[pt] O presente trabalho visa o desenvolvimento de um sistema automático de identificação do Grau de Maturação de pelotas de minério de ferro, envolvendo técnicas de microscopia digital e processamento e análise digital de imagens. As pelotas de minério de ferro, juntamente com o sínter e o minério granulado, constituem uma das matérias-primas básicas no processo de produção do ferro primário. Numa das etapas de sua produção, as pelotas adquirem diferentes características microestruturais, os chamados Graus de Maturação, que influenciam diretamente seu comportamento nos processos de redução. Sendo assim, a caracterização microestrutural constitui-se em uma importante etapa de controle de qualidade do material. A evolução da microestrutura de pelotas específicas para altos-fornos foi dividida em quatro classes: A, B, C e D. A partir das micrografias obtidas por microscópio ótico, foram extraídos atributos capazes de descrever características intrínsecas de cada classe (ou Grau de Maturação), posteriormente utilizados para treinar um classificador automático. Para tentativas de otimização do processo, foram utilizadas 3 técnicas para redução de dimensionalidade (Busca exaustiva do conjunto com a melhor taxa de acerto, Análise de Componentes Principais e Análise Discriminante Linear de Fisher), e testados 3 tipos de classificadores (Quadrático, Mahalanobis e Linear). A maior taxa de acerto global obtida foi acima de 90 por cento. Este resultado indica que a metodologia desenvolvida mostrou-se efetiva para a classificação automática do Grau de Maturação de pelotas de minério de ferro de alto-forno. / [en] The present work aims to develop an automatic system to identify the maturation degree of iron ore pellets, involving techniques of microscopy and digital image processing. Iron ore pellets, as well as sinter and lump ore, are the basic iron-bearing burden used in ironmaking. In one of the steps of their production, the pellets acquire different microstructural characteristics, the socalled Maturation Degree, which influences directly in the reduction processes. Thus, microstructural characterization is an important step in quality control of the material. The microstructure evolution of pellets for blast furnaces was divided into four classes: A, B, C and D. Attributes that describe intrinsic characteristics of each class were extracted from optical microscope images and were used to train an automatic classifier. Three dimensionality reduction techniques were tested to optimize the classification system: exhaustive search, Principal Component Analysis and Fisher’s Linear Discriminant Analysis. Three types of classifiers were tested (Quadrático, Mahalanobis and Linear). The highest global success rate was above 90 per cent. This indicates that this methodology is effective for automatic classification of the Maturation Degree in blast furnace pellets.

Os aços inoxidáveis têm um amplo campo de aplicação, por ter alta resistência mecânica e à corrosão quando trabalha em temperaturas elevadas. Uma aplicação recorrente é em reatores nucleares, podendo ser utilizado no vaso de pressão e nas estruturas de contenção do reator. O aço inoxidável austenítico foi muito utilizado no núcleo de reatores para revestimento do combustível nuclear. No entanto, foi substituído por uma liga de zircônio denominada zircaloy, em consequência da menor absorção de nêutrons térmicos desta liga. Após o acidente de Three Miles Island o aço inoxidável voltou a ser usado para esta aplicação. Para atenuar a corrosão intergranular, muito característica em aços inoxidáveis austeníticos, utiliza-se elementos estabilizantes como o nióbio. O aço inoxidável AISI 348 é estabilizado com nióbio. Neste trabalho, estudou a soldagem de tubos de AISI 348 e tampões de mesmo material soldados pelo processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) sob diversas condições, procurando-se obter penetração de soldagem de 110 % da espessura do tubo e reforço do cordão de solda inferior a 0,15 mm. As amostras soldadas foram submetidas à caracterização microestrutural com microscopia ótica e microscopia eletrônica, utilizando também a técnica EDS (Espectroscopia de Energia Dispersiva). Foram realizados ensaios mecânicos de tração, fadiga, microdureza Vickers e arrebentamento, como também verificado a susceptibilidade à corrosão intergranular. O cordão de solda passou por ensaios não destrutivos de inspeção visual, dimensional, líquido penetrante, raios X e ensaio de estanqueidade por fuga de gás hélio. A microdureza não apresentou diferenças nas regiões da solda, não sendo possível identificar claramente a zona afetada pelo calor. O arrebentamento ocorreu a uma distância acima de 30 mm do cordão de solda, sendo o resultado considerado aprovado. No ensaio de tração, a ruptura ocorreu no cordão de solda e no metal de base tubo, o local da ruptura dependeu do afastamento lateral do eletrodo em relação à junta soldada. O ensaio de fadiga com corrente de 40 A obteve número de ciclos de 2,14 x 105. Este valor é 50% maior no tempo de vida comparado com amostra de 30 A. No ensaio de corrosão intergranular, as amostras que foram submetidas não apresentaram sensitização no contorno de grão. A análise por EDS identificou áreas com carbonetos oriundos do processo de fabricação do tubo. / Stainless steels have a wide range of applications, since it has high mechanical and corrosion resistance when working at elevated temperatures. A recurring application is in nuclear reactors, can be used in the pressure vessel and the reactor containment structures. The austenitic stainless steel has been widely used in the core reactors for nuclear fuel cladding. However, it was replaced with a zirconium alloy called zircaloy, due to lower thermal neutron absorption of this alloy. After the accident at Three Mile Island stainless steel came to be used for this application. In order to mitigate intergranular corrosion, very characteristic in austenitic stainless steel, is used stabilizing elements such as niobium. The stainless steel AISI 348 is stabilized with niobium. In this work, welding AISI 348 tubes and caps of the same material welded by GTAW process (Gas Tungsten Arc Welding) under various conditions, seeking to obtain welding penetration of 110% of the tube thickness and reinforcement of the weld bead less than 0.15 mm. The welded samples were subjected to microstructural characterization with optical and electron microscopy, also using the technique EDS (Energy Dispersive Spectroscopy). Mechanical tests of traction were performed, fatigue, Vickers hardness and burst, but also verified the susceptibility to intergranular corrosion. The weld bead has undergone non-destructive testing visual inspection, dimensional, liquid penetrant, X-rays and leakage test by helium gas leak. The microhardness showed no differences in weld regions, it is not possible to clearly identify the heat affected zone. The burst occurred at a distance of more than 30 mm of the weld bead. In the tensile test, the rupture occurred in the weld bead and base metal tube, the location of rupture depended on the lateral spacing of the electrode in relation to the welded joint. The fatigue test with 40 A current obtained number of cycles of 2.14 x 105. This value is 50% higher in the life time compared with sample 30 A. In the intergranular corrosion test, samples were subjected showed no sensitization in the grain boundary. Analysis by SDS identified areas carbides derived from the tube manufacturing process.

O presente trabalho visou desenvolver ligas à base de Níquel-Cromo para prótese dentária, que confiram as melhores características metalúrgicas e químicas para posterior produção e aplicação. Para isto foram adquiridas amostras de ligas comerciais de 8 fabricantes. Os materiais foram caracterizados em termos de composição química, propriedades mecânicas, caracterização microestrutural, temperatura de fusão, coeficiente de expansão térmica, corrosão e biocompatibilidade. Para isto, utilizou-se as fluorescência de raios X (XRF-WDS), ICP-OES, ensaios de tração, ensaios de dureza, ensaios de corrosão, avaliação de citotoxicidade, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microanálise eletrônica (EDS), difratometria de Raios X (DRX), análise térmica diferencial (DTA), dilatometria e avaliação de fluidez. A maioria dos resultados composicionais não condiz com as composições fornecidas pelos fabricantes. Os resultados mostraram claramente a presença de um eutético típico formado pelas fases Niss e NiBe nas ligas contendo Be, que pode ser considerado uma \"impressão digital\" da presença deste elemento nestas ligas. É possível verificar a formação de intermetálicos na região interdendritica para as ligas isentas de Be, sendo identificado um siliceto (Nb6Ni16Si7) em uma das ligas, que possui temperatura de inicio de fusão inferior ao eutético Niss e NiBe das ligas com Be. De uma forma geral, os resultados dos ensaios de dureza mostraram valores superiores de dureza para as ligas com Be. Foi escolhida uma das ligas comerciais para a reprodução em escala laboratorial (LAB) e industrial (IND). Estas ligas produzidas apresentaram as mesmas características microestruturais, químicas e físicas da liga comercial. Nos ensaios de fluidez, a liga LAB apresentou o mesmo comportamento da liga comercial. A liga IND apresentou limite de escoamento e módulo de elasticidade de ?e0,02%= 810MPa e E= 200 GPa, respectivamente. Os ensaios de corrosão mostraram comportamento passivo tanto para a liga comercial quanto para a liga IND em saliva artificial e enxaguante bucal. O ensaio de citotoxicidade da liga IND indicou comportamento não citotóxico em controle negativo (Chapa de Ti). Os resultados obtidos com a liga IND indicam a possibilidade de fabricação desta liga Ni-Cr para próteses dentárias em escala industrial. / This study aimed to develop nickel-chromium base alloys for dental prostheses with the best characteristics for subsequent production and application. Samples were acquired from eight manufacturers of commercial alloys. The materials were characterized in terms of chemical composition, mechanical properties, microstructure, melting temperature, coefficient of thermal expansion, corrosion and biocompatibility. For this, we have used X-ray fluorescence (XRF-WDS), ICP-OES, tensile tests, hardness testing, corrosion testing, evaluation of cytotoxicity, scanning electron microscopy (SEM), electron probe microanalysis (EDS) , X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis (DTA), dilatometry and evaluation of fluidity. Most of the chemical compositional determined in this study were not consistent with the compositions provided by the manufacturers. The results clearly showed the presence of a typical eutectic microstructure formed by Niss and NiBe in alloys containing Be, which can be considered a \"fingerprint\" of the presence of this element in these alloys. It was possible to verify the formation of intermetallics in the interdendritic region of the Be-free alloys. In one of the alloys this intermetallic was identified as (Nb6Ni16Si7), this alloy presenting a initial melting temperature below the eutectic melting of the Niss+NiB eutectic. Overall, the results of hardness tests showed superior hardness for alloys with Be. One of the commercial alloys was chosen for reproduction in laboratory (LAB) and industrial (IND) scales. The alloys produced showed the same microstructural characteristics, chemical and physical characteristics of the commercial alloy. In the fluidity tests, the LAB alloy showed the same behavior of the commercial alloy. The IND alloy presented yield strength and modulus of elasticity ?e0, 02% = 810MPa, E = 200 MPa, respectively. The corrosion tests showed passive behavior for both commercial and IND alloy in artificial saliva and mouthwash solutions. The cytotoxicity assay indicated that the IND alloy is not cytotoxic in the negative control (Ti plate). The results obtained with the IND alloy indicate the possibility of fabrication this alloy for dental prosthesis on an industrial scale.

O emprego de compósitos na construção civil, como os de matriz cimentícia e pasta reforçada com fibras, tem se disseminado consideravelmente nos últimos anos. Uma grande variedade de fibras sintéticas, como o polipropileno, tem sido utilizada com sucesso para reforçar compósitos cimentícios. No entanto, o interesse mundial na utilização de produtos com menor impacto ambiental estimula a busca por materiais para substituir fibras sintéticas. As fibras vegetais, biodegradáveis, pode ser ótima alternativa devido à abundância, ao baixo custo, ao menor consumo de energia para sua produção e às propriedades mecânicas apropriadas. Fibra de curauá, planta nativa do estado do Amazonas, com plantações em escala comercial, é usada na fabricação de cordas, cestos ou como reforço em matrizes orgânicas. Suas propriedades mecânicas são semelhantes às de polipropileno. A tecnologia de extrusão é viável nas indústrias de fibrocimento, pois produz compósitos com matriz de alta densidade e ótimo empacotamento, baixa permeabilidade e boa adesão fibra matriz. No entanto, o processo de extrusão bem-sucedido de produtos cimentícios depende principalmente das propriedades reológicas do cimento fresco reforçado com fibras. As fibras vegetais podem promover o sequestro de água e interferir fortemente no escoamento, na coesão e no fluxo de pasta de cimento fresco. A incorporação de fibras vegetais influencia os materiais à base de cimento no estado fresco e afeta propriedades no estado endurecido. Neste contexto, o objetivo da pesquisa é avaliar a influência das fibras de curauá e de polipropileno em propriedades reológicas e em propriedades mecânicas da pasta de cimento fresco. Foram preparadas formulações sem fibras, como referência, e com 1 e 2% de reforço em massa, fibras com comprimento de 6 e 10 mm. Utilizaram-se duas técnicas reológicas: Squeeze flow e reômetro extrusor para analisar o fluxo de pastas cimentícias. Por meio de dados experimentais, como força/deslocamento, e de análise numérica da pressão do reômetro extrusor, foram determinados: tensão inicial de cisalhamento (σ0), limite de cisalhamento (τ0), tensão de escoamento (α) e tensão de cisalhamento (β). As propriedades mecânicas foram determinadas em máquina de ensaio MTS. Módulo de ruptura (MOR), tenacidade à fratura (TFT) e energia de fratura (EF) foram calculados. Os resultados reológicos indicam que a pasta cimentícia reforçada com fibras de curauá apresentou maior força, menor deslocamento e aumento da pressão de extrusão em fibras de curauá em relação às pastas cimentícias reforçadas com fibras de polipropileno. O comprimento das fibras influenciou mais o fluxo da mistura do que o teor de fibra. Compósitos cimentícios reforçados com fibra de polipropileno apresentaram melhores resultados mecânicos de MOR, TFT e EF em relação aos compósitos reforçados com curauá. Após os 200 ciclos de envelhecimento, os resultados mecânicos dos compósitos reforçados com as fibras de curauá diminuíram devido a mineralização das fibras. Os resultados de nanoindentação, como dureza e módulo elástico, aumentaram após os 200 ciclos. As metodologias aplicadas para avaliar o comportamento reológico e mecânico do fibrocimento durante a extrusão facilitará a futura transferência dessa tecnologia ao setor produtivo, com produtos potencialmente de melhor qualidade. / The use of composites in construction, as matrix and paste cement reinforced with fibers, has spread considerably in recent years. A wide variety of synthetic fibers such as polypropylene have been successfully used to reinforce cementitious composites. However, worldwide interest in the use of products with lower environmental impact stimulates the search for materials to replace synthetic fiber. Vegetable fiber, biodegradable, can be a great alternative because of the abundance, low cost, the lowest energy consumption for its production, appropriate mechanical properties. Curauá fiber, native plant from Amazon, with crops on a commercial scale, is used in the manufacture of ropes, baskets or as reinforcement in organic matrix. Its mechanical properties are similar to those of polypropylene. Extrusion technology is feasible in the fibercement industry, because it produces composites with high density matrix and great packaging, low permeability and good adhesion fiber matrix. However, successful extrusion process of cementitious products mainly depends on the rheological properties of fresh cement reinforced with fibers. The vegetable fibers can promote water kidnapping and strongly interfere in the flow, cohesion and fresh cement slurry flow. The incorporation of vegetable fibers influences the based cementitious materials in the fresh state and affects properties in the hardened state. In this context, the objective of the research is to evaluate the influence of curauá and polypropylene fiber in rheological and mechanical properties of fresh cement paste. Formulations without fiber, used as reference, 1 and 2% content by weight of reinforcement, fibers with a length of 6 to 10 mm were prepared. Two rheological techniques were used: Squeeze flow and extruder rheometer to analyze the flow of cement pastes. Through experimental data, as strength/displacement and numerical analysis of the pressure extruder rheometer were determined: yield stress corresponding to zero velocity (σ0), initial shear stress (τ0), effect of the velocity on yield stress (α) and effect of velocity in the shear stress (β). The mechanical properties were determined in MTS testing machine. Modulus of rupture (MOR), fracture toughness (TFT) and fracture energy (EF) were calculated. The rheological results indicate that the cement paste reinforced with curauá fiber showed higher strength, smaller displacement and increased extrusion pressure with curauá fibers compared to cementitious paste reinforced with polypropylene fibers. The length of the fibers influence the flow of the mixture more than the fiber content. Composites reinforced with polypropylene fibers presented higher values of MOR, TFT and EF compared to composites reinforced with curauá fiber. After 200 ageing cycles, the mechanical results of composites reinforced with curauá fibers decreased due to mineralization of the fibers. The nanoindentation results, as hardness and elastic modulus, increased after 200 cycles. The methodologies used to assess the rheological and mechanical behavior of fibercement during extrusion facilitate future transfer of this technology to the productive sector, with potentially higher quality products.

O presente trabalho visou desenvolver ligas à base de Níquel-Cromo para prótese dentária, que confiram as melhores características metalúrgicas e químicas para posterior produção e aplicação. Para isto foram adquiridas amostras de ligas comerciais de 8 fabricantes. Os materiais foram caracterizados em termos de composição química, propriedades mecânicas, caracterização microestrutural, temperatura de fusão, coeficiente de expansão térmica, corrosão e biocompatibilidade. Para isto, utilizou-se as fluorescência de raios X (XRF-WDS), ICP-OES, ensaios de tração, ensaios de dureza, ensaios de corrosão, avaliação de citotoxicidade, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microanálise eletrônica (EDS), difratometria de Raios X (DRX), análise térmica diferencial (DTA), dilatometria e avaliação de fluidez. A maioria dos resultados composicionais não condiz com as composições fornecidas pelos fabricantes. Os resultados mostraram claramente a presença de um eutético típico formado pelas fases Niss e NiBe nas ligas contendo Be, que pode ser considerado uma \"impressão digital\" da presença deste elemento nestas ligas. É possível verificar a formação de intermetálicos na região interdendritica para as ligas isentas de Be, sendo identificado um siliceto (Nb6Ni16Si7) em uma das ligas, que possui temperatura de inicio de fusão inferior ao eutético Niss e NiBe das ligas com Be. De uma forma geral, os resultados dos ensaios de dureza mostraram valores superiores de dureza para as ligas com Be. Foi escolhida uma das ligas comerciais para a reprodução em escala laboratorial (LAB) e industrial (IND). Estas ligas produzidas apresentaram as mesmas características microestruturais, químicas e físicas da liga comercial. Nos ensaios de fluidez, a liga LAB apresentou o mesmo comportamento da liga comercial. A liga IND apresentou limite de escoamento e módulo de elasticidade de ?e0,02%= 810MPa e E= 200 GPa, respectivamente. Os ensaios de corrosão mostraram comportamento passivo tanto para a liga comercial quanto para a liga IND em saliva artificial e enxaguante bucal. O ensaio de citotoxicidade da liga IND indicou comportamento não citotóxico em controle negativo (Chapa de Ti). Os resultados obtidos com a liga IND indicam a possibilidade de fabricação desta liga Ni-Cr para próteses dentárias em escala industrial. / This study aimed to develop nickel-chromium base alloys for dental prostheses with the best characteristics for subsequent production and application. Samples were acquired from eight manufacturers of commercial alloys. The materials were characterized in terms of chemical composition, mechanical properties, microstructure, melting temperature, coefficient of thermal expansion, corrosion and biocompatibility. For this, we have used X-ray fluorescence (XRF-WDS), ICP-OES, tensile tests, hardness testing, corrosion testing, evaluation of cytotoxicity, scanning electron microscopy (SEM), electron probe microanalysis (EDS) , X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis (DTA), dilatometry and evaluation of fluidity. Most of the chemical compositional determined in this study were not consistent with the compositions provided by the manufacturers. The results clearly showed the presence of a typical eutectic microstructure formed by Niss and NiBe in alloys containing Be, which can be considered a \"fingerprint\" of the presence of this element in these alloys. It was possible to verify the formation of intermetallics in the interdendritic region of the Be-free alloys. In one of the alloys this intermetallic was identified as (Nb6Ni16Si7), this alloy presenting a initial melting temperature below the eutectic melting of the Niss+NiB eutectic. Overall, the results of hardness tests showed superior hardness for alloys with Be. One of the commercial alloys was chosen for reproduction in laboratory (LAB) and industrial (IND) scales. The alloys produced showed the same microstructural characteristics, chemical and physical characteristics of the commercial alloy. In the fluidity tests, the LAB alloy showed the same behavior of the commercial alloy. The IND alloy presented yield strength and modulus of elasticity ?e0, 02% = 810MPa, E = 200 MPa, respectively. The corrosion tests showed passive behavior for both commercial and IND alloy in artificial saliva and mouthwash solutions. The cytotoxicity assay indicated that the IND alloy is not cytotoxic in the negative control (Ti plate). The results obtained with the IND alloy indicate the possibility of fabrication this alloy for dental prosthesis on an industrial scale.

For roughly fifteen years the military has sought to use the properties of ceramics for armor applications. Current high-performance ceramics have extremely high compressive strengths and low densities. One ceramic that has been shown to be highly resistant under ballistic impact is silicon carbide (SiC). It has been found that even within the silicon carbides, those manufactured by certain methods and those with certain microstructural properties have advantages over others. In order to understand the microstructural reasons behind variations in ballistic properties, plate impact tests were conducted on two sintered silicon carbides with slightly different microstructures. Two variations of a silicon carbide with the trade name Hexoloy SA were obtained through Saint Gobain. Regular Hexoloy (RH) and Enhanced Hexoloy (EH) are pressureless sintered products having exactly the same chemistries. EH went through additional powder processing prior to sintering, producing a final product with a slightly different morphology than RH. Samples of each were characterized microstructurally including morphology, density, elastic wavespeeds, microhardness, fracture toughness, and flexure strength. The characterization revealed differences in porosity distribution and flexure strength. It was determined that the porosity distribution in EH had fewer large pores leading to an 18% increase in flexural strength over that for RH. The focus of the mechanics of materials community concerning dynamic material behavior is to pin down what exactly is happening microstructurally during ballistic events. Several studies have been conducted where material properties of one ceramic type are varied and the dynamic behavior is tested and analyzed. Usually, from one variation to the next, several properties are different making it hard to isolate the effect of each. For this study, the only difference in the materials was porosity distribution. Plate impact experiments were conducted at the Army Research Laboratory (ARL) using the gas gun facilities within the Impact Physics Branch. A VISAR was utilized to measure free surface velocities. Tests were performed on each material to determine the Hugoniot Elastic Limit (HEL) and spall strength. Spall strength was measured as a function of impact stress, and pulse duration.

Microstructural and mechanical characterizations of heat treatable Al-Mg-Si-Cu based wrought aluminum alloys have been studied. The aim of this work was to produce fine grained, high strength alloy by adjusting processing conditions: deformation, solutionizing and aging. First, primary characterization was carried out via SEM-EDS analyses and tensile tests. Then an extensive experimental study has been carried out on two sets of samples. The first set has been studied to determine the ideal conditions for solutionizing and aging processes by analyzing the variation of hardness with different solutionizing and aging time and temperature. The second set, have first been mechanically deformed by swaging at four different deformations and four different temperatures, then heat treated. The hardness measurements have been carried out before and after solutionizing and also after aging. Finally, recrystallization behavior has been investigated by measuring grain size before and after solutionizing treatment using image analyzer software. The initial characterizations showed that Mg2Si and complex iron, manganese bearing intermetallics were the primary particles observed in the &amp / #945 / -Al matrix. Nearly 140HB hardness could be obtained with solutionizing at 530&deg / C and aging at 175&deg / C for 8 hours which was determined as the optimum treatment for obtaining peak hardness. When shaping (deformation) was concerned / strength loss was the overall outcome of any hot or cold deformation before solutionizing / which was most probably due to the destruction of the initial microstructure. Improvement in the percent elongation was the promising aspect of this application. Strength loss was increased for samples deformed at higher temperatures and higher reductions.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-06Bitstream added on 2014-06-13T18:34:54Z : No. of bitstreams: 1 ranieri_a_me_guara.pdf: 1386692 bytes, checksum: c47cd01ee98e83332bd255dbd49cadad (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Os principais objetivos deste trabalho foram desenvolver estruturas bainíticas e multifásicas através de diversas rotas de tratamentos térmicos, visando as melhores combinações de propriedades mecânicas, fornecendo subsídios científicos/tecnológicos para as indústrias brasileiras. Em certos componentes de veículos aeroespaciais tem sido usado aço de baixa liga e ultra-alta resistência temperados e revenidos com elevada resistência devida a estrutura martensítica mas com baixa tenacidade. Uma melhoria na tenacidade é conseguida com redução controlada de resistência através do revenimento. O novo conceito, para aços avançados que combinam alta resistência com boa tenacidade, está simbolizado pelas microestruturas bainíticas e multifásicas. Neste projeto foi feito um estudo do efeito das microestruturas nas propriedades mecânicas de um aço AISI 4340. Foram analisadas diversas microestruturas, desde aquelas inteiramente bainíticas até microestruturas multifásicas com teores variados de ferrita, bainita, martensita e austenita retida. Os resultados foram comparados com aqueles obtidos por têmpera por resfriamento continuo e com as diversas rotas de transformação isotérmica. As combinações de propriedades mecânicas estão relacionadas com as frações volumétricas das fases e a bainita melhora significativamente a ductilidade do aço, mantendo a resistência elevada e melhorando a combinação resistência/ductilidade. O aço possui baixo coeficiente de encruamento e é possível conseguir resistências entre 1000 MPa e 1400 MPa com alongamento entre 13% e 25%, combinação esta superior aquelas encontradas para o mesmo aço quando temperado e revenido em óleo. / The main goals of this study were to develop bainitic and multiphasic structures through several routes of heat treatment, in order to reach the better combination of mechanical properties, providing scientific/technological subsidies to Brazilian industries. In some of aerospatial vehicles components have been used quenched and tempered ultra-high-strength low-alloy steel where the martensitic structure is responsible for the high-strength and low toughness levels. Toughness improvements can be achieved by strength reduction control during tempering. The new concept for advanced steels, that combine high-strength and good toughness, is correlated with the bainitic and multiphasic microstructures. In this work the effect of microstructures on the mechanical properties of AISI 4340 steel. Has been analysed several microstructures, from those totally bainitic until multiphasics microstructures with various ferrite, bainite, martensite and retained austenite content. The results were compared with those obtained by quenching through continuous cooling transformation and several routes of isothermal transformation. The combinations of mechanical properties are related with volume fraction of present phases and the bainite improved significantly the toughness steel., keeping the high strength and improving the strength/toughness combination. This steel has low coefficient of hardness and is possible to achieve strengths between 1000 MPa e 1400 MPa with percentual elongation between 13% e 25%, this combination is better than that found to the same steel when quenched and tempered in oil.

Submitted by SANDRO LOMBARDO null (sandro_lombardo@hotmail.com) on 2016-01-20T23:30:41Z No. of bitstreams: 1 Corr Final Tese Dout jan 2016 Jorge.pdf: 23312831 bytes, checksum: 6cc19a3de9b693fbea3cce727e0826ad (MD5) / Approved for entry into archive by Sandra Manzano de Almeida (smanzano@marilia.unesp.br) on 2016-01-21T13:06:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lombardo_s_dr_guara.pdf: 23312831 bytes, checksum: 6cc19a3de9b693fbea3cce727e0826ad (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-21T13:06:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lombardo_s_dr_guara.pdf: 23312831 bytes, checksum: 6cc19a3de9b693fbea3cce727e0826ad (MD5) Previous issue date: 2015-12-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os aços Maraging são aços de ultra-alta-resistência, tem composição à base de ferro ligado com cerca de 18% de níquel, com limite de esoamento entre 1.400 a 2.500 MPa. Possuem propriedades superiores, tais como a alta ductilidade, boa soldabilidade, tratamento térmico simples sem deformações, boa usinabilidade, alta resistência e resistência ao desgaste. A sua boa tenacidade permiti que suporte tensões repetidas de fadiga por maior tempo, comparado com outros aços de alta resistência. Para o presente trabalho, a partir de diversos testes de solda a laser, aplicação de tratamentos térmicos e tratamento superficial de nitretação a plasma, foram estudadas as propriedades mecânicas através de ensaios de tração, fadiga, impacto, dureza e rugosidade. Foram também analisadas, com auxílio do Microscópio Óptico, as características microstuturais da zona de fusão (ZF), zona térmica afetada (ZTA) pelo calor da solda e camada nitretada. Com o auxílio de um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) analisou-se o mecanismo da fratura e foram realizadas análises por E.D.S. (Energia Dispersiva de Raios X). Foram realizados vários teste com tempos e temperaturas para se definir a melhor condição de envelhecimento, obteve-se a temperatura de 480°C por 3 horas como satisfatoria. A solda a laser mostrou-se eficaz para a união das chapas, com perda de resistência inferior a 10%, quando comparada com a resistência do aço maraging sem solda. As análises da superfície fraturada mostram que a ruptura dos corpos de prova soldados ocorrereu na região da zona fundida, e possui natureza dúctil, com a formação de dimples, para todas as condições de tratamento térmico, o processo de soldagem e nitretação a plasma não alteraram o tipo de fratura típica dos aços maraging. A vida em fadiga não foi prejudicada pela nitretação, porém, foi observado uma redução da vida em fadiga do material soldado comparado com o material sem solda. Os resultados indicam, que o tratamento térmico de envelhecimento elevou as propriedades mecânicas do aço maraging tanto do material soldado como do nitretetado a plasma, com valores de resistência de aproximadamente 2.000 MPa e alongamento em torno de 8%. / Maraging Steels are ultra-high-strength, that have their composition based on iron alloyed with approximately 18% Nickel, with yield strength between 1.400 to 2.400 MPa. They have superior properties, such as high ductility, good weldability, simple heat treatment without deformation, good machinability, high strength and wear resistance. Their hardness and resistance allow them to supports repeated stress of longer fatigue in comparison with other high strength steels. The maraging steel has a significant cost advantage due to the good workability, predictable and uniform retraction during heat treatment, making this steel be promising. For this work, from various laser welding tests, heat treatment and surface treatment of plasma nitriding, The mechanical properties were studied by means of testing: traction; fatigue; impact; hardness; and roughness. We also analyze, with the aid of optical microscope, the microstructural characteristics of the fusion zone (FZ), the heat affected zone (HAZ) due the welding and by nitrided layer. With the aid of SEM (Scanning Electron Microscope) and EDS (Energy Dispersive Scanning), we analyzed the fractured mechanisms. Several tests were carried out with times and temperatures to determine the best aging condition and the chosen temperature was 480°C for 3 hours. The application of laser welding seems to be effective for joining the plates with loss in the yield strength or tensile strength less than 10%, compared with the strength of maraging steel without welding. The analyses of the fractured surface showed that the rupture of the welded samples occurred in the fused zone region and has ductile nature, with formation of dimples for all heat treatment conditions. The welding and plasma nitriding process have not modified the type of typical fracture of the maraging steel. The life in fatigue was not affected by nitrided, however, they observed a reduction in fatigue life of welded material, compared with no soldering material. The results showed that aging heat treatments increased the mechanical properties of maraging steel both welded and plasma nitrided material, whit strength values about 2.000 MPa and elongation nearly 8%.

Resumo: Os principais objetivos deste trabalho foram desenvolver estruturas bainíticas e multifásicas através de diversas rotas de tratamentos térmicos, visando as melhores combinações de propriedades mecânicas, fornecendo subsídios científicos/tecnológicos para as indústrias brasileiras. Em certos componentes de veículos aeroespaciais tem sido usado aço de baixa liga e ultra-alta resistência temperados e revenidos com elevada resistência devida a estrutura martensítica mas com baixa tenacidade. Uma melhoria na tenacidade é conseguida com redução controlada de resistência através do revenimento. O novo conceito, para aços avançados que combinam alta resistência com boa tenacidade, está simbolizado pelas microestruturas bainíticas e multifásicas. Neste projeto foi feito um estudo do efeito das microestruturas nas propriedades mecânicas de um aço AISI 4340. Foram analisadas diversas microestruturas, desde aquelas inteiramente bainíticas até microestruturas multifásicas com teores variados de ferrita, bainita, martensita e austenita retida. Os resultados foram comparados com aqueles obtidos por têmpera por resfriamento continuo e com as diversas rotas de transformação isotérmica. As combinações de propriedades mecânicas estão relacionadas com as frações volumétricas das fases e a bainita melhora significativamente a ductilidade do aço, mantendo a resistência elevada e melhorando a combinação resistência/ductilidade. O aço possui baixo coeficiente de encruamento e é possível conseguir resistências entre 1000 MPa e 1400 MPa com alongamento entre 13% e 25%, combinação esta superior aquelas encontradas para o mesmo aço quando temperado e revenido em óleo. / Abstract: The main goals of this study were to develop bainitic and multiphasic structures through several routes of heat treatment, in order to reach the better combination of mechanical properties, providing scientific/technological subsidies to Brazilian industries. In some of aerospatial vehicles components have been used quenched and tempered ultra-high-strength low-alloy steel where the martensitic structure is responsible for the high-strength and low toughness levels. Toughness improvements can be achieved by strength reduction control during tempering. The new concept for advanced steels, that combine high-strength and good toughness, is correlated with the bainitic and multiphasic microstructures. In this work the effect of microstructures on the mechanical properties of AISI 4340 steel. Has been analysed several microstructures, from those totally bainitic until multiphasics microstructures with various ferrite, bainite, martensite and retained austenite content. The results were compared with those obtained by quenching through continuous cooling transformation and several routes of isothermal transformation. The combinations of mechanical properties are related with volume fraction of present phases and the bainite improved significantly the toughness steel., keeping the high strength and improving the strength/toughness combination. This steel has low coefficient of hardness and is possible to achieve strengths between 1000 MPa e 1400 MPa with percentual elongation between 13% e 25%, this combination is better than that found to the same steel when quenched and tempered in oil. / Orientador: Tomaz Manabu Hashimoto / Coorientador: Antonio Jorge Abdalla / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Jorge Otubo / Mestre