O objetivo deste trabalho é realizar um estudo comparativo da recristalização de dois aços rápidos, AISI M2 (Werkstoffnummer 1.3343) e ABC III (Werkstoffnummer 1.3333), após o encruamento resultante do processo de laminação a frio de chapas planas utilizadas para a confecção de serras fitas. Estudar a recristalização estática nesta classe de aços é relevante, pois eles freqüentemente são laminados a frio e recozidos na etapa final de processamento, antes da confecção da peça ou componente. Inicialmente, foi realizada a caracterização das amostras no estado como recebido, ou seja \'\'laminado a quente\'\'. A caracterização envolveu análise química, ensaios mecânicos, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, medidas de dureza e dilatometria. Em seguida, as amostras sofreram deformação a frio da ordem de até 50% de redução em espessura para determinação das curvas de endurecimento por deformação. Amostras com 25% de redução foram recozidas entre 100ºC e 750ºC, durante 1 hora e os resultados de dureza foram utilizadas para determinar as curvas isócronas de amolecimento. Amostras com 25% redução foram recozidas entre 600ºC e 750ºC, entre 15 e 480 minutos para cada uma das temperaturas, para determinação curvas isotérmicas de amolecimento. Resultados da análise microestrutural mostraram que o aço rápido AISI M2 apresenta uma distribuição mais homogênea de carbonetos. Esses carbonetos são mais finos em relação aos do aço ABC III, que apresenta uma distribuição mais heterogênea. Os dois aços apresentaram curvas muito similares de endurecimento por deformação. Após recozimento das amostras encruadas, foi verificado que o aço AISI M2 apresenta recuperação e recristalização levemente mais rápidas quando comparado com o ABC III. Ainda na etapa de recuperação e antes da recristalização, notou-se nos dois aços um pequeno aumento de dureza, principalmente entre 30 e 60 minutos de recozimento, na faixa de 650 ºC e 700ºC. Utilizando-se análises por difração de elétrons retroespalhados (microtextura e mesotextura) observou-se que o aço ABC III apresenta maior resistência para a recristalização se completar que o aço AISI M2. / This work aims at the comparative study of the recrystallization of two high-speed steels, namely AISI M2 (Werkstoffnummer 1.3343) and ABC III (Werkstoffnummer 1.3333), hardened by cold rolling of sheets employed in the production of band saws. Studying static recrystallization in this class of steels is relevant, since frequently they are cold rolled and annealed in their final processing stage, prior to the actual work piece manufacturing. Initially, samples have been characterized in the as-received condition, i.e. hot rolled. Characterization involved chemical analysis, tensile testing, optical metallography, scanning electron microscopy, hardness measurements and dilatometry. Following, samples have been cold worked with a 50% thickness reduction in order to evaluate the cold work hardening curves. Samples with 25% reduction have been annealed at temperatures in the 100oC to 750oC range, for one hour and hardness results have been used to determine the isochronous softening curves. Samples with 25% reduction have been annealed between 600 oC and 750oC for 15 to 480 minutes, for each one of the temperatures, to determine the isothermal softening curves. The microstructural analysis has shown that the AISI M2 steel presents a homogeneous carbide distribution. These carbides were fine when compared to those of the ABCIII steel that presented a heterogeneous distribution. Both steels presented similar work-hardening curves. After annealing the cold worked samples, it has been observed that the AISI M2 steel presented a slightly faster recovery and recrystallization than the ABCIII steel. Still in the recovery stage, prior to recrystallization, both steels showed a small hardness increase, mainly on annealing during 30 to 60 minutes in the 650oC to 700oC temperature range. Using electron backscattered diffraction analysis (microtexture and mesotexture) it has been observed that the ABCIII steel presented higher resistance to complete recrystallization than the AISI M2 steel.

Al93Fe3Cr2Nb2 (at.%) nanoquasicrystalline alloys have been shown to have the potential to push the applications of aluminium alloys to more elevated temperatures, by maintaining a high strength. They also have more thermally stable microstructures than previous nanoquasicrystalline alloys from similar systems (the most studied of which is Al93Fe3Cr2Ti2 (at.%)). Al93Fe3Cr2Nb2 (at.%) alloys have never previously been produced in samples on a scale larger than melt-spun ribbon. This study examines the production parameters of bulk nanoquasicrystalline Al-Fe-Cr-Nb alloys. Firstly an attempt was made to reduce the melting temperatures of thermally stable nanoquasicrystalline alloys through additional alloying. The melting processes of binary, ternary, quaternary and quinary nanoquasicrystalline alloys was analysed though DTA, with endothermic reactions up to 1034oC observed. Rapidly solidified Al-Fe-Cr-Nb alloys were then produced in kilogram quantities through gas atomisation at an industrial scale. The smallest atomised powder particles contained fine scale microstructures consisting of nano-scale quasicrystals embedded in an aluminium matrix. As the cooling rate of the powder particles decreased new phases, including the theta phase (Al13(Fe,Cr)2-4) and Al3Nb were produced. 0-25μm, 25-50μm and 50-75μm (diameter) size fractions of atomised powder were each consolidated through extrusion to produce nanoquasicrystalline Al-Fe-Cr-Nb bars. Composite bars of the nanoquasicrystalline alloy mixed with 10(vol.)% and 20(vol.)% pure aluminium were also produced. The consolidation of the nanoquasicrystalline atomised powders through extrusion led to precipitation of intermetallics including (Al13(Fe,Cr)2-4) and Al3Nb, particularly in the smallest powder size fractions with the most metastable microstructures. Finally the effects of the atomisation and extrusion conditions on the microstructure and its mechanical properties were studied. Improved strength, coupled with reduced ductility was observed with decreases in the elemental aluminium composition of the Al-Fe-Cr-Nb bars and the powder size fraction they were produced from. There was however improvements in toughness of the extruded composite bars, over the nanoquasicrystalline alloy bars.

Orientador: Antonio Tallarico Vicente Adorno / Banca: Massao Ionashiro / Banca: Miguel Jafelicci Junior / Banca: Rogério de Almeida Vieira / Banca: Daniela Russo Leite / Resumo: Neste trabalho os efeitos da variação da concentração de Al sobre as transformações de fase e as propriedades mecânicas das ligas Cu-7%Al-10%Mn-3%Ag, Cu-10%Al-10%Mn- 3%Ag e Cu-11%Al-10%Mn-3%Ag foram estudadas utilizando-se metalografia por microscopias óptica (MO), eletrônica de varredura (MEV) e eletrônica de transmissão (MET), calorimetria exploratória diferencial (DSC), difratometria de raios X (DRX), ensaios de tensão-deformação, análise por dispersão de energias de raios X (EDXS), medidas de variação da resistividade elétrica com a temperatura e medidas de variação da microdureza com a temperatura e o tempo de envelhecimento. Os resultados obtidos para as ligas inicialmente submetidas a tratamento térmico de recozimento e inicialmente submetidas a tratamento térmico de têmpera mostraram que o aumento de 7 para 9%Al não modifica o comportamento térmico e a dureza das ligas Cu-7%Al-10%Mn-3%Ag e liga Cu-9%Al- 10%Mn-3%Ag, pois as curvas obtidas apresentaram o mesmo perfil, indicando que elas passam pelas mesmas transições. Porém, o aumento de 9 para 11%Al provoca uma mudança nas transformações pelas quais a liga passa, modificando assim o seu comportamento térmico e os valores da microdureza. Nas ligas inicialmente recozidas foi possível notar a ocorrência da decomposição espinodal em decorrência da retenção das fases 1 e 3 durante o resfriamento lento das amostras. Os resultados obtidos a partir das ligas submetidas a tratamento térmico de envelhecimento mostraram que aum... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, the effects of changes in the Al concentration on the phase transformations and the mechanical properties of the Cu-7%Al-10%Mn-3% Ag, Cu-10%Al-10%Mn-3%Ag and Cu-11%Al-10%Mn-3% Ag alloys were studied using metallography by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and electronic transmission mycroscopy (TEM), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), stress-strain tests, analysis by X-ray energy dispersing (EDXS), measurements of the variation of electrical resistivity with temperature and microhardness changes measurements with temperature and aging time. The results obtained for alloys initially annealed and initially quenched showed that the increase from 7 to 9% Al does not modify the thermal behavior and hardness of the Cu-7%Al- 10%Mn-3%Ag and Cu-9%Al-10%Mn-3%Ag alloys. However, the increase from 9 to 11%Al causes a change on the transformations of the alloys, thereby modifying their thermal behavior and values of microhardness. In the annealed alloys it was possible to notice the occurrence of the spinodal decomposition due to the retention of 1 and 3 phases during the slow cooling of the samples. The results obtained from aged alloys showed that the hardness increasing observed during this process is mainly related to bainitic precipitation. The isothermal ageing kinetics for this precipitation was studied considering four different ageing temperatures and the kinetic parameters n, k and Ea were obtained using th... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O objetivo deste trabalho é realizar um estudo comparativo da recristalização de dois aços rápidos, AISI M2 (Werkstoffnummer 1.3343) e ABC III (Werkstoffnummer 1.3333), após o encruamento resultante do processo de laminação a frio de chapas planas utilizadas para a confecção de serras fitas. Estudar a recristalização estática nesta classe de aços é relevante, pois eles freqüentemente são laminados a frio e recozidos na etapa final de processamento, antes da confecção da peça ou componente. Inicialmente, foi realizada a caracterização das amostras no estado como recebido, ou seja \'\'laminado a quente\'\'. A caracterização envolveu análise química, ensaios mecânicos, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, medidas de dureza e dilatometria. Em seguida, as amostras sofreram deformação a frio da ordem de até 50% de redução em espessura para determinação das curvas de endurecimento por deformação. Amostras com 25% de redução foram recozidas entre 100ºC e 750ºC, durante 1 hora e os resultados de dureza foram utilizadas para determinar as curvas isócronas de amolecimento. Amostras com 25% redução foram recozidas entre 600ºC e 750ºC, entre 15 e 480 minutos para cada uma das temperaturas, para determinação curvas isotérmicas de amolecimento. Resultados da análise microestrutural mostraram que o aço rápido AISI M2 apresenta uma distribuição mais homogênea de carbonetos. Esses carbonetos são mais finos em relação aos do aço ABC III, que apresenta uma distribuição mais heterogênea. Os dois aços apresentaram curvas muito similares de endurecimento por deformação. Após recozimento das amostras encruadas, foi verificado que o aço AISI M2 apresenta recuperação e recristalização levemente mais rápidas quando comparado com o ABC III. Ainda na etapa de recuperação e antes da recristalização, notou-se nos dois aços um pequeno aumento de dureza, principalmente entre 30 e 60 minutos de recozimento, na faixa de 650 ºC e 700ºC. Utilizando-se análises por difração de elétrons retroespalhados (microtextura e mesotextura) observou-se que o aço ABC III apresenta maior resistência para a recristalização se completar que o aço AISI M2. / This work aims at the comparative study of the recrystallization of two high-speed steels, namely AISI M2 (Werkstoffnummer 1.3343) and ABC III (Werkstoffnummer 1.3333), hardened by cold rolling of sheets employed in the production of band saws. Studying static recrystallization in this class of steels is relevant, since frequently they are cold rolled and annealed in their final processing stage, prior to the actual work piece manufacturing. Initially, samples have been characterized in the as-received condition, i.e. hot rolled. Characterization involved chemical analysis, tensile testing, optical metallography, scanning electron microscopy, hardness measurements and dilatometry. Following, samples have been cold worked with a 50% thickness reduction in order to evaluate the cold work hardening curves. Samples with 25% reduction have been annealed at temperatures in the 100oC to 750oC range, for one hour and hardness results have been used to determine the isochronous softening curves. Samples with 25% reduction have been annealed between 600 oC and 750oC for 15 to 480 minutes, for each one of the temperatures, to determine the isothermal softening curves. The microstructural analysis has shown that the AISI M2 steel presents a homogeneous carbide distribution. These carbides were fine when compared to those of the ABCIII steel that presented a heterogeneous distribution. Both steels presented similar work-hardening curves. After annealing the cold worked samples, it has been observed that the AISI M2 steel presented a slightly faster recovery and recrystallization than the ABCIII steel. Still in the recovery stage, prior to recrystallization, both steels showed a small hardness increase, mainly on annealing during 30 to 60 minutes in the 650oC to 700oC temperature range. Using electron backscattered diffraction analysis (microtexture and mesotexture) it has been observed that the ABCIII steel presented higher resistance to complete recrystallization than the AISI M2 steel.

Currently, there is not enough information available on the effect of inclusions on extrusion alloys. Theoretical calculations in the past demonstrated the probable role of oxides in Fe-intermetallic phase selection (Cao et al., 03). However, no concrete evidence can be found in the literature to support this argument. This study investigates the role of in-situ oxides in intermetallic phase selection. Various Mg oxides (spinel and MgO) were formed in-situ by adding different levels of Mg. A special intermetallic extraction process was used for 3D analysis. SEM, EDS and XRD analysis were used for qualitative and quantitative analysis. Dry and wet surfaces of the oxide bi-films were observed with the wet surfaces highly associated with MgO and spinel particles. MgO particles had spherical morphology and there average diameter was observed to be in the range 200nm-400nm, whereas spinel particles had octahedral morphology with average length of the side in the range 1-2μm. MgO was found in locations which appear to be the most probable nucleation points of α-AlFeSi intermetallics and Mg₂Si. These results provide a new and more distinctive perspective on the actual morphology of Fe-rich intermetallics and Mg oxides than the ones that exist in the literature. It also provides direct evidence of the role of inclusions (oxides) in intermetallic phase nucleation. This information can be utilised to improve the surface properties in 6xxx extrusion alloys.

Nos últimos anos, a indústria de O&G tem enfrentado um considerável desafio no que tange a obtenção de materiais que associem elevada resistência à corrosão às propriedades mecânicas para exploração dos poços das bacias do Pré-Sal. Estes poços apresentam elevadas concentrações de CO2, H2S e cloretos de forma que a resistência à corrosão é uma necessidade. De outro lado, as elevadas profundidades de exploração acopladas com a necessária produtividade têm indicado que a pressão de trabalho destes materiais tende a aumentar. O desafio atualmente reside na obtenção de materiais para fabricação de peças de grandes dimensões como conectores e cabeças de poços. Uma das soluções mais promissoras para a solução deste desafio é a liga UNS N06625, visto que esta liga já é utilizada na indústria de O&G em aplicações nas quais a elevada resistência à corrosão é associada com resistência mecânica. A liga UNS N06625 é tipicamente vista pelo mercado como uma liga monofásica austenítica devido ao uso mais frequente ser associado com peças de pequenas dimensões, barras e arames para soldas e revestimentos, tipicamente tratadas em acordo com as normas ASTM B446 e ASTM B564. A obtenção desta liga na condição monofásica está associada com facilidades associadas com o tratamento termomecânico de peças de pequenas dimensões que aquecem e resfriam com elevadas taxas possibilitando atingir elevado refino de grão em uma estrutura monofásica. O presente trabalho estudou de forma controlada o efeito do teor de ferro na microestrutura e propriedades da liga UNS N06625. Foram avaliados os estados bruto de forjamento, solubilizado e envelhecido de forma a determinar o efeito do teor de ferro no diagrama TTT da liga UNS N06626. Através deste trabalho foi possível se observar que a cinética de precipitação da fase delta e do carboneto do tipo M6C sofrem alterações com o aumento do teor de ferro de forma a reduzir o tempo para precipitação. Adicionalmente foi realizado um estudo do efeito de rampas de aquecimento no tratamento de solubilização, partindo-se do estado conformado a quente, indicando que há um efeito sinérgico entre o encruamento e a precipitação de fase delta durante o aquecimento para o patamar de solubilização resultando sem severa alteração das resistências à corrosão e mecânica da liga. / Lately, the O&G industry has faced a big challenge to find materials that couple the high corrosion resistance with the desired mechanical resistance, for application in the oil and gas wells of the Pre-salt basins. This wells present high CO2, H2S and chlorine contents and the high corrosion resistance is essential. On the other hand, the high exploration depth associated with the necessary productivity has signalized that the working pressure of the materials will increase. Todays challenge is to obtain materials to manufacture large section parts as well heads and connectors. One of the more promising solutions to this challenge is the UNS N06625 alloy, as this alloy is already applied on the O&G industry in applications were the corrosion resistance must be coupled with the mechanical resistance. UNS N06625 alloy is typically understood by the market as an austenitic monophasic alloy, due to the more frequent use to be related with small section parts as bars, rods and wires for coating and welding, usually heat treated in accord with ASTM B446 and ASTM B564. The manufacture of this alloy in the monophasic condition is related to the conveniences of the thermomechanical treatment of small section parts that heat and cool at high rates, which allows high grain refinement and the monophasic structure. The present work has studied in a controlled way the iron content effect on the microstructure and properties of UNS N06625 alloy. UNS N06625 alloy was evaluated in the as forged, solution annealed and aged conditions in order to determine the effect of the iron content on the TTT diagram of UNS N06625 alloy. Through this work it was possible to verify that the kinetic of precipitation of delta phase and M6C carbide present some changes with the increase of the iron content by the reduction of the time needed to precipitation. Additionally the effect of the heating rate in the solution annealing heat treatment was studied, beginning in the as hot forged/rolled conditions which indicate that there is a synergic effect of the hardening and the delta phase precipitation during the heating of the material from the room temperature to the solution annealing temperature resulting in severe changes in the corrosion and mechanical resistances of the alloy.

Este trabalho visa caracterizar a seqüência de precipitação do aço inoxidável ferrítico do tipo AISI 430 convencional, durante a etapa de laminação a quente. Esta caracterização foi realizada através do estudo de três condições industriais e de seis condições tratadas termicamente. Todas as amostras foram avaliadas por microscopia ótica e eletrônica de varredura, extração de precipitados e difração de raios-X do material como um todo e dos precipitados extraídos. Foi realizada a modelagem termodinâmica do aço utilizando-se o programa ThermoCalc® v.R aliado ao banco de dados TCFE2. Como meio de prever a cinética das transformações de fases, de modo superficial, foi realizado um ensaio de análise térmica diferencial com três taxas de resfriamento com redução progressiva (10°/min, 5°/min e 2°/min), sendo os resultados comparados com os resultados experimentais obtidos pelas demais técnicas empregadas. O aço AISI 430 convencional mostrou-se bifásico a alta temperatura, apresentando o campo bifásico (ferrita/austenita) entre 900°C e 1250°C. Após tratamentos térmicos por 5h nas temperaturas de 900°C, 1000°C e 1100°C, seguido de têmpera em água e partindo-se da condição laminado a quente e recozido (BQB), o aço apresentou microestrutura dúplex (ferrita/martensita). As amostras tratadas a 900°C e 1000°C apresentaram pequenas frações residuais de carbonetos do tipo M23C6. As amostras tratadas a 600°C, 700°C, e 800°C por 5h e temperadas em água mostraram-se ferríticas com presença de carboneto do tipo M23C6 com teores de carboneto decrescentes com o aumento da temperatura do tratamento térmico. As amostras da condição industrial e as amostras tratadas a 600°C, 700°C, 800°C e a 900°C apresentaram a presença de nitretos do tipo (Cr,Fe)2N, sendo que a amostra tratada a 900°C apresentou apenas resíduos deste nitreto, em pleno acordo com a termodinâmica computacional que prevê decomposição deste na temperatura de 866°C, indicando que a cinética de decomposição deste nitreto é lenta. A temperatura de precipitação do carboneto do tipo M23C6 rico em (Cr,Fe)23C6 foi avaliada entre 900°C e 1000°C. / This work aims to characterize the precipitation path of the conventional ferritic stainless steel AISI 430, during the hot rolling process. This characterization had been carried out with the study of three industrial conditions, and six thermal treated conditions. All the samples were evaluated by optical and scanning electron microscopy, by extraction of precipitates and X-Ray diffraction of the bulk material and of the extracted precipitates. It was done a thermodynamic modeling of the steel with the use of the ThermoCalc® v.R program and TCFE2 data base. In a way to determine the phase transformations kinetics, in a superficial way, it was carried out differential thermal analysis with three cooling rates progressively reduced (10°/min, 5°/min e 2°/min), all the results were compared wit h the experimental results got with the others techniques employed. The conventional AISI 430 steel is two-phase at high temperatures, showing a two-phase field (ferrite/austenite) between 900°C and 1250°C. After the thermal treatments for 5h, steel in the hot rolled and annealed (BQB) initial condition, at 900°C, 1000°C and 1100°C, followed by water quench, the steel showed a duplex microstructure (ferrite/martensite). The samples heat treated at 900°C and 1000°C showed a residual volumetric fraction of the M23C6 carbide. The samples heat treated for 5h at 600°C, 700°C and 800°C and water quenched showed a ferritic microstructure with the presence of M23C6 carbide, with its content decreasing with the heat treatment temperature increase. The samples in the industrial condition and the samples heat treated at 600°C, 700°C, 800°C and at 900°C showed a (Cr,Fe) 2N nitrite presence, the sample heat treated at 900°C showed only a residual volumetric fraction of it. This is in great deal with the computational thermodynamic modeling that predicts nitride decomposition at 866°C, indic ating that the nitrite decomposition kinetic is slow. The precipitation temperature of the M23C6 carbide rich in (Cr,Fe)23C6 was evaluated between 900°C and 1000°C.

No presente trabalho verificou-se a precisão de um critério que prevê composições de ligas vítreas aplicado ao sistema Zr-Ni-Cu. Este critério combina o parâmetro de instabilidade topológica (\'lâmbda\'), e o parâmetro termodinâmico (\'delta\' h) entre os elementos de liga. Os dois parâmetros correlacionam quantitativamente à composição química a tendência à formação de vidros metálicos. Este critério é uma ferramenta promissora e simples para guiar e reduzir o trabalho tedioso e intensivo de encontrar composições altas tendências a vitrificação em sistemas metálicos. Para comprovar a eficiência desta ferramenta, a metodologia foi calcular o parâmetro para o sistema de interesse e preparar ligas de acordo com algumas composições fornecidas. A metodologia de preparação das ligas seguiu a fusão a arco elétrico e subsequentemente o emprego das técnicas de resfriamento rápido, melt-spinning e splat-cooling, para a produção de fitas e discos metálicos respectivamente, e o coquilhamento para a produção de amostras maciças em forma de cunha. Para as amostras confeccionadas por melt-spinning e splat-cooling, verificou-se a precisão do critério de seleção através da quantificação das porcentagens de fases vítreas a partir de análises de difratogramas de raios-X e seus comportamentos térmicos a partir dos termogramas de análises por calorimetria exploratória diferencial (DSC). Já para as ligas coquilhadas em cunha, obtiveram-se alguns resultados com indícios de estruturas vítreas que foram caracterizadas por difração de raios-X e metalografia. Desta forma chegou-se à conclusão que o critério de seleção aplicado ao sistema Zr-Ni-Cu pode ser utilizado para o desenvolvimento de composições favoráveis à formação de vidro antes da produção das ligas. Conclui-se que o critério que combina o parâmetro de instabilidade topológica (\'lâmbda\' min) e o parâmetro termodinâmico (\'delta\' h) é uma ferramenta que pode ser utilizada como guia para encontrar as composições mais fáceis de formar vidro, reduzindo assim o trabalho experimental de tentativa e erro. / In the present work it was verified the accuracy of a proposed criterion to predict compositions of glassy alloys applied in the Zr-Ni-Cu system. This criterion combines the topological instability parameter (\'lâmbda\') and a thermodynamic parameter (\'delta\' h) among the alloying elements. The two parameters correlate quantitatively the chemical composition with the glass forming ability. This criterion is a promising and simple tool to guide and reduce the tedious and intensive work of finding good compositions of glasses in metallic systems. In an attempt to prove the efficiency of such tool, the methodology was to calculate the parameter for the system of interest and prepare alloys in accordance with the compositions provided by the tool. The methodology of preparation of the alloys followed the electric arc- melting and subsequent use of fast cooling techniques, melt-spinning and splat-cooling for the production of metallic ribbons and discs, respectively, and a wedge-shaped chiller mold to produce bulk metallic samples. For samples prepared from the melt-spinning and splat-cooling, it was verified the accuracy of the selection criteria by quantifying the percentage of glassy phases from X-ray diffractograms and their thermal behaviors from thermograms produced by differential scanning calorimetry (DSC). For alloys produced from the wedge-shaped mold, some results were obtained with evidence of vitreous structures that were characterized by X-ray diffraction and metallography. Therefore the conclusion is that the selection criteria applied to the system Zr-Ni-Cu can be used to develop favorable compositions for the formation of glasses before the production of the alloys. It is concluded that the selection criterion is a good tool and can be used as a guide to find the best glass forming alloys, thus reducing the experimental procedures of trial and error.

Nos últimos anos, a indústria de O&G tem enfrentado um considerável desafio no que tange a obtenção de materiais que associem elevada resistência à corrosão às propriedades mecânicas para exploração dos poços das bacias do Pré-Sal. Estes poços apresentam elevadas concentrações de CO2, H2S e cloretos de forma que a resistência à corrosão é uma necessidade. De outro lado, as elevadas profundidades de exploração acopladas com a necessária produtividade têm indicado que a pressão de trabalho destes materiais tende a aumentar. O desafio atualmente reside na obtenção de materiais para fabricação de peças de grandes dimensões como conectores e cabeças de poços. Uma das soluções mais promissoras para a solução deste desafio é a liga UNS N06625, visto que esta liga já é utilizada na indústria de O&G em aplicações nas quais a elevada resistência à corrosão é associada com resistência mecânica. A liga UNS N06625 é tipicamente vista pelo mercado como uma liga monofásica austenítica devido ao uso mais frequente ser associado com peças de pequenas dimensões, barras e arames para soldas e revestimentos, tipicamente tratadas em acordo com as normas ASTM B446 e ASTM B564. A obtenção desta liga na condição monofásica está associada com facilidades associadas com o tratamento termomecânico de peças de pequenas dimensões que aquecem e resfriam com elevadas taxas possibilitando atingir elevado refino de grão em uma estrutura monofásica. O presente trabalho estudou de forma controlada o efeito do teor de ferro na microestrutura e propriedades da liga UNS N06625. Foram avaliados os estados bruto de forjamento, solubilizado e envelhecido de forma a determinar o efeito do teor de ferro no diagrama TTT da liga UNS N06626. Através deste trabalho foi possível se observar que a cinética de precipitação da fase delta e do carboneto do tipo M6C sofrem alterações com o aumento do teor de ferro de forma a reduzir o tempo para precipitação. Adicionalmente foi realizado um estudo do efeito de rampas de aquecimento no tratamento de solubilização, partindo-se do estado conformado a quente, indicando que há um efeito sinérgico entre o encruamento e a precipitação de fase delta durante o aquecimento para o patamar de solubilização resultando sem severa alteração das resistências à corrosão e mecânica da liga. / Lately, the O&G industry has faced a big challenge to find materials that couple the high corrosion resistance with the desired mechanical resistance, for application in the oil and gas wells of the Pre-salt basins. This wells present high CO2, H2S and chlorine contents and the high corrosion resistance is essential. On the other hand, the high exploration depth associated with the necessary productivity has signalized that the working pressure of the materials will increase. Todays challenge is to obtain materials to manufacture large section parts as well heads and connectors. One of the more promising solutions to this challenge is the UNS N06625 alloy, as this alloy is already applied on the O&G industry in applications were the corrosion resistance must be coupled with the mechanical resistance. UNS N06625 alloy is typically understood by the market as an austenitic monophasic alloy, due to the more frequent use to be related with small section parts as bars, rods and wires for coating and welding, usually heat treated in accord with ASTM B446 and ASTM B564. The manufacture of this alloy in the monophasic condition is related to the conveniences of the thermomechanical treatment of small section parts that heat and cool at high rates, which allows high grain refinement and the monophasic structure. The present work has studied in a controlled way the iron content effect on the microstructure and properties of UNS N06625 alloy. UNS N06625 alloy was evaluated in the as forged, solution annealed and aged conditions in order to determine the effect of the iron content on the TTT diagram of UNS N06625 alloy. Through this work it was possible to verify that the kinetic of precipitation of delta phase and M6C carbide present some changes with the increase of the iron content by the reduction of the time needed to precipitation. Additionally the effect of the heating rate in the solution annealing heat treatment was studied, beginning in the as hot forged/rolled conditions which indicate that there is a synergic effect of the hardening and the delta phase precipitation during the heating of the material from the room temperature to the solution annealing temperature resulting in severe changes in the corrosion and mechanical resistances of the alloy.

Maraging steels have got high strength and good toughness. Maraging steel MDN 250A grade is used for slat tracks on the leading edge of the wing of Light Combat Aircraft (LCA). This application requires high strength and good wear resistance. Required wear resistance for this application can be achieved by ion-nitriding (also called as Plasma nitriding or Glow discharge nitriding) process of case hardening. In conventional gas nitriding process the nitriding temperature is 500 – 550 0C, which is above the aging temperature of maraging steel. Ion-nitriding at temperatures lower than 480 0C is thought to be suitable for surface hardening for application of this material in slat tracks of the leading edge of the wing of LCA. Besides this ion-nitriding is stated to improve fatigue & wear resistance properties without significantly affecting other properties. Also this is a process where the thickness requirement is minimum for the wear properties accomplished. Further, no distortion, warpage and such other dimensional inhomogeneity problems are encountered. In ion-nitriding method glow discharge technology is used to introduce nascent (elemental) nitrogen to the surface of a metal part for subsequent diffusion into the material. The plasma assisted surface modification techniques offer a great flexibility and are capable in tailoring desirable chemical and structural surface properties independent of the bulk properties. It has other advantages like nil or very thin white layer after nitriding and there is no machining or grinding involved for complex parts after the process. The hardened surface layers become an integral part of the basic material without any significant reduction in the properties of base material. Aim of the present work is to study ion-nitriding process on Maraging steels, to carry out ion nitriding of Maraging steel MDN 250A grade at different temperatures and evaluation of properties. Presently, the ion-nitrided slat tracks have been cleared for limited usage instead of full expected life. Studies are also needed to understand the fatigue behavior upon nitriding. The main aspects considered in this study are, optimization of thickness of the ion-nitrided layer and properties required for aircraft applications like slat tracks on the leading edge of the wing where wear resistance, corrosion resistance, mechanical properties like tensile strength, impact strength and fatigue strength are important. To establish the variation in the basic properties of maraging steel (MDN 250A Grade) because of ion nitriding. Aging of Maraging steel is done at 480 ± 5 0C with very close temperature control. In industrial ion-nitriding furnaces the temperature control is of the order of ± 10 0C. As a part of this research work ion-nitriding at three different temperatures which are well below 480 0C were chosen. These temperatures are 435 0C, 450 0C and 465 0C and soaking time i.e., ion-nitriding duration is 10 hours. Microstructure is characterized using optical microscope, scanning electron microscope and X-ray Diffraction. Properties evaluated include Hardness, Case depth, Tensile, Low Cycle Fatigue, Impact and Corrosion by Salt Spray. Optical microscopy and SEM examination don’t show change in core microstructure of the material after ion-nitriding. The iron compound formed in the hardened layer is Fe4N for all the three nitriding temperatures. Ion-nitrided specimens exhibit higher surface hardness and good case depth. Salt spray test results shows that there is animprovement in corrosion resistance after nitriding. The nitrided samples shown higher UTS and 0.2 % PS values than un nitrided ones, where as % Elongation and % Reduction in Area are lower for nitrided samples as compared to un nitrided samples. This can be attributed to the surface layer getting hardened because of ion nitriding. Impact strength of nitrided samples is lower compared to un nitrided samples. This is again due to the surface layer getting hardened because of ion nitriding. Low cycle fatigue properties obtained on ion-nitrided samples show improvement in the fatigue strength due to introduction of the residual compressive stresses. The mechanical properties satisfy the design requirements. Thus ion-nitriding of this Maraging steel (MDN 250A Grade) is suitable for parts which are subjected to constant wear and are complex in shape.