Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Resumo: O desenvolvimento dos aços avançados de alta resistência tem sido a principal estratégia por parte das siderúrgicas para atenderem às demandas das indústrias automobilísticas por um material que permita a redução de peso, diminuição do consumo de combustível e, simultaneamente, que possibilite uma melhora na resistência ao impacto e na segurança dos passageiros. Neste contexto, o aço bifásico apresenta grande potencial tecnológico de aplicação, principalmente em componentes estruturais, em virtude de suas propriedades mecânicas especiais, como alta resistência à tração, alta taxa de encruamento e muito boa ductilidade. No entanto, é necessário minimizar os problemas dimensionais provocados pelo efeito do retorno elástico (springback) durante a estampagem, assim como, as falhas durante o processamento. Este trabalho tem por objetivo caracterizar um aço bifásico da classe 1000 MPa (DP980), quanto à microestrutura e propriedades mecânicas. A caracterização microestrutural, por meio de técnicas de microscopia óptica e eletrônica de varredura, determinaram as fases presentes de maneira qualitativa e quantitativa, assim como suas morfologias, com o objetivo de correlacionar a microestrutura com as propriedades mecânicas. Evidenciou-se a presença de grãos alongados, acompanhando o sentido de laminação da chapa e uma fração volumétrica de martensita de 51,4%. As características em relação aos processos de estampagem foram estudadas por meio do ensaio de dobramento para determinar o r... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The development of advanced high strength steels (AHSS) has been the main strategy for steelmakers to meet the demands of the automotive industry for a material that reduces weight and fuel consumption, provides shock resistance and vehicle safety. Within this context, dual-phase steel (DP) shows great technological potential, mainly in structural parts, due to its special mechanical properties, such as high tensile strength, work hardening, and ductility. However, it is necessary to minimize the dimensional problems caused by springback during stamping, along with the processing failures. This work aims to characterize a 1000 MPa (DP980) dual-phase steel regarding its microstructure and mechanical properties. The microstructural characterization, through optical microscopy and scanning electron microscopy, determined the present phases in a qualitative and quantitative manner, as well as their morphologies, in order to correlate microstructure with mechanical properties. The presence of elongated grains, following the direction of lamination of the sheet, as well as a volumetric fraction of martensite of 51.4% were observed. Features of the stamping processes were examined through a bending test to determine the springback in samples submitted to bending punches with radii of 5 mm and 0.3 mm. The samples tested with the 5 mm radius punch show a strong springback in function of the high strength of the steel. With the 0.3 mm radius punch, the springback decreases significantl... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Ana Paula Rosifini Alves Claro / Resumo: Titânio e suas ligas têm sido amplamente aplicados em materiais biomédicos devido as suas excelentes propriedades de volume (relação massa específica e resistência mecânica), biocompatibilidade e resistência à corrosão. As ligas de titânio utilizadas comercialmente são a Ti CP (comercialmente puro) e Ti6Al4V e apesar de muito utilizadas apresentam problemas de citotoxicidade e dessa maneira se faz importante o desenvolvimento de novas ligas que levem a substituição das mesmas. Ligas de titânio do tipo beta têm sido amplamente exploradas devido a sua excelente relação baixo peso específico e módulo de elasticidade, fator que reduz o efeito de Stress Shielding. O objetivo deste trabalho foi processar e caracterizar uma liga de titânio do tipo beta com composição Ti10Mo8Nb6Zr (%m) visando aplicações biomédicas. Os lingotes da liga foram obtidos em um forno de fusão a arco voltaico com atmosfera inerte de gás argônio. A liga foi tratada em um forno tubular a vácuo a 1000ºC por 24 horas para garantir a homogeneidade química, forjada a frio em barras de 9,60 mm de diâmetro e tratadas termicamente novamente a 950°C por 2 horas, seguido de resfriamento em água. A microestrutura e as fases presentes de cada etapa do processamento da liga foram investigadas por Microscopia Óptica (MO), Difração de Raios X (DRX) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Sendo possível constatar a presença da fase beta e a presença de uma possível fase metaestável a ω, comprovando o diagrama de prev... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Titanium and its alloys have been widely applied in biomedical materials because of their excellent volume properties (specific mass ratio and strength), biocompatibility and corrosion resistance. The titanium alloys used commercially are Ti CP (commercially pure) and Ti6Al4V, although they are widely used they present problems of cytotoxicity (Ti6Al4V) and high Young's modulus (Ti CP) and in this way it is important to develop new alloys that lead to their replacement. Beta-type titanium alloys have been extensively explored because of their excellent low specific weight ratio and low modulus of elasticity, which reduces the effect of Stress Shielding, besides absence of problems with citotoxicity. The purpose of this study was processing and characterization of the new beta-titanium alloy Ti10Mo8Nb6Zr (%wt) for biomedical applications. The ingots were obtained in an eletric arc furnace with an inert atmosphere of argon gas. They were heat treated in a tubular vacuum furnace at 1000°C for 24 hours to ensure chemical homogeneity, cold worked in rods with 9.60 mm diameter, and solubilized in tubular furnace under vacuum at 950°C for 2 hours followed by cooling in water. The microstructure and the phases present in each step of the alloy processing were investigated by The microstructure and the phases present at each step of the processing of the alloy were investigated by optical microscopy, X-ray Diffraction (XRD) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). It was possible ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O desenvolvimento dos veículos atuais vem sendo impulsionado pela necessidade de redução de massa associada com o aumento da segurança para os passageiros. Na procura de novos materiais e processos para atender estas exigências, os aços bifásicos ferrítico-martensíticos ou DP vêm se destacando entre os aços avançados de alta resistência (AHSS), por apresentar elevada resistência mecânica e boa ductilidade. Da mesma forma, a soldagem a laser vem se mostrando promissora para junção desta classe de materiais. Este processo permite unir os aços DP com boa qualidade metalúrgica sem significativas distorções dimensionais. Embora os aços DP apresentem boa soldabilidade, um amolecimento localizado na zona afetada pelo calor (ZAC) também é observado, especialmente no aço DP1000, que apresenta elevada fração de martensita. Desta forma, esta Tese propõe a soldagem a laser do aço DP1000 de espessura 1,80 mm, seguida de uma sistemática caracterização microestrutural, visando a produção de juntas soldadas suficientemente resistentes. Para isto, foram produzidos cordões numa chapa de aço DP1000, variando a potência nominal de soldagem entre 0,4 e 2,0 kW e a velocidade de soldagem entre 20 e 150 mm/s. A caracterização microestrutural foi conduzida com o auxílio das técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). As juntas soldadas mais representativas foram submetidas a ensaios de dureza Vickers e tração uniaxial. Os resultados mostram que é possível produzir juntas soldadas resistentes no aço DP1000. Todavia, é fundamental que a combinação de parâmetros gere soldas com penetração total e mínima largura de ZAC, limitando a quantidade de amolecimento da martensita prévia e a fração volumétrica de austenita retida. Na presente Tese, os melhores resultados foram obtidos para uma potência de 2,0 kW e velocidade de 150 mm/s. / The development of modern vehicles has been driven by the need of mass reduction associated with the increase of the safety of passengers. In the search for new materials and processes to meet these requirements, ferritic-martensitic dual-phase (DP) steels are potential candidates among advanced high-strength steels (AHSS), because of their high mechanical strength and good ductility. In that sense, laser beam welding has been shown promising for joining this class of materials. This process allows joining DP steels with good metallurgical quality without large dimensional distortions. Although DP steels show good weldability, a localized softening in the heat affected zone (HAZ) is also observed, especially in DP1000 steel which contains large amounts of martensite. Thus, laser beam welding has been performed in DP1000 steel with thickness of 1.80 mm, followed by a systematic microstructural characterization, aiming at the production of resistant welded joints. For this, bead-on-plate welds were carried out in DP1000 steel, varying the welding power between 0.4 and 2.0 kW and the welding speed between 20 and 150 mm/s. The microstructural characterization was conducted with the aid of light optical microscopy (LOM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and electron backscattered diffraction (EBSD). The most representative welded joints were tested for Vickers hardness and uniaxial tensile test. Results show that it is possible to produce sound and resistant welded joints in DP1000 steel. However, it is critical that the combination of parameters allows the obtainment of welds with full penetration and minimum HAZ width, limiting the amount of softening of prior martensite and the volume fraction of retained austenite. In the present Thesis, this was achieved using a power of 2.0 kW and a welding speed of 150 mm/s.

Neste trabalho, foi realizada a síntese de compostos do sistema PbO CrO3, em especial as composições PbCrO4 e Pb2CrO5, pelo método dos precursores poliméricos, avaliando sua aplicação como pigmentos. Para eliminar o aspecto negativo quanto à toxicidade dos materiais envolvidos, foi realizada a dispersão dos mesmos em SiO2, pelo método sol-gel. As amostras foram caracterizadas estruturalmente por difração de raios X, espectroscopia Raman e por microscopia eletrônica de varredura e transmissão. Pelos resultados de difratometria de raios X e espectroscopia Raman, foi verificado que o método dos precursores poliméricos possibilita a formação de Pb2CrO5 e PbCrO4 monofásicos para ambas as estequiometrias estudadas. Contudo, as imagens de microscopia eletrônica de varredura mostram que as partículas das duas composições apresentam forte coalescência e aglomeração. A caracterização óptica foi realizada pela técnica de reflectância difusa e coordenadas colorimétricas, em que foi determinado que as amostras de PbCrO4 possuem coloração verde-amarelada e que as amostras de Pb2CrO5 possuem coloração que varia do laranja escuro ao vermelho. A dispersão em SiO2 das partículas de Pb2CrO5 foi alcançada, no entanto, este processo provocou a formação de diferentes fases cristalinas, além de alterações na cor, as quais têm uma contribuição significativa da própria matriz SiO2, fato confirmado pela teoria de Kubelka-Munk. A incorporação dessas partículas em uma matriz polimérica de um copolímero de etileno e acetato de vinila (EVA) resultou em uma coloração homogênea da mesma, confirmando a eficácia destas partículas como pigmentos. / In this work, the synthesis of particles from the PbO-CrO3 system, in particular the PbCrO4 and Pb2CrO5 compositions were accomplished, by a polymeric precursor method, evaluating its application as pigments. In order to eliminate the negative toxic aspect of these materials, the dispersion of the same in SiO2 was achieved, by the sol-gel method. The samples were characterized structurally by X-Ray diffraction, Raman spectroscopy and scanning and transmission electron microscopy. From X-Ray diffraction and Raman spectra results it was verified that the polymeric precursors method is able to form single phase Pb2CrO5 and PbCrO4 for both studied stoichiometries. Although, scanning electron microscope images revealed that both compositions present strong coalescence and agglomeration of the particles. Optical characterization was carried out by diffuse reflectance technique and colorimetric coordinates. It was verified that the PbCrO4 samples possess green-yellowish coloration and the Pb2CrO5 samples presents coloration that varies from dark orange to red. The dispersion of Pb2CrO5 particles in SiO2 was reached, however, this process causes the formation of different crystalline phases, besides alteration in color, which have a significant contribution from the SiO2 matrix, confirmed by Kubelka-Munk theory. The incorporation of these particles in a polymeric matrix of ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) resulted in the coloration of the same, confirming the efficiency of these particles as pigments.

Orientador: Juno Gallego / Resumo: As superfícies desgastadas são normalmente revestidas com ligas metálicas resistentes ao desgaste abrasivo, nos quais durante a soldagem o metal de solda com matriz ferrosa é reforçado pela formação de carbonetos grosseiros durante a solidificação da poça de fusão. O propósito deste trabalho é investigar a aplicação de micro-ondas para o preparo de cavacos das ligas de titânio ASTM F67 e ASTM F136, visando a sua fragilização pela formação de uma fina camada de carbonetos que facilitam a moagem e a obtenção de pós finos. O pó obtido da reciclagem do titânio foi misturado com grafite, tornando possível a formação de carbonetos de titânio (TiC) durante a fusão da mistura sobre peças de aço-carbono ABNT 1020 com uma tocha a arco elétrico com proteção gasosa (GTAW). A aplicação de micro-ondas foi bem sucedida, permitindo a obtenção da mistura carbonetante com granulometria inferior a 45m. O metal de solda mostrou uma microestrutura ferrítica reforçada por partículas grosseiras TiC, que incrementaram significativamente a dureza do material. Os resultados obtidos indicam que a reciclagem de cavacos de titânio seja potencialmente interessante para o desenvolvimento de um consumível de soldagem para revestimentos resistentes ao desgaste abrasivo, mais econômico e ambientalmente sustentável. / Abstract: The worn surfaces are usually coated with abrasive resistant metal alloys, where the weld metal is reinforced by the formation of coarse hard carbides during the melt pool solidification. The aim of this work is investigate the irradiation of microwaves on scrap (chips) of ASTM F67 and ASTM F136 titanium alloys, becoming easier grinding of the residues for obtaining fine powder due to chips embrittlement by thin TiC coating. The titanium-rich recycled powder was mixed with graphite, making possible the formation of titanium carbides (TiC) during the melting of the mixture by Gas-Tungsten Arc Welding (GTAW) carried out on ABNT 1020 carbon steel pieces. The microwave application was very successful, allowing to obtain a fine carbide-former mixture with granulometry less than 45m. The weld metal have showed a microstructure composed by ferrite (BCC iron) reinforced by coarse dendritic TiC particles, which promoted significantly hardness increasing. The experimental results have indicate that microwave irradiation for titanium alloys chips recycling is potentially interesting for the development of a economical and environmentally sustainable consumables for abrasive wear resistant hardfacing. / Mestre

O aço SAE AISI 52100 com microestrutura martensítica revenida é utilizado para a fabricação de rolamentos como também na fabricação de outras peças e dispositivos para aplicações marinhas. A modificação deste aço com a adição de silício e manganês pode melhorar as propriedades mecânicas em média-alta temperatura. Este aço modificado ao Si e Mn apresenta grande resistência ao amolecimento durante o revenimento, o que pode ser explorado quanto ao comportamento em altas temperaturas. Para a realização deste trabalho, foi utilizado o aço AISI 52100 com composição química conforme estabelece a norma ASTM A295- 2014, e um aço experimental com 1,82% de Si e 1% de Mn baseado no aço AISI 52100. Após tratamento térmico de normalização, investigou-se os fenômenos de transformação de fase por meio de estudos microestruturais, mecânicos e corrosivos em diferentes temperaturas. A adição de Si e Mn junto ao tratamento de normalização conferiram melhor dureza, tenacidade ao impacto e maior resistência à tração a 25, 300 e 400 oC, porém diminuiu a resistência à corrosão comparada à do aço AISI 52100 na condição utilizada nas indústrias. Portanto, o aço modificado normalizado se mostrou adequado para utilização em maiores temperaturas que não exijam resistência à corrosão em solução de NaCl 3,5 %p. / SAE AISI 52100 steel with tempered martensitic microstructure is used for the manufacture of bearings as well as in the manufacture of other parts and devices for marine applications. The modification of this steel with the addition of silicon and manganese can improve the mechanical properties in medium-high temperature. This Si-Mn modified steel exhibits high resistance to softening during tempering, which can be exploited in high temperature behavior. For this work, it was used the AISI 52100 steel with chemical composition in accordance to ASTM A295- 2014 and an experimental steel with 1.82% Si and 1% Mn, based on AISI steel 52100. After normalization heat treatment, the phenomena of phase transformation were investigated through microstructural, mechanical and corrosive studies at different temperatures. The addition of Si and Mn together with the normalization treatment improve hardness, impact toughness and tensile strength at 25, 300 and 400 oC, but decreased the corrosion resistance compared to AISI 52100 steel in the condition used in the industries. Therefore, normalized modified steel proved to be suitable for use at higher temperatures that do not require corrosion resistance in 3.5%w. NaCl solution.

Neste trabalho os efeitos da soldagem por fricção e mistura na resistência à corrosão da liga 2098-T351 foram avaliados e correlacionados com sua microestrutura. Neste sentido, técnicas eletroquímicas convencionais e locais (EIS, curvas de polarização, SVET, SECM e LEIS) em conjunto com técnicas de caracterização microestrutural (XPS, SEM, TEM, DSC, microdureza, perfilometria ótica) foram utilizadas. Devido a pouca informação encontrada na literatura sobre este material, uma caracterização prévia da liga na condição como recebida pelo fabricante foi realizada. Com isso, observou-se a existência da influência da preparação da amostra na resistência à corrosão da liga. Amostras na condição como recebida apresentaram maior resistência à corrosão do que as amostras polidas. Em seguida, a liga 2098-T351 foi caracterizada e sua resistência à corrosão comparada com a da liga convencional 2024-T3, amplamente usada na indústria aeroespacial. Os resultados mostraram diferentes mecanismos de propagação da corrosão para as duas ligas. Em termos de resistência à corrosão, a liga 2098-T351 apresentou potencial para substituir a liga 2024-T3 em termos de resistência a penetração do ataque localizado. Por fim, a reatividade das diferentes zonas de soldagem foi correlacionada com as respectivas características microestruturais. Os resultados mostraram que a região da junta soldada, que compreende a região da zona misturada e zona termomecânicamente afetada, foi mais resistente à corrosão do que a zona termicamente afetada e o metal base. A alta densidade da fase T1 (Al2CuLi) nestas ultimas regiões, comparadas à junta soldada foi considerada responsável por esse comportamento. / In this work, the effects of friction stir welding on the corrosion resistance of the 2098-T351 alloy were evaluated and correlated with its microstructure. In this sense, conventional and local eletrochemical techniques (EIS, polarization curves, SVET, SECM e LEIS) together with microstructural characterization techniques (XPS, SEM, TEM, DSC, microhardness, optical profilometry) were used. Due to the little information found in the literature on the 2098-T351 alloy a prior characterization of the alloy in the as received condition by the manufacturer was carried out. Thus, the influence of sample preparation on the corrosion resistance of the alloy was observed. Samples in the as-received condition showed higher corrosion resistance than the polished ones. Next, the the 2098-T351 alloy was characterized and its corrosion resistance compared to that of the conventional 2024-T3, widely used in the aerospace industry. The results showed different mechanisms of corrosion propagation for the two alloys. In terms of corrosion resistance, the 2098-T351 alloy presents potential to replace the conventional 2024-T3 alloy due to its resistance to corrosion attack penetration. Finally, the reactivity of the different FSW welding zones was correlated with their microstructural features. The results showed that the weld joint, which comprises the stir zone and the thermomechanically affected zone, was more resistant to corrosion than the heat affected zone and base metal. The high density of T1 phase (Al2CuLi) in these last zones, compared to the weld joint was considered responsible for this behavior.

A liga de alumínio AA 6351 é uma liga endurecível por precipitação coerente do sistema Al-Si-Mg, contendo adicionalmente Mn e Fe. Neste trabalho foi realizada a caracterização microestrutural durante o processamento de um tubo extrudado de parede grossa da liga AA 6351. Foram utilizadas várias técnicas complementares de caracterização microestrutural, tais como microscopia óptica de luz polarizada, microscopia eletrônica de varredura eletrônica (MEV), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), difração de elétrons retroespalhados (EBSD), medidas de dureza e de condutividade elétrica. Foram analisadas as principais características dos grãos e precipitados presentes. Após solidificação, foi constatada a presença de uma distribuição relativamente homogênea de grãos com diâmetro médio de aproximadamente 100 ?m e de uma fase intermetálica com morfologia alongada e rica em Al, Fe, Mn e Si. Durante a extrusão, o tamanho de grão inicial foi reduzido para cerca de um quinto do diâmetro inicial e a fase alongada, provavelmente ?-Al(FeMn)Si, foi fraturada e redistribuída e as partículas resultantes da fragmentação foram alinhadas na direção de extrusão. Foi detectada e analisada uma zona periférica de grãos grosseiros nas proximidades das superfícies externa e interna do tubo. Tratamentos térmicos complementares realizados na faixa de 400 a 550ºC em amostras retiradas do tubo na condição T6 e medidas de condutividade elétrica revelaram que a dissolução de partículas associada à queda de condutividade elétrica tem início por volta de 440ºC. / The aluminum alloy AA 6351 is a precipitation hardening alloy of the Al-Mg-Si system, additionally containing Mn and Fe. In this work the microstructural characterization during processing of a thick wall extruded tube of the AA 6351 was carried out. Several complementary techniques of microstructural characterization were used, such as polarized light optical microscopy, electronic scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), backscattered electron diffraction (EBSD), hardness and electrical conductivity measurements. The main characteristics of the grains and precipitates were analyzed. After solidification, the presence of a relatively homogeneous grain distribution with an average diameter of approximately 100 ?m and of an intermetallic phase with elongated morphology rich in Al, Fe, Mn and Si was observed. During extrusion, the initial grain size was reduced to about one-fifth of the initial diameter and the elongated phase, probably ?-Al (FeMn) Si, was fractured and redistributed and the resulting particles of the fragmentation were aligned in the extrusion direction. A peripheral coarse grain zone was detected and analyzed in the vicinity of the outer and inner surfaces of the tube. Complementary thermal treatments performed in the range of 400 to 550ºC in samples taken from the tube in the T6 condition and electrical conductivity measurements revealed that the precipitate particles dissolution associated with the electrical conductivity drop starts at around 440ºC.

A good slag practice is essential for production of a high-quality stainless steel. In addition, the electrical and material efficiency of the electric arc furnace (EAF) can considerably be improved by a good slag practice. The metallurgical properties of the slag are strongly influenced by its high-temperature microstructure. Thus, characterization of the phases within the EAF slag as well as the determination of the amount of these phases is of high importance.In addition, the knowledge about the chemical composition of the liquid slag and solid phases at the process temperatures is instrumental in developing a good slag practice.In order to study the slag in EAF high-chromium stainless steelmaking, slag samples were collected from 14 heats of AISI 304L steel (two samples per heat) and 7 heats of duplex steel (three samples per heat).The selected slag samples were petrographically studied both using scanning electron microscopy equipped with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS) and light optical microscopy (LOM). In some cases, X-ray diffraction (XRD) analyses were also performed. Moreover, computational thermodynamics was used to determine the equilibrium phases in the EAF steelmaking slags at the process temperatures. In addition, parameter studies were performed on the factors influencing the equilibria.More specifically, a petrographical and thermodynamic characterization was performed on the EAF austenitic steelmaking slags. Thereafter, the microstructural evolution of the slag during the EAF duplex steelmaking process was investigated. Moreover, an investigation with focus on the total amount of precipitates within the high-chromium stainless steelmaking slags was done. Finally, the foamability of these slags was quantified and evaluated.The petrographic investigations showed that, during the refining stage, in both austenitic and duplex cases, the main constituent of the EAF slag is a melt consisting of liquid oxides. In addition, the slag samples contain solid spinel particles. However, before ferrosilicon-addition (FeSi), the slag may also contain solid stoichiometric calcium chromite. Moreover, depending on the slag basicity, the slag may contain solid dicalcium silicate at the process temperatures.The evolution of the slag during the refining stage of the EAF was graphically illustrated in the calculated isothermal phase diagrams for the slag system Al2O3-Cr2O3-CaO-MgO-SiO2-TiO2.It was found that the only critical parameter affecting the amount of solid spinel particles in the slag is the chromium-oxide content. More specifically, it was shown that the amount of the spinel particles in the slag increases with an increased chromium-oxide content of the slag. It wasvialso shown that a higher basicity and a lower temperature of the slag contribute to the dicalcium silicate precipitation.In order to evaluate and quantify the foamability of the slags, the slag’s physical properties influencing its foaming index were determined. Computational thermodynamics was used as a tool to calculate the weight fractions of the solid phases within the slag at different EAF process stages. The computational thermophysics was used to estimate the viscosity of the liquid part of the slag samples at the process temperatures. The apparent viscosity of the samples was calculated by combining the above results. By estimating the density, surface tension and the foaming-gas bubble size, the foaming index of the slag samples were quantified. It could be shown that the foaming index of the EAF high-chromium stainless steelmaking slag may be on its minimum as the slag’s basicity takes a value in the range of 1.2 – 1.5. A basicity value of around 1.50 – 1.60 can be suitable for enhancing the foaming index of the slag, during the refining period in EAF high-chromium stainless steelmaking.

[pt] Pelotas de minério de ferro são formadas a partir da aglomeração de finos de minério e constituem o principal insumo para o processo de redução na indústria siderúrgica. As frações de fases sólidas e de poros afetam propriedades tais como resistência à compressão, permeabilidade a gases durante o processo de redução, e redutibilidade. No presente trabalho desenvolveu-se um método automático para a identificação e a quantificação automáticas das fases sólidas e poros presentes em pelotas de minério de ferro, mediante a correlação de imagens obtidas por duas técnicas diferentes – microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV). Imagens em mosaico cobrindo completamente uma seção transversal equatorial da pelota foram capturadas em MO e MEV. Utilizando técnicas de processamento de imagens, as fases e os poros foram identificados e quantificados em cada tipo de imagem. No entanto, cada técnica apresenta limitações na discriminação de certas fases, impedindo uma quantificação completa. Por outro lado, a combinação de imagens dos dois tipos permite discriminar todas as fases. Para isso as imagens de MO e MEV foram automaticamente registradas utilizando pontos de referência homólogos obtidos pela técnica SIFT – Scale Invariant Feature Transform. Após o registro, fases e poros foram individualmente identificadas e quantificadas, levando a resultados muito mais precisos do que os obtidos separadamente. Comparou-se também o resultado de porosidade com o obtido por microtomografia de raios-x (MicroCT). Para isso, um procedimento de correlação identificou a camada de uma tomografia 3D mais similar às imagens de MO ou MEV, foi realizado o registro e mediu-se a fração de área de poros. O valor encontrado foi muito menor na imagem de MicroCT, fato atribuído à pior resolução espacial desta técnica. / [en] Iron ore pellets are formed by an agglomeration process and currently constitute the main source for the reduction process in steel making. The fractions of solid phases and pores directly affect pellets´ properties such as compression resistance, gas permeability during the reduction process, and reducibility. In this work a method for the automatic identification and quantification of phases and pores in iron ore pellets was developed, based on the correlation between images obtained with two different techniques – optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). Mosaic images covering the full equatorial cross section of a pellet were acquired with OM and SEM. Employing digital image processing techniques the phases and pores were identified and quantified in each type of image. However, each imaging technique has limitations in the discrimination of certain phases, preventing a full quantification. On the other hand, the combination of the two types of images allows discriminating all phases. For that, OM and SEM images were automatically registered using homologous reference points obtained with the SIFT – Scale Invariant Feature Transform technique. After registration, phases and pores were individually identified and quantified, leading to much more accurate results than those provided separately by OM or SEM. The porosity was also compared with that provided by x-ray MicroCT. For that, a correlation procedure identified the closest matching MicroCT layer to the OM or SEM images, the image was registered and the pore fraction was measured. The obtained value is much lower for the MicroCT image, what was attributed to the worse spatial resolution of the technique.