Orientador: Paulo Roberto Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T10:24:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VillasBoas_RenatoLyra_M.pdf: 13424471 bytes, checksum: c7a6d60275922ab9255b8f8e74fd29e1 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um aço microligado com 0,7% de carbono para fabricação de rodas ferroviárias. Tomou-se como base um aço classe C da norma AAR M-107 e adicionou-se nióbio e molibdênio. A pesquisa foi realizada em duas etapas distintas. A primeira etapa estudou-se o efeito da adição de nióbio e molibdênio no aço com 0,7% de carbono antes e após a deformação por laminação, simulando o forjamento real das rodas ferroviárias produzidas na MWL Brasil. Com os dados disponíveis passou-se à segunda etapa da pesquisa onde foram fabricadas e ensaiadas rodas ferroviárias na MWL Brasil usando um aço com composição química semelhante à utilizada na primeira etapa para observar o efeito do nióbio e molibdênio nas mesmas. Os aços foram austenitizados a 1250 °C para solubilização do nióbio na austenita e deformados a partir de 1200 °C. Na primeira etapa o aço foi laminado em 4 passes sofrendo uma deformação total na espessura de 67% e resfriado ao ar. Na segunda etapa, o aço foi forjado pelo processo de fabricação usado pela MWL Brasil. Após o tratamento térmico, foram realizados ensaios de dureza da perlita, tração, impacto, tenacidade à fratura, além de microscopia ótica e medida do tamanho de grão austenítico. Observou-se aumento no limite de escoamento (8,5%), ductilidade (15%), energia de impacto (29%), tenacidade à fratura (33%) e temperabilidade pela microadição de nióbio e molibdênio, mostrando que esses elementos podem melhorar o desempenho das rodas ferroviárias atualmente produzidas. / Abstract: In this work it was developed a microalloyed steel with 0.7% carbon to manufacture railway wheels. It was taken as basis a steel class C of standard AAR M-107 and added niobium and molybdenum. The research was conducted in two stages. The first step was studied the effect of the addition of niobium and molybdenum on 0.7% C steel before and after deformation by rolling, simulating the actual forging of railroad wheels process in MWL Brasil. With the available data the second stage of the research was conducted, manufacturing and testing railway wheels in MWL Brasil, using a steel with similar chemical composition to that was used in the first step to observe the effect of niobium and molybdenum in them. The steels were austenitized at 1250 °C for niobium solubilization in austenite and deformed from 1200 °C. In the first stage, the steels were rolled at 4 passes undergoing a total deformation of 67% in thickness and aircooled. In the second step, the steels were forged by MWL Brasil manufacturing process. After heat treatment, tests on pearlite hardness, tensile, impact, fracture toughness were performed. Microstructure was observed by optical microscopy and the austenite grain size was measured. It was observed an increasing on the yield strength (8,5%), ductility (15%), impact energy (29%), fracture toughness (33%) and hardenability by niobium and molybdenum microalloying, showing that these elements can improve the performance of railway wheels nowadays produced by MWL Brasil. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Este trabalho teve como objetivo a síntese e caracterização de catalisadores de Co-Mo e Ni-Mo para hidrodessulfurização suportados em sílica mesoporosa ordenada (SBA-15 e FDU-1). As amostras de SBA-15 and FDU-1 foram sintetizadas a partir de TEOS como fonte de sílica e copolímeros triblocos como agentes direcionadores de estrutura em meio ácido. Ni(NO3)2.6H2O, Co(NO3)2.6H2O, (NH4)6Mo7O24.4H2O foram utilizados como fontes de metais. A suspensão aquosa de sílica foi misturada com a solução do cátion metálico conforme a concentração desejada. Após evaporação da água o molde polimérico foi eliminado por calcinação sob atmosferas dinâmicas de N2/ar, produzindo os precursores na forma de óxidos. As técnicas de TG/DTG, DRX, MEV-EDS, ICP OES, isotermas de adsorção/dessorção de N2 e SAXRD foram empregadas para a caracterização destes materiais. A TG foi utilizada para verificar a composição dos sais de partida, para definir as melhores condições de calcinação e definir a estequiometria do produto final. Os resultados de DRX confirmaram as fases óxidos após a calcinação dos sais e dos catalisadores. Os resultados de SAXRD indicaram picos bem resolvidos e ótima estruturação para os catalisadores suportados em SBA-15. Entretanto, os catalisadores suportados em FDU-1 não apresentaram picos de difração bem definidos, mas apenas bandas de correlação que indicaram a formação de domínios de poros desordenados e domínios pouco ordenados. As isotermas de adsorção de N2 foram concordantes com a literatura para as amostras de SBA-15 puras e modificadas. Porém, as amostras de FDU-1 pura e modificadas apresentaram deformidades nos ramos das isotermas de dessorção. Os teores metálicos foram determinados por espectrometria de emissão atômica com fonte de plasma. Os valores de áreas superficiais foram superiores a 450 m2/g para os catalisadores suportados em SBA-15 e superiores a 290 m2/g para os catalisadores suportados em FDU-1, sugerindo que esses materiais são promissores para prosseguir com os estudos e efetivamente testá-los para hidrodessulfurização. / This work aimed at the synthesis and characterization of Co-Mo and Ni-Mo catalysts supported on ordered mesoporous silica (SBA-15 and FDU-1) for hydrodesulfurization. SBA-15 and FDU-1 samples were synthesized from TEOS as silica source and triblock copolymers as structure templating agents in acidic medium. Ni(NO3)2.6H2O, Co(NO3)2.6H2O, (NH4)6Mo7O24.4H2O were used as metal sources. The aqueous suspension of silica was mixed with the metallic cation solution according to desired concentration. After evaporation of water the polymeric template was removed by calcination under dynamic atmospheres of N2/air producing precursors in the oxide form. The TG/DTG, XRD, SEM-EDS, ICP OES, isotherm adsorption/desorption of N2 and SAXRD techniques were employed to characterize these materials. The TG was used to verify the composition of the starting salts, to define the best conditions of calcination and define the final product stoichiometry. The XRD results confirmed the oxide phase after calcination of salts and catalysts. The SAXRD results indicated well resolved peaks and great structure for catalysts supported on SBA-15. However, the catalysts supported on FDU-1 showed no well-defined diffraction peaks but only correlation bands which indicated the formation of areas of somewhat ordered pores and disordered domains. The nitrogen adsorption isotherms were according to literature for SBA-15 pure and modified samples but FDU-1 pure and modified samples presented deformed branches of desorption isotherms. The metallic contents were determined by emission spectrometry atomic plasma source. The values for surface areas were greater than 450m2/g for the catalysts supported on SBA-15 and larger than 290 m2/g for the catalysts supported on FDU-1, suggesting that these materials are promising for further studies and test them in the hydrodesulfurization reactions.

A literatura cita o aparecimento de onda catalítica polarográfica do Mo(VI) na presença de NO-3. Há menção na literatura sobre comportamento semelhante entre o ácido azotídrico e o ácido nítrico em relação ao poder de oxidação. Seguindo uma linha de pesquisa da área de Química Analítica deste Instituto, procedeu-se a estudos envolvendo a existência de onda polarográfica de natureza catalítica do Mo(VI) na presença de HN3. Os trabalhos foram desenvolvidos utilizando-se técnicas como espectrofotometria, polarografia TAST e de pulso (normal e diferencial) e coulometria a potencial controlado, com o intuito de interpretar-se os diferentes equilíbrios existentes entre espécies de molibdênio em solução e na superfície do eletrodo. Foi analisado o equilíbrio entre as espécies Mo(V)2 e Mo(V)amarelo formadas em reações de condensação de uma espécie de Mo(V) gerada a nível de eletrodo. Algumas evidências experimentais permitiram concluir que a redução eletroquímica deste precursor de Mo(V) origina a onda polarográfica denominada B1. Por análise computacional foi proposto que a redução da espécie Mo(V) ocorresse por transferência de 1 elétron, adotando-se modelo onde há formação de uma espécie de Mo(IV}. Nos estudos envolvendo a técnica de pulso reverso foram caracterizadas diferentes formas de Mo(III), e algumas especulações a respeito de suas estruturas foram feitas com base numa forma já conhecida de Mo(lll) (Mo ( III)2 ). Procurou-se esclarecer o mecanismo relacionado ao ciclo catalítico quando HN3 está presente, evidenciando-se a formação de amônio e nitrogênio no processo de redução do ácido azotídrico. As possíveis implicações da participação desta espécie nos sítios ativos de algumas molibdoenzimas como nitrato reductase também foram consideradas. / The catalytic polarographic wave in the system Mo(VI) and nitrate is mentioned in the literature. The hydrazoic acid (HN3 ) has a similar behavior to nitric acid under redox properties. In this way the system containing Mo(VI) and hydrazoic acid presents the possibility to develop a catalytic process in polarographic studies. The techniques used were spectrophotometry, TAST polarography, normal and differential pulse polarography and controlled potential coulometry. The works done showed the differents equilibria between the molybdenum specie in the bulk of solution as well in the surface of mercury electrode during the electrolysis. The catalytic cycle was characterized by several criteria in the presence of HN3 . The main oxidation molybdenum responsible by catalytic activity was state of determined. Finally, speculation on this intermediate state as active center in molybdoenzymes (nitrate reductase) was proposed.

A aplicação de cobalto (Co) e molibdênio (Mo) diretamente às sementes de soja (Glycine max (L.) Merrill) é uma prática comum no cultivo dessa leguminosa no Brasil. Porém, esta técnica apresenta limitações, provocando fitotoxicidade na planta, interferindo na absorção de ferro (Fe) pelas raízes, diminuindo a população das bactérias fixadoras de nitrogênio do gênero Bradyrhizobium nas sementes e aumentando uma etapa no pré-plantio. Uma maneira de contornar essas limitações seria a utilização de sementes enriquecidas com Co e Mo. Contudo, há carência de pesquisas com a finalidade de aumentar o teor de Co nas sementes de soja, haja vista que o potencial de enriquecimento com Mo já foi demonstrado. O objetivo do presente projeto foi determinar a viabilidade de enriquecimento de sementes de soja com Co e Mo e relacionar o enriquecimento ao potencial fisiológico das sementes. O projeto foi composto por dois experimentos. O primeiro experimento foi desenvolvido em casa de vegetação, localizada no Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP), em Piracicaba (SP). O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com três repetições, em esquema fatorial (4x2)+1 e (4x2)+2, composto por 4 doses de Co, 2 variedades de soja, 2 formas de aplicação e o controle sem Co e Mo. Plantas de duas variedades de soja (uma de ciclo longo e outra precoce) foram cultivadas em vasos contendo 3 dm3 de amostra de solo arenoso. No estádio fenológico de desenvolvimento R5.4 (início do enchimento das sementes), aplicou-se, via solo e via folha, os seguintes tratamentos de Co + Mo (g ha-1): 0+800, 10+800, 20+800 e 30+800, além de um controle sem Co e Mo. O segundo experimento foi conduzido em campo, no Centro de Pesquisa Geraldo Schultz, em Iracemápolis (SP). O delineamento experimental foi em blocos casualizados, com 6 repetições. As doses de Co + Mo e a variedade de soja utilizadas foram idênticas às do experimento realizado em casa de vegetação, no entanto, a aplicação em campo foi exclusivamente via foliar e a variedade utilizada foi a de ciclo longo. Foram avaliados os teores de Co e Mo no solo, folhas e sementes; os índices de clorofila (IC), de flavonóides (IF) e de balanço de nitrogênio (NBI); a germinação; e o vigor das sementes enriquecidas, utilizando o método de Envelhecimento Acelerado e a análise computadorizada de plântulas, com o auxílio do software SVIS® (Seed Vigor Imaging System). Foi verificada viabilidade no enriquecimento de sementes de soja com Co e Mo, sendo que a variedade mais precoce apresentou maiores teores de Co e Mo nas sementes. O enriquecimento das sementes com Co interferiu positivamente no vigor das sementes, obtendo-se melhor desempenho com a aplicação de 20 g ha-1 de Co. O enriquecimento com Mo, no entanto, não alterou o vigor das sementes. A aplicação foliar proporcionou maiores teores de Co nas sementes, em comparação à aplicação via solo. A aplicação via solo, porém, proporcionou maiores teores de Mo nas sementes em comparação à aplicação via foliar / The application of cobalt (Co) and molybdenum (Mo) directly to soybean (Glycine max (L.) Merrill) seeds is a common practice in Brazil. However, this technique presents limitations, provoking phytotoxicity, interfering in the absorption of iron by roots, decreasing the population of nitrogen-fixing bacteria of the genus Bradyrhizobium in the seeds, and requiring an additional step in the pre-planting stage. One way to overcome these limitations would be to use seeds enriched with Co and Mo. However, there is a lack of research aimed at increasing Co content in soybean seeds, since the potential for enrichment with Mo has already been established. The aim of this study is to determine the feasibility of enriching soybean seeds with both Co and Mo and to relate the enrichment to increase in the physiological quality of the seeds. The project consists of two experiments. The first experiment was carried out under greenhouse conditions, located at the Center for Nuclear Energy in Agriculture (CENA / USP), in Piracicaba (SP). The experimental design was completely randomized, with three replications, in a factorial scheme (4x2)+1 and (4x2)+2 of which 4 Co doses, 2 varieties, 2 application modes and the control without Co and Mo. Plants of two soybean varieties (one long and one precocious cycle) were grown in pots containing 3 dm3 of sandy soil. The following treatments of Co and Mo (g ha-1) were applied: 0 + 800, 10 + 800, 20 + 800, 30 + 800, via leaf and soil, after planting, at the R5.4 phenological stage of development. The second experiment was conducted in the field, at Geraldo Schultz research center, in Iracemápolis (SP), using only the long cycle genotype. The doses of Co + Mo used were identical to those of the greenhouse experiment; however, the application was exclusively via leaf. The experimental design was in randomized blocks with 6 replications. Co and Mo content in soil, leaves and seeds as well as indices for chlorophyll (IC), flavonoids (IF), nitrogen balance (NBI), germination and vigor of enriched seeds were evaluated by means of Accelerated Aging and computer analysis of seedlings by means of SVIS® (Seed Vigor Imaging System) software. Enrichment of soybean seeds by means Co and Mo proved to be viable, with the earlier varieties having a higher Co and Mo content in the seeds. Seed vigor was positively influenced by Co enrichment; best results were obtained with application of 20 g ha-1 of Co. Enrichment with Mo, however, had no influence on seed vigor. Application via leaf resulted in higher levels of Co in seeds compared to application carried out via soil. On the other hand, application via soil resulted in higher levels of Mo in seeds in comparison to application carried out via leaf

Orientador: Gustavo Paim Valença / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T11:37:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vesga_PabloMiguelCoha_M.pdf: 3148003 bytes, checksum: e990cb6467a80b515b813438a624fd7d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Reações de desidrogenação e desidratação no etanol são de grande interesse, já que levam à produção de compostos que são utilizados na indústria química, farmacêutica e cosmética. No presente trabalho, catalisadores de magnésio e molibdênio suportados na peneira molecular MCM-41 foram utilizados no estudo das reações de desidrogenação e desidratação de etanol. Os catalisadores foram preparados através da impregnação por umidade incipiente de nitrato de magnésio e heptamolibdato de amônia, com teores de 0,5% a 2,0% em massa para o magnésio e de 3,0% para o molibdênio. O Mg após a impregnação se apresentou como óxido de Mg e o Mo como óxido de Mo ou carbeto de Mo. Os materiais foram secados, calcinados e caracterizados através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), Difração de Raios X (DRX), Adsorção Física de Nitrogênio, Análise Infravermelho, Análise Termogravimétrica (TGA). Depois de calcinados, os catalisadores foram carregados no reator, pré-tratados e então testados nas reações de conversão de etanol entre 200 °C e 300 °C. Os produtos da reação foram analisados por cromatografia gasosa (CG). Houve produção de metano, propano, propeno, acetaldeído, éter etílico, 1,3-butadieno, acetato de etila, etano e eteno. A pressão parcial do etanol foi mantida fixa em 7870 Pa. A temperatura que mais favoreceu a reação foi 300 °C e o catalisador que apresentou maior conversão foi aquele possuía 0,5% de Mg e 3,0% de Mo, este último metal na forma de carbeto de Mo. Dos catalisadores testados, os que apresentaram maiores atividades catalíticas foram os que possuíam menor porcentagem de Mg devido a algumas propriedades como maior área superficial. Os catalisadores que possuíam carbeto de Mo favoreceram mais as reações que aqueles que tinham óxido de molibdênio, demonstrando mais uma vez que é um excelente composto para ser usado em reações, especialmente de desidrogenação / Abstract: Dehydrogenation and dehydration reactions with ethanol are interesting, because of these processes produce compounds that are highly used in the chemical, pharmaceutical, cosmetic and biological industries. At present, MCM-41 catalysts impregnated with magnesium and molybdenum are used to study ethanol dehydration and dehydrogenation reactions. The catalysts were prepared by impregnating magnesium nitrate and ammonium heptamolibdate in the silica supports, with a theoretical metal content of 0,5% to 2,0% for magnesium and 3,0% for molybdenum; the Mg was used in oxide form while the Mo was in oxide and carbide form. The solids were dried, calcinated and characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), EDS Analysis, X-Ray Diffraction (XRD), Nitrogen Adsorption, Thermo-Gravimetric Analysis (TGA), Infra-red Analysis (FT-IR). After calcination, the catalyst was loaded into the reactor to undergo pretreatment before being tested in ethanol reactions at low temperatures (473 - 573 K). The gases products of reaction were analyzed by Gas Chromatography (GC). The products were methane, propane, propeno, acetaldehyde, ether ethylic, 1,3-butadiene, ethyl acetate, ethane and ethylene. The partial pressure of ethanol was always the same and maintained at 7870 Pa. The optimal temperature for the reaction was found to be 573 K and the catalyst that had the biggest conversion of ethanol was MCM-41 with 0,5% Mg and 3,0% Mo, with the Mo in carbide form. Of the catalysts tested, those which showed higher catalytic activity were those that had the lowest percentage of Mg due to some properties such as a higher surface area. Catalysts impregnated with Mo carbide had more favorable reactions than those with molybdenum oxide, once again showing that it is an excellent compound for use in reactions, especially dehydrogenation reactions / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Gustavo Paim Valença / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-31T19:58:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paloschi_RozileiaSimoni_M.pdf: 2623823 bytes, checksum: 569787d9b56d1368559be20011050e5e (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A conversão catalítica de metano para combustível liquido ou outros produtos químicos é de grande interesse e muitas tentativas de utilização têm sido feitas para ativar metano em condições não oxidativas e convertê-lo em hidrocarbonetos grandes e compostos aromáticos. Neste trabalho, duas zeólitas H-ZMS-5 com razões Si/AI diferentes e uma zeólita H-Y foram impregnadas com 3% p/p de Mo e testadas na reação de acoplamento não oxidativo de metano. Análises de DRX e FTIR demonstraram que o Mo está bem disperso na superfície nos canais das zeólitas. A área superficial BET e o volume de poros apresentaram uma pequena redução após a impregnação. As reações foram feitas a 973 K. O catalisador Mo/H-Y só apresentou CO e H2 como produtos. O catalisador MO/H-ZSM-5 com a zeólita de menor razão Si/AI apresentou a maior conversão de metano e seletividade à benzeno quando a reação foi realizada em condição de baixa velocidade espacial de metano. A adição de 40% de H2 não favorece a formação de hidrocarbonetos C2 e aromáticos, enquanto a adição de apenas 10% resultou em um aumento na estabilidade da conversão de metano, especialmente para a zeólita com menor razão Si/AI. A adição de 20% de H2 resultou em menor conversão de metano e seletividade a benzeno quando comparada às reações sem adição de co-reagente e com 10% de co-reagente. Foram feitas também reações a 923 K e 1023 K para a determinação da energia de ativação. O catalisador 3Mo/H-ZSM-5 com menor razão Si/AI desativou completamente após 13 h de reação, enquanto o catalisador 3Mo/H-ZSM-5 com maior razão Si/AI desativou completamente após 9 h de reação. Este último foi regenerado por passagem de oxigênio à temperatura entre 723 e 823 K e testado novamente na reação de acoplamento não oxidativo de metano, apresentando valores de conversão de metano e seletividade à benzeno equivalentes aos observados na reação com o catalisador não regenerado / Abstract: The catalytic conversion of methane to liquid fuels or commodity chemicals is an attactive process that has received a great dela of attention recently. The conversion of methane under nonoxidative conditions results in longer chain hydrocarbons and aromatics compounds. In this work, two H-ZSM-5 zeolites with different Si/AI ratios and one H-Y zeolite were loaded with 3wt% Mo. They were used as catalysts in the reaction of nonoxidative coupling of methane. XRD and FTIR analysis showed that the molybdenum species are uniformly distributed on the surface in the channels of the zeolites. The BET surface area and the pore volume decreased slightly after impregnation with Mo. The reactions were carried out at 973 K. The only products for the Mo/H-Y smaples were CO and H2. The methane conversion and selectivity to benzene were higher for the Mo/H-ZSM-5 catalyst with lower Si/AI ratio and for lower methane space velocity. The nonoxidative coipling of methane reaction did not occur when 40% hydrogen were added to the methane feed stream. However, the methane conversion became stable and increase as 10% hydrogen were added to methane. This was true for the zeolite with lower Si/AI ratio. When 20% hydrogen were added to the methane feed stream, the methane conversion and selectivity to benzene were lower than when 10% hydrogen or no hydrogen were added to the feedstream. Reactions were carried out at 923 and 1023 K in order to determine the activation energy. The activation energy values were similar fo the reaction on the zeolites with different Si/AI ratios. The catalyst with lower Si/AI ratio deactivated after 13 h and the catalyst with higher Si/AI ratio deactivated after 9 h on stream. The catalyst with higher So/SI ratio was regenerated by flowing oxygen at temperatures between 723 and 823 K. After regeneration the catalyst had the same catalytic performance as the ¿fresh¿ catalyst / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Paulo Roberto Mei , Amilton Sinatora / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T20:19:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fonseca_SolangeTamarada_D.pdf: 21576321 bytes, checksum: ed8a1cccc8774fff4540b331b49b44b8 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Uma das maneiras de se reduzir os custos no transporte de cargas é aumentando a quantidade de carga transportada por vagão, isto eleva a tensão no eixo do vagão e, consequentemente, a roda deve possuir maior dureza sem perda da tenacidade para suportar o desgaste. Para atingir os níveis de dureza necessários estão sendo desenvolvidas rodas ferroviárias com aços microligados que são definidos como aços carbono-manganês contendo pequenos teores (menores que 0,5% em massa) de elementos de liga, que são fortes formadores de carbonetos como o nióbio (Nb), vanádio (V), molibdênio (Mo) e titânio. Em 2008, a MWL do Brasil iniciou o desenvolvimento de rodas ferroviárias fabricadas com aços microligados, e a partir de 2012, com a colaboração da EPUSP foi necessário o desenvolvimento de uma máquina de ensaio de desgaste tipo disco contra disco que atendesse as especificações da norma AAR (Association of American Railroads). Além disso, havia interesse em se conhecer o comportamento desses aços, sendo assim, seria necessário obter as curvas de resfriamento contínuo (CRC) dos mesmos. A análise destas mostrou que a adição dos elementos microligantes refinou o grão austenítico por formação de finos carbonetos de Nb e V, retardou a formação de ferrita e perlita, o que reduziu o espaçamento interlamelar da perlita; e elevou a temperabilidade dos aços. Entretanto, a adição de microligantes não alterou as temperaturas de início de formação de martensita, mas melhorou a temperabilidade. A formação de martensita não foi finalizada até a temperatura ambiente e todos os aços apresentaram austenita retida junto com a martensita. A análise de corpos de prova retirados das pistas de rolamento das rodas ferroviárias prontas para uso, com estrutura ferrítica-perlítica, revelou que o aço ao V apresentou os melhores resultados em todos os ensaios (tração na temperatura ambiente e 540 ºC, energia absorvida no ensaio Charpy e KIC) quando comparado ao aço sem microligantes ou com a adição de Nb+Mo. O melhor desempenho do aço ao V foi atribuído ao seu menor tamanho de grão austenítico e espaçamento interlamelar da perlita mais refinado. No ensaio de desgaste por deslizamento, a perda de massa foi maior no aço Nb. O primeiro protótipo construído da máquina de desgaste tipo disco contra disco forneceu resultados confiáveis até 250.000 ciclos, não atingindo o valor minímo especificado pela AAR. Entretanto a experiência adquirida foi essencial para projetar um novo protótipo que está em comissionamento / Abstract: One of the main strategies to reduce cost in load transportation is through the increase of the load transported a railroad car. This increase of tension in the wagons axes, require wheels with higher hardness but without loss of ductility and toughness. Thus, to achieve the required levels of hardness, the developments are now focusing on railway wheels composed by microalloyed steels that are defined as carbon-manganese steels containing a small amount (less than 0.5% by mass) of strong carbide-forming elements such as niobium (Nb), vanadium (V), molybdenum (Mo) and/or titanium. The MWL Brazil began in 2008, together with Unicamp, a research project on the development of railway wheel made of microalloyed steel and, later on 2012, EPUSP joined to the project reinforcing the importance of the project. During this work, project developed a disk-on-disk wear test machine that would attend the specifications of the standard AAR (Association of American Railroads). Besides, there was also an interest on further knowing the behavior of these steels, that is, it would be necessary to obtain the continuous cooling curves (CCC). In this work, the analysis of CCC showed that the addition of microalloying elements contributed in refining the austenitic grain size due to fine Nb and V carbides formation; delayed the formation of ferrite and pearlite, which reduced the interlamellar spacing of pearlite; and increased the hardenability of steels. However, the addition of microalloying did not change the starting martensite formation temperature, but increased the hardenability. It was also observed that the formation of martensite was not finished at room temperature and all studied steels presented retained austenite. The analysis of samples taken from the tread of railway wheels, with ferritic-pearlitic structure revealed that the vanadium steel showed the best results in all tests of strength (at room temperature and 540 °C), K1C and Charpy test if compared to steels without microalloying or with the addition of Nb+Mo. The superior performance vanadium steel was attributed to the smallest austenite grain size and the finest interlamellar spacing of the pearlite. In the wear test, the weight loss was greater in the niobium microalloyed steel. The developed prototype of the disk-on-disk wear test machine only provided reliable results up to 250,000 cycles; it not reached the minimum value specified by the AAR. However, the experience was essential to enhance a new prototype that is commissioning / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T12:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Finamor_FelipePereira_M.pdf: 7096775 bytes, checksum: f9779c193bdb5089e6373c577ae23cc9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O aumento da razão da carga transportada por eixo tem sido fundamental para redução dos custos de transporte, porém é exigido cada vez mais das interações roda-trilho. Neste aspecto para se garantir a segurança dos bens transportados e o menor desgaste da roda é necessário o desenvolvimento de novos aços com maior dureza, porém sem redução de ductilidade. Uma das estratégias é se adicionar aos mesmos microadições (< 0,5 % em massa) de nióbio ou vanádio, os quais, em solução sólida na austenita atrasam sua decomposição em produtos difusionais, elevando a resistência mecânica dos aços. Neste trabalho foram avaliados dois aços com 0,7 %C microligados ou não ao nióbio-molidbênio e produzidos pela MWL Brasil para a fabricação de rodas ferroviárias, segundo a classe D da AAR (Association of American Railroads). Foram realizados ensaios dilatométricos para o levantamento das curvas de transformação isotérmica e o estudo das curvas de escoamento à quente dos aços microligados e não microligados através dos ensaios de compressão à quente de único passe. A adição dos microligantes provocaram atrasos na cinética de transformação austenita/perlita na ordem de 4 vezes e um pequeno aumento da dureza dos produtos de reação no aço microligado ao nióbio e molibdênio para as transformações isotérmicas avaliadas por dilatometria e aumentaram numa razão de 1,3 a 1,4 as tensões de pico e em 1,5 a 3 as deformações de pico para todas as faixas de temperatura e deformação analisadas para o aço microligado / Abstract: The increase in cargo transported by axis has been a critical factor in reducing transportation costs, requiring more and more of the wheel-rail interaction. In this aspect to ensure the safety of transported goods and the a reduction in the wear of the railwheel is necessary to develop new steels with higher hardness without loosing ductility. One strategy is to add small amounts of alloy elements (<0.5 wt%) of niobium or vanadium which in solid solution in austenite retards the diffusional decomposition and raise the mechanical strength of the steels. The object of this study was to evaluate two steels with 0.7 % C microalloyed or not with niobium-molybdenum, which were produced by MWL Brasil for the production of railway wheels, according to Class D of AAR (Association of American Railroads) standards. Dilatometric tests were carried out to evaluate the isothermal transformation of microalloyed or not steels, and the flow curves were evaluated through microalloyed steels or not in a single hot compression tests. The addition of microalloying elements have delayed the kinetics of austenite transformation to pearlite in the order of 4 times and slightly increase the hardness of the reaction products in niobium and molybdenum microalloyed steel for isothermal transformations evaluated by dilatometry and increased in a ratio of 1.3 to 1.4 the peak stresses and 1.5 to 3 the peak strain for all ranges of temperature and strain analyzed for the microalloyed steel / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

No presente trabalho a deposição eletroquímica de filmes de óxidos de molibdênio na superfície do eletrodo de carbono vítreo, sob diferentes condições experimentais, foi investigada. Maiores concentrações de Mo(VI) na solução resultaram em filmes mais espessos, com a extensão da deposição sendo dependente do pH do meio. A utilização de eletrodos modificados por estes filmes no estudo do processo de redução eletrocatalítica do iodato resultou em voltamogramas com comportamentos eletroquímicos diferentes, sugerindo a formação de filmes com composição variada. A composição destes filmes foi investigada por retroespalhamento Rutherford (RBS), onde diferentes relações entre os átomos de molibdênio e oxigênio foram detectadas. A diminuição da intensidade do sinal voltamétrico de redução do ferricianeto, em função do aumento da espessura do filme depositado na superfície do eletrodo de carbono vítreo, sugeriu que o processo catódico foi dificultado à medida que o filme se tomou mais espesso. Esta observação indicou que o processo ocorre essencialmente na superfície do eletrodo de carbono vítreo, não havendo intermediação por parte do filme. Um sistema vedado foi montado para a obtenção da solução saturada de NO, bem como células eletroquímicas especiais foram construídas para a preparação das soluções. Os voltamogramas da oxidação do NO em eletrodo com superfície polida apresentaram duas ondas, as quais foram atribuídas à formação de nitrito e à oxidação deste ânion a nitrato, respectivamente. O comportamento eletroquímico do NO também foi observado em eletrodos com superfície modificada a partir de diferentes condições de Mo(VI), observandose que o processo de oxidação anódica do NO ocorreu de maneira facilitada ao se trabalhar com O eletrodo modificado a partir de uma solução de Mo(VI) 1mmol L-1 de pH 2,5. / The electrodeposition of molybdenum oxides films onto glassy carbon surfaces in several media was studied. Results showed a dependence of the thickness of the film on the Mo(VI) concentration. They also confirmed the existence of some specific pH conditions where the deposition occurred at higher extension. These modified electrodes have presented different behaviors in the electroreduction of iodate, probably due to the distinct film composition. Rutherford Backscattering Spectrometry analysis of these materiais has shown different ratios between the amount of Mo and O atoms, confirming this assumption. The electroreduction of [Fe(CN6)]-3 at the modified electrode was investigated aiming to evaluate the influence of the film porosity on the voltammetric profile of the electroative species. Data indicated that the cathodic process occurs at the glassy carbon surface by the penetration of [Fe(CN)6]-3 ions through channels in the film. Experiments with nitric oxide (NO) were carried out at a sealed electrochemical cell, which was homemade by using acrylic. The voltammetric signal of NO at a bare platinum electrode consisted of two waves, which were associated to the consecutive formation of nitrite and nitrate. The NO electrochemical behavior was also studied at modified electrodes and a current enhancement was verified by using films produced from solutions containing 1mmolL-1 of the Mo(VI), at pH 2.5.

No presente trabalho a deposição eletroquímica de filmes de óxidos de molibdênio na superfície do eletrodo de carbono vítreo, sob diferentes condições experimentais, foi investigada. Maiores concentrações de Mo(VI) na solução resultaram em filmes mais espessos, com a extensão da deposição sendo dependente do pH do meio. A utilização de eletrodos modificados por estes filmes no estudo do processo de redução eletrocatalítica do iodato resultou em voltamogramas com comportamentos eletroquímicos diferentes, sugerindo a formação de filmes com composição variada. A composição destes filmes foi investigada por retroespalhamento Rutherford (RBS), onde diferentes relações entre os átomos de molibdênio e oxigênio foram detectadas. A diminuição da intensidade do sinal voltamétrico de redução do ferricianeto, em função do aumento da espessura do filme depositado na superfície do eletrodo de carbono vítreo, sugeriu que o processo catódico foi dificultado à medida que o filme se tomou mais espesso. Esta observação indicou que o processo ocorre essencialmente na superfície do eletrodo de carbono vítreo, não havendo intermediação por parte do filme. Um sistema vedado foi montado para a obtenção da solução saturada de NO, bem como células eletroquímicas especiais foram construídas para a preparação das soluções. Os voltamogramas da oxidação do NO em eletrodo com superfície polida apresentaram duas ondas, as quais foram atribuídas à formação de nitrito e à oxidação deste ânion a nitrato, respectivamente. O comportamento eletroquímico do NO também foi observado em eletrodos com superfície modificada a partir de diferentes condições de Mo(VI), observandose que o processo de oxidação anódica do NO ocorreu de maneira facilitada ao se trabalhar com O eletrodo modificado a partir de uma solução de Mo(VI) 1mmol L-1 de pH 2,5. / The electrodeposition of molybdenum oxides films onto glassy carbon surfaces in several media was studied. Results showed a dependence of the thickness of the film on the Mo(VI) concentration. They also confirmed the existence of some specific pH conditions where the deposition occurred at higher extension. These modified electrodes have presented different behaviors in the electroreduction of iodate, probably due to the distinct film composition. Rutherford Backscattering Spectrometry analysis of these materiais has shown different ratios between the amount of Mo and O atoms, confirming this assumption. The electroreduction of [Fe(CN6)]-3 at the modified electrode was investigated aiming to evaluate the influence of the film porosity on the voltammetric profile of the electroative species. Data indicated that the cathodic process occurs at the glassy carbon surface by the penetration of [Fe(CN)6]-3 ions through channels in the film. Experiments with nitric oxide (NO) were carried out at a sealed electrochemical cell, which was homemade by using acrylic. The voltammetric signal of NO at a bare platinum electrode consisted of two waves, which were associated to the consecutive formation of nitrite and nitrate. The NO electrochemical behavior was also studied at modified electrodes and a current enhancement was verified by using films produced from solutions containing 1mmolL-1 of the Mo(VI), at pH 2.5.