, devido a grande concentraÃÃo de carbonetos e envelhecimento da zona parcialmente diluÃda, com teor elevado de ferro, que atua na formaÃÃo de gamaââ. Apesar das elevadas diferenÃas de dureza entre o revestimento, metal base e interface nÃo foram identificadas trincas nas anÃlises metalogrÃficas. A carga mÃxima no ensaio de arrancamento foi superior a da norma (140 MPa) nas condiÃÃes analisadas. O perfil de penetraÃÃo dos cordÃes (tipo taÃa) favoreceu esse resultado, e o envelhecimento provocou um aumento gradativo de resistÃncia ao cisalhamento. / The use of nickel alloy cladding components could be more frequently in petroleum industry. The crescent naphthenic corrosion and high molecular weight of national petroleum contribute for needs of materials with more resistance to corrosion, to temperature and to pressure. At this way, how part of systematic study, this work pretends to define operational range for adequate ERNiCrMo-3 weld overlay in structural steel with application of GMAW process, and to evaluate microstructural characteristics and mechanical properties in as welded and aging conditions. To realize the objective, were used an industrial robot, an electronic power source and an argon shielding gas for automated welding. To define the operational range, simple deposit welds and evaluation of superficial aspect, geometry and dilution were conducted. This step indicated that the welds in efficient current below 200 A showed high convexity and the variation of current for the calc of heat input is more significant for convexity and dilution of the weld than the variation of welding speed for the calc of same heat input. It was selected 290 A as welding current in two heat inputs (10 and 14 kJ/cm). The overlay at ASTM A 516 g60 steel was in simple layer, had overlap up to 40 pct between passes and had about 15 pct of dilution at the two heat inputs. The aging temperature employed was 600 oC for times of 100 and 300 hours. To metallurgical characterization was used: microhardness measures, optical microscope, scanning electron microscope, composition variations (EDAX), x-ray diffraction, electron backscatter diffraction and shear tests according ASTM A 265-03 standard specification. The microhardness and structures observed were, approximately, the same for the two heat inputs. Post aging HAZ showed absence of carbides. The dendritic structure had MC and Laves micro-phases in as welded condition and the aging provoked formation of secondary carbides, dissolution of primary carbides and formation of gamaââ. As welded overlay microhardness was 240 HV and as welded HAZ was 190 HV. Aging HAZ was 120 HV and aging overlay was 290 HV for 100 h and 310 HV for 300 h. Only for aging conditions, were observed hard zones (800 HV) in interface of overlay, due to carbide concentration and aging of partially dilution zone, where the Fe favored the formation of gamaââ. Despite the hardness differences of overlay, base metal and interface, were identified no cracks in metallographic analyses. The maximum shear strength was above of the specification requirement (140 MPa) in all conditions employed, the penetration shape (like finger) favored this result, and the aging provoked a gradual grow up in shear resistance.