Durante sua utilização, tubos que operam na pirólise de substâncias orgânicas sofrem degradação estrutural resultante dos mecanismos de carburização que, em geral, levam à falha dos tubos. A carburização decorre da quantidade de carbono disponível na pirólise, que chega a formar uma camada intensa de coque no interior dos tubos. Para a retirada do coque, é introduzido vapor no intuito de queimá-lo que, adicionalmente, deixa carbono na superfície para a carburização. Este trabalho analisa os aspectos metalúrgicos envolvidos no ataque das liga Fe-Cr- Ni através da carburização, onde falhas catastróficas podem ocorrer devido às tensões térmicas geradas nas paradas de retirada do coque formado. Os tubos usados são fabricados com as ligas HP40 e HPX. Ligas ricas em cromo e níquel são utilizados; no caso do níquel a estabilização da estrutura austenítica e do cromo pela formação de uma camada protetora de óxido. No entanto, tempos prolongados de emprego da liga pode gerar quebra da barreira protetora e, então, proporcionar a difusão do carbono para o material, causando mudanças microestuturais que irão afetar as propriedades metalúrgicas. Neste trabalho foram analisadas microestruturas de ligas com 25% Cr e 35% Ni que operaram por 20.000 e 37.000 horas, bem como a realização de uma série de tratamentos térmicos com ligas 25% Cr 35% Ni e 35% Cr 45% Ni sem uso, a fim de se estabelecer à relação existente entre a difusão do carbono e a microestrutura resultante. De posse destes dados, foram realizadas análises em microscopia, ensaios mecânicos, dilatometria e modelamento das tensões térmicas geradas nas paradas de decoking. Foi, também, desenvolvido uma metodologia capaz de relacionar a espessura da camada difundida de carbono com o magnetismo existente na superfície interna causada pela formação de precipitados magnéticos.

No presente trabalho foram caracterizadas as frações de substâncias húmicas resultantes do processo de extração alcalina da turfa, utilizando hidróxido de potássio, tendo em vista sua utilização na composição de um fertilizante organo-mineral. As substâncias húmicas foram fracionadas em humina, substância húmica (humato e fulvato de potássio), ácido fúlvico, ácido húmico e ácido húmico purificado, não sendo possível realizar a purificação do ácido fúlvico. Foram avaliadas a presença e distribuição do potássio nestas frações, verificando-se que após a extração, 78% do potássio ficou agregado na fração substância húmica e 22% na fração humina. Após a separação da fração substância húmica em ácido húmico e ácido fúlvico observou-se que 7% e 93% do potássio, respectivamente, ficaram distribuídos nessas frações. Comparando-se a diferença de teores de potássio entre as frações de ácido húmico purificado e não purificado, e a quantidade de potássio encontrado na água da diálise verificou-se a eficiência da utilização do processo de diálise para a purificação das substâncias húmicas, bem como a adequabilidade da metodologia para a análise de potássio. Também foram determinadas nas frações a análise elementar; razão E4/E6, a qual confirmou a maior condensação aromática da fração ácido húmico; presença de grupos funcionais na estrutura das substâncias húmicas, verificado qualitativamente através de espectroscopia no infravermelho, e quantitativamente grupos carboxílicos, OH-fenólico e carbonila, responsáveis pela acidez dessas substâncias. Os resultados obtidos quanto à presença de grupos funcionais e razão E4/E6, confirmaram a existência do ácido húmico no extrato da turfa, porém ficou evidenciada ausência de ácido fúlvico ou sua presença em pequena quantidade no material extraído.

A alta resistência combinada à baixa densidade e resistência à corrosão do titânio e suas ligas apresentam-se de grande importância para indústrias química, automobilística, aeronáutica e biomédica. Todavia, a produção e processamento do titânio possui custos elevados. Consequentemente, muitos esforços tem sido despendidos para reduzir o custo de peças de titânio. Uma alternativa de redução de custo foi produzir peças pela técnica de metalurgia do pó, sem a necessidade de operações secundárias. Atualmente os métodos usados para produzir pós de titânio são os processos de eletrodo rotatório à plasma e hidretação-dehidretação. O presente trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar os pós de titânio comercialmente puro, obtidos a partir de sucata de processos de conformação, usando o processo de hidretação-dehidretação (HDH). Sua processabilidade foi testada através das técnicas de moldagem por injeção de pós e metalurgia do pó convencional. A morfologia, microestrutura e composição dos pós foram caracterizados pelas análises de difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura e analisador elementar de hidrogênio. Os resultados mostraram que o processo HDH combinado com a moagem mecânica é capaz de produzir partículas de pó de titânio com tamanho médio na faixa de 7-45 mm, que podem ser usadas nas técnicas de moldagem por injeção de pós e metalurgia do pó convencional, respectivamente.

O presente estudo teve como foco o tema microestrutura de aços quando submetidos a elevadas taxas de resfriamento, desenvolvido em duas etapas: análise de pontos fundidos na superfície de aços através do processo a laser, com o qual se atinge elevadíssimas taxas de resfriamento; análise de refusões superficiais em aços, na forma de cordão produzido por refusão superficial, também utilizando-se o processo laser. Foram utilizados: aços ao carbono (SAE 1020 e SAE 1045), aço estrutural (ASTM A633), aço rolamento (SAE E52100) e aços ferramenta (SAE L6, SAE H13 e Tipo II VMO). Foram realizados ensaios metalográficos e empregados dois modelos matemáticos para estimar as taxas de resfriamento: para fonte instantânea, para a análise dos pontos; e a teoria de condução de calor de Rosenthal para extração tridimensional nas análises dos cordões produzidos por refusão superficial. Através dos resultados verificou-se que os aços que apresentavam estrutura esferoidizada (SAE E52100, SAE L6, SAE H13 e Tipo II VMO) respondem melhor quando se deseja endurecê-los superficialmente se comparados aos aços que apresentavam estrutura normalizada (SAE 1020, SAE 1045 e ASTM A633). As taxas de resfriamento estimadas foram maiores nos experimentos da realização de pontos. As evoluções microestruturais apresentaram semelhança entre os aços com a mesma microestrutura inicial (esferoidizada e normalizada). Foi encontrado um sítio com dureza elevada na zona afetada pelo calor (ZAC) dos aços normalizados, na região em que antes da aplicação de energia, havia perlita. / The present study has as subject microstructure of steel when submitted to high cooling rates. The work can be divided in two parts: analysis of casting points in the steel surface through the laser process, in which high cooling rates are reached; analysis of remeltings surface in steel, in form of flat weld fillet produced for superficial remelting, also using laser process. The following steels were used: carbon steel (SAE 1020 and SAE 1045), structural steel (ASTM A633), low alloy steel (SAE E52100) and tools steel (SAE L6, SAE H13 and Type II VMO). Metallographic analyses were carried out and two mathematical models were used to estimate the cooling rates: analysis of the points for instantaneous source; and the Rosenthal’s theory of heat conduction for three-dimensional extraction in the analysis of the flat weld fillet produced by superficial remelting. The results showed that steels presenting spheroidised structure (SAE E52100, SAE L6, SAE H13 and Type II VMO) give a better response when surface hardening is desired when comparade to steels presenting normalized structure (SAE 1020, SAE 1045 and ASTM A633). The estimated cooling rates were higher in casting points experiments. The microstructural evolution presented similarities for both initial microstructures (spheroid and normalized). A small site with hardness raised in the heat affected zone (HAZ) of normalized steel presented high hardness, in a region where before the energy application perlite was present.

Neste trabalho estudou-se o eletropolimento do aço ABNT 301, em soluções de ácidos sulfúrico e fosfórico, à temperatura de (SO+S)QC, visando a otimização do processo. Inicialmente realizou-se ensaios em Célula curvas de polarização potenciostáticas anódicas, eletropolimento e alguns estudos complementares. tentou-se estimar, através de modelos matemáticos, composição da solução. de Hull, ensaios de Finalmente a melhor Observou-se que o abrilhantamento ocorre somente acima do potencial crítico (início da região pseudopassiva), sendo provavelmente o filme polarizante responsável pelo brilho. Notou- se, ainda, que o ácido fosfórico facilita a formação do filme polarizante; a água atua como um despolarizador anódico e o ácido sulfúrico tende a formar produtos insolúveis pouco condutores na superfície. O potencial de corrosao torna-se mais nobre após o processo e as soluções, com o seu envelhecimento, reduzem a eficiência anódica e o abrilhantamento. As soluções utilizadas podem alisar a superfície, no entanto exigem longos tempos de tratamento. As soluções mais diluídas requerem potenciais mais elevados para o abrilhantamento sem pites. / In this work it was studied the electropolishing of ABNT 301 steel in sulphuric and phosphoric acid solutions at the temperature of (50+5)QC in arder to obtain the optimization of the process. At first, Experiments in Hull Cell, anodic potenciostatic polarization curves, electropolishing expe~iments and some complementary studies were performed. Finally it was tried to estimate, through mathematical models, the best solution composition. It was observed that the brightening occurs only above the critical potencial (start of the pseudopassivity region). Brighteness is probably dueto the polarizing film. The phosphoric acid facilitates the polarizing film formation; water acts as an anodic depolarizer and the sulphuric acid tends to form low conductivity insoluble products at the surface. The corrosion potential becomes more noble after and the ageing of the solutions reduces their the process anodic efficiency and brightening capacity. The used solutions can smooth the surface, but long treatment times are required. The more diluted solutions require higher potentials in arder that brightening occurs without pit formation.

Neste trabalho, sao estudados aspectos de relevância na calibração para a laminação do fio-máquina. ~ apresentado inicialmente um modelo que determina as áreas das secçoes e os tipos de calibres na seqüência de redução, sendo que o mesmo mostra-se adequado em avaliação por comparação com resultados da literatura. Descrevem-se também três modelos matemáticos de alargamento-- Ekelund,Kõster e Wusatowski-- os quais, ao serem avaliados para chatos (experimentalmente) e canais (literatura), exibem resultados satisfatórios, especialmente para o c~ so dos chatos. Apresentam-se, adicionalmente, expressões para o dimensionamento de canais (cálculo de parâmetros geométricos), com as mesmas mostrando resultados bastante bons na avaliação (comparação com a literatura) a qual são submetidas. Analisa-se ainda urna expressão para cálculo do tamanho de grao durante a laminação; os resultados experimentais sugerem ser adequada essa expressao: a avaliação em pauta é realizada numa laminação piloto de chatos, abrindo-se caminho para estudos futuros referentes a calibres. Finalmente, é apresentado o modelo de Ekelund para o cálculo da força de laminação. Mediante a utilização de microcomputador, sao realiza dos cálculos e desenhos de canais e calibres, sendo que os soft wares desenvolvidos baseiam-se nas expressões analisadas. / Important aspects on the calibration in the wire rods rolling have been studied. It is initially presented a model which determines the section areas and the caliper types in the reduction sequence. Results obtained using this model showed a good agreement with literature data. Three mathernatical models to calculate the spread -- Ekelund, Kõster and Wusatowski are evaluated. Experimental results (flat rolling) and literature data (calipers rolling) were compared with these three models. Again, it was found a good agreement, especially in the flat case. In addition, expressions to calculate the geometrical parameters of channels exhibit good results in a comparison with literature data. It was also analyzed an expression to calculate the grain size during the rolling process. The experimental results suggest that this expression is adequated. This evaluation was made upon a pilot rolling of flat, and intends to be an initial point to future studies concerning to calipers. Finally it is present the Ekelund model to calculate the rolling force. Calculations and designs of channels and were made employing a microcomputer. The softwares are based on the expressions analyzed.

Neste trabalho, procurou-se investigar a fundição de peças metálicas pelo método de sucção em câmara de vácuo, bem como, estudar características e propriedades de discos de alumínio obtidos por este processo. Experiências foram realizadas com o propósito de obter informações acerca dos parâmetros que devem ser seguidos na operação do equipamento de sucção e sobre a influência de variáveis importantes, corno o grau de superaquecimento, a temperatura inicial da coquilha, a taxa de aspiração e o tipo de liga, nas propriedades das pecas produzidas. Nas condições de realização dos testes de vazamento por aspiracao em câmara de vácuo, os resultados obtidos foram satisfatórios, permitindo a produção de petas com e. sanidade de sejada. Quanto às propriedades dos discos obtidos por aspiração em coquilha, verificou-se ser a estrutura macrográfica do tipo colunar e bi-partida nos degraus. Além disso, comprovou-se a influência das variáveis anteriormente citadas sobre o nível de fluidez. Finalmente, pode-se concluir ser possível a obtenção de discos com espessuras variando de 0,5 a 0,8 mm, quando se usa moldes metálicos pré-aquecidos. / The aim of this work was to study the production of aluminum parts by the counter gravity casting method. The study covers the aspects of the process, like the construction of a vacuum system and the solidifica ti on properties of aluminum(fluidity), as a function of the process parameters. The conclusions show that it is possible to obtain very thin aluminum disks with thickness ranging from 0,5 mm to O, 8 mm, Vlhen using pre-heated metalic molds. It also shows an increase in fluidity in aluminum alloys with the increase of mold temperature, s u perheating degree and aspiration rate.

Durante sua utilização, tubos que operam na pirólise de substâncias orgânicas sofrem degradação estrutural resultante dos mecanismos de carburização que, em geral, levam à falha dos tubos. A carburização decorre da quantidade de carbono disponível na pirólise, que chega a formar uma camada intensa de coque no interior dos tubos. Para a retirada do coque, é introduzido vapor no intuito de queimá-lo que, adicionalmente, deixa carbono na superfície para a carburização. Este trabalho analisa os aspectos metalúrgicos envolvidos no ataque das liga Fe-Cr- Ni através da carburização, onde falhas catastróficas podem ocorrer devido às tensões térmicas geradas nas paradas de retirada do coque formado. Os tubos usados são fabricados com as ligas HP40 e HPX. Ligas ricas em cromo e níquel são utilizados; no caso do níquel a estabilização da estrutura austenítica e do cromo pela formação de uma camada protetora de óxido. No entanto, tempos prolongados de emprego da liga pode gerar quebra da barreira protetora e, então, proporcionar a difusão do carbono para o material, causando mudanças microestuturais que irão afetar as propriedades metalúrgicas. Neste trabalho foram analisadas microestruturas de ligas com 25% Cr e 35% Ni que operaram por 20.000 e 37.000 horas, bem como a realização de uma série de tratamentos térmicos com ligas 25% Cr 35% Ni e 35% Cr 45% Ni sem uso, a fim de se estabelecer à relação existente entre a difusão do carbono e a microestrutura resultante. De posse destes dados, foram realizadas análises em microscopia, ensaios mecânicos, dilatometria e modelamento das tensões térmicas geradas nas paradas de decoking. Foi, também, desenvolvido uma metodologia capaz de relacionar a espessura da camada difundida de carbono com o magnetismo existente na superfície interna causada pela formação de precipitados magnéticos.

No presente trabalho foram caracterizadas as frações de substâncias húmicas resultantes do processo de extração alcalina da turfa, utilizando hidróxido de potássio, tendo em vista sua utilização na composição de um fertilizante organo-mineral. As substâncias húmicas foram fracionadas em humina, substância húmica (humato e fulvato de potássio), ácido fúlvico, ácido húmico e ácido húmico purificado, não sendo possível realizar a purificação do ácido fúlvico. Foram avaliadas a presença e distribuição do potássio nestas frações, verificando-se que após a extração, 78% do potássio ficou agregado na fração substância húmica e 22% na fração humina. Após a separação da fração substância húmica em ácido húmico e ácido fúlvico observou-se que 7% e 93% do potássio, respectivamente, ficaram distribuídos nessas frações. Comparando-se a diferença de teores de potássio entre as frações de ácido húmico purificado e não purificado, e a quantidade de potássio encontrado na água da diálise verificou-se a eficiência da utilização do processo de diálise para a purificação das substâncias húmicas, bem como a adequabilidade da metodologia para a análise de potássio. Também foram determinadas nas frações a análise elementar; razão E4/E6, a qual confirmou a maior condensação aromática da fração ácido húmico; presença de grupos funcionais na estrutura das substâncias húmicas, verificado qualitativamente através de espectroscopia no infravermelho, e quantitativamente grupos carboxílicos, OH-fenólico e carbonila, responsáveis pela acidez dessas substâncias. Os resultados obtidos quanto à presença de grupos funcionais e razão E4/E6, confirmaram a existência do ácido húmico no extrato da turfa, porém ficou evidenciada ausência de ácido fúlvico ou sua presença em pequena quantidade no material extraído.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / Ingeniero Civil de Minas / Las pulpas son ampliamente utilizadas en el procesamiento de minerales ya que permiten el transporte de la roca de granulometría fina además posibilitando la extracción del valioso, es por esto que se hace interesante estudiar sus propiedades reológicas como la viscosidad y esfuerzo de corte de fluencia. Las variables reológicas más empleadas en el procesamiento de minerales son la viscosidad y el esfuerzo de fluencia, las cuales muchas veces actúan como características limitantes de algunos procesos, acotando la capacidad de tratamiento de los equipos, además de aumentar el gasto energético en bombeo y el consumo de agua, entre otros. El trabajo experimental de este estudio conlleva la ejecución de pruebas reológicas a escala de laboratorio y la caracterización híper-espectral de pulpas considerando variables controladas como: la composición, concentración de sólidos y el pH; siempre midiendo otras variables incidentes como la granulometría, temperatura, etc. Los minerales utilizados en dichas pulpas son conocidos por su incidencia en las propiedades de interés (viscosidad y esfuerzo de fluencia) además de ser constituyentes de gangas de alta abundancia en la industria minera chilena, con el fin de identificar posibles interacciones no intuitivas o cualquier otro fenómeno reológico cuya comprensión pueda significar un beneficio para las labores de concentración. Por otra parte, el análisis híper-espectral se presenta como una tecnología con las cualidades necesarias para la caracterización mineralógica con fines de control y predicción para la reología de pulpas. El desarrollo de esta tesis se enmarca en el desarrollo del proyecto INNOVA CSIRO CHILE 10CEII-9007, el cual proveyó como herramienta de caracterización híper-espectral el HyLogger-3. Luego del trabajo realizado, se encontraron varios efectos sinérgicos entre minerales en la reología de las pulpas, con potencial beneficio para los procesos industriales. También fue posible la detección y cuantificación de los minerales utilizados en este estudio, demostrando una alta precisión, permitiendo así el desarrollo de un modelo de predicción de la viscosidad y el esfuerzo de fluencia para las pulpas sintéticas analizadas. Se propone el estudio del mecanismo físico-químico de los efectos sinérgicos encontrados, además de la expansión de los modelos para otros pH y la comparación de la reología para pulpas con los mismos minerales con distintas procedencias.