Orientador: Juno Gallego / Resumo: Os aços microligados são materiais já tradicionais e muito versáteis por suas propriedades mecânicas superiores, sendo sua evolução diretamente ligada com a otimização da composição química e do processamento termomecânico. É um tipo de aço que apresenta uma microestrutura refinada, alta resistência mecânica, boa usinabilidade e soldabilidade e tem substituído aços comuns por atingir essas propriedades mecânicas a partir de processos de fabricação mais baratos. Os aços estudados são comerciais, apresentam limite de escoamento entre 419 MPa e 646 MPa e grãos ferríticos finos com tamanhos inferiores a 3,70 μm. Neste trabalho são investigadas chapas industriais produzidas por laminação controlada, visando analisar a correlação entre a microestrutura ferrítico-perlítica e as propriedades mecânicas encontradas nas diferentes secções longitudinal, transversal e normal da chapa laminada. As diferenças entre as diferentes secções não são bem exploradas atualmente, então este estudo contribui para uma melhor compreensão da anisotropia introduzida pelo processamento termomecânico industrial. Foram feitas correlações entre as propriedades, confirmando a existência de diferenças estatisticamente significativas entre as secções, constatando que esses aços podem apresentar variações em suas propriedades de acordo com a secção de análise adotada. Foi confirmada a correlação de Hall-Petch nos aços estudados, e a influência dos mecanismos de endurecimento foi avaliada para estes materiais. / Abstract: Microalloyed steels are traditional materials and very versatile due to their superior mechanical properties, being its evolution directly linked with an optimization of the chemical composition and the thermomechanical processing. It is a type of steel that has a fine microstructure, high mechanical strength, good machinability and weldability, and has substituted common steels for achieving these mechanical properties with a cheaper manufacturing process. The studied steels are commercial and have yield strength between 419 MPa and 646 MPa and fine ferritic grains with size smaller than 3.70 μm. In this work are investigated industrial plates produced by controlled lamination, aiming to analyze the correlations between ferrit-perlitic microstructure and the mechanical properties found in the different sections of the hot rolled plate (longitudinal, transverse and normal). The differences between the different sections are not well explored, so this study contributes to a better understanding of the anisotropy introduced by industrial thermomechanical processing. Correlations were made between the properties, confirming the existence of significant differences between the different sections, finding that these steels may show different properties according to the section of analysis adopted. The Hall-Petch correlation was confirmed in the studied steels, and the influence of the hardening mechanisms was also evaluated. / Mestre

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4579.pdf: 18742148 bytes, checksum: 1608773daed18a47b7aa9187cd4ea6b5 (MD5) Previous issue date: 2012-08-09 / The aim of this work is to conjugate a sort of known processing techniques in to a machining chips recycling route. These are generate during airframe primary parts from AA 7050-T7451, purchased according to AMS 4050H. The main processes assessed in this work were sprayforming, thermomechanical processes and heat treatments. According to the gathered data, the homogenization heat treatment after sprayforming has improved the investigated material properties significantly. The use of hot torsion test was fundamental in order to define the best processing route in order to define a refined microstructure. Beside the hot torsion tests survey, a methodology of experimental data treatment and analysis was developed and used accordingly. And based on these analyses, a new extrusion matrix was designed and manufactured. The new average grain size about 4.0 m obtained has presented good correlation with the size predicted by the method developed. Tensile test data has presented higher than the values specified in AMS 4050 H. Preliminary fatigue data has showed a dispersion within the MMPDS-06 (former MIL-HDBL-5), for similar testing condition, and fulfill the AMS 4050H fatigue requirements. / O objetivo deste trabalho é avaliar a conjugação de técnicas conhecidas de processamento para a definição de uma rota de reciclagem de cavacos de usinagem. Estes são gerados durante a manufatura de peças primárias a partir de placas da liga de alumínio 7050-T7451, adquiridas conforme AMS 4050H. Os principais processos utilizados nesta rota de reciclagem dos cavacos foram: refusão por conformação por spray, processamentos termomecânicos e tratamentos térmicos. O tratamento térmico de homogeneização antes da extrusão e a solubilização antes do envelhecimento melhorou significativamente a resposta do material ao tratamento térmico. A utilização do ensaio de torção a quente foi fundamental para definir a melhor condição de processamento para a obtenção de uma microestrutura refinada. Juntamente com os ensaios de torção a quente, uma metodologia de tratamento e análise dos dados de torção a quente foi desenvolvida. Baseado nos dados obtidos, uma nova matriz de extrusão foi projetada. O tamanho médio de grão de 4,0 m que foi obtido apresentou boa correlação com as análises do ensaio de torção a quente, para condições semelhantes de processamento. Os resultados obtidos durante a realização dos ensaios mecânicos de tração apresentaram resultados superiores aos especificados na AMS 4050 H. Da mesma forma, os dados preliminares de fadiga do material, mostraram que os dados obtidos estão na mesma nuvem de dispersão dos dados do MMPDS-06 (antigo MIL-HDBK-5), para condições semelhantes de ensaios, e atende aos critérios de fadiga da AMS 4050 H.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6243.pdf: 18142395 bytes, checksum: 97db798d226a0777a207cf83fc5a4e14 (MD5) Previous issue date: 2014-06-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work was studied the influence of interpass time on the recrystallizationprecipitation interaction occurring during the thermomechanical processing of ISO 5832-9 austenitic stainless steel, which has high contents of niobium (0.28%) and nitrogen (0.35%). The simulation of the industrial processing was carried out through hot torsion testing with multiple deformations in continuous cooling, in which the interpass time ranged between 5 and 50 s. The obtained plastic flow curves showed that shortest interpass times lead to increased levels of stress during straining and that the non-recrystallization temperature for this steel is close to 1100°C. The microstructural evolution was investigated by interrupting the tests on certain deformations before and after Tnr, and for this it was used the microscopy techniques of optical, transmission electron and scanning electron associated with electron backscattered diffraction. Small interpass times resulted in a larger volume fraction of small precipitates (< 50 nm) and smaller grain sizes. It was observed that dynamic recrystallization also occurs, and that these smaller precipitates were effective in pinning grain boundaries and dislocations (continue...). / No presente trabalho foi avaliada a influência do tempo entre passes na interação recristalização-precipitação durante o processamento termomecânico de um aço inoxidável austenítico com altos teores de nióbio (0,28%) e nitrogênio (0,35%), o ISO 5832-9. A simulação do processamento industrial foi realizada por meio de ensaios de torção a quente com múltiplas deformações em resfriamento contínuo e com tempo entre passes variando entre 5 e 50 s. As curvas de escoamento plástico obtidas mostraram que menores tempos entre passes conduzem ao aumento dos níveis de tensão durante a deformação e que a temperatura de não recristalização deste aço está próxima de 1100°C. Investigou-se a evolução microestrutural interrompendo os testes em determinadas deformações antes e depois da Tnr e para tal foram utilizadas técnicas de microscopia ótica, eletrônica de transmissão e eletrônica de varredura associada com difração de elétrons retroespalhados. Tempos entre passes menores produziram maiores porcentagens de precipitados pequenos (< 50 nm) e tamanhos de grãos menores. Foi observado que a recristalização dinâmica também acontece e que estes precipitados menores foram eficientes no ancoramento dos contornos de grãos e discordâncias (continua...).

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4604.pdf: 5048279 bytes, checksum: 408066b896c1f87de43eb9de3f805e48 (MD5) Previous issue date: 2012-07-29 / Termomechanical behavior of spray formed 6.5% Si-Carbon steels were analyzed by physical simulation, through torsion tests, and the evolution of preferential orientation were analyzed in order to electrical devices. Low carbon steel was used in spray forming, and the parameters were changed in order to minimize porosity. The carbon content in Specimens influence in hot mechanical behavior were analyzed in torsion tests in only one pass until fracture, in warm temperatures ranging from 700 °C to 930 °C in a specific strain rate of 1s-1. Microstructure evolution was analyzed in SEM (scanning electron microscope) and the texture through EDSD (electron backscatter diffraction). Results shows that alloy ductility are improved with the carbon contents and process used, temperature and strain rate, and in some processes conditions preferential orientation necessary in electrical devices is obtained. / Neste trabalho foi estudado o comportamento termomecânico de ligas Fe-6,5%Si, obtidas por conformação por Spray, através de simulação física do processamento metalúrgico, via ensaios de torção a quente e a análise das texturas preferenciais obtidas após a conformação, com intuito de analisar as propriedades para aplicações elétricas. Na conformação por spray, foram utilizados aços baixo carbono, alterando-se os parâmetros para a produção de amostras com porosidade mínima. O efeito da quantidade de carbono das amostras no comportamento mecânico a quente foi analisado através de ensaios de torção até a fratura, em taxas de deformação de 1 s-1 e variando-se a temperatura de deformação entre 700 e 930 oC. A evolução microestrutural foi analisada por Microscopia Eletrônica de Varredura e a textura através de análises de difração por elétrons retro-espalhados (EBSD). Os resultados obtidos mostram que a ductilidade das ligas melhora com o aumento da quantidade de carbono. Através de variações nas condições de processamento, temperatura e taxa de deformação, foi obtida a textura necessária para aplicações elétricas.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2663427 bytes, checksum: 32fe62098d052c5ec88062947422c2d1 (MD5) Previous issue date: 2010-09-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Shape memory alloys have been object of diverse studies due to a vast fan of possible applications, such as: medical applications (materials for applications in dentistry and orthopedics), sensor (thermostats) and thermal-mechanics actuators (connections of tubes). The objectives of this work were the elaboration and characterization of Cu-Al shape memory alloys which contend beryl and titanium in the following percentages: Cu-11,8Al- XBe-0,3Ti (X = 0,5; 0,6 and 0.7% weight); and to analyze the viability of the thermomechanical process in these alloys. The influence of the variables about chemical composition, quench hardening, thermal cycling and the thermomechanical treatment in the transformation temperatures were investigated. It was possible to verify that the addition of small amounts of Be alters the matrix composition and, consequently, the transformation temperatures. For its time, Ti forms precipitated with amounts of copper and aluminum that inhibit the growth of the grain in the thermomechanical process. The alloys were cycled themically in a range among the temperature below of Mf and above of Af reaching stable values being evidenced a great thermal stability. The microstructural evolution before and after the thermomechanical process, the transformation temperatures and the thermal stability were characterized by the thermal analysis (DSC and DTA), scanning electron microscopy and x-ray diffraction. Under low speeds of cooling, the alloys show a decomposition of the β phase with formation of the γ2 and α phases, whereas in the fast cooling, the β phase passes to β1 without the presence of the other phases. With the increase of the percentile of Be, the γ2 phase increases and it maintains precipitated together in the matrix with rich particles of second phase in titanium. However, after ix lamination and temper, the γ2 phase is not presented anymore staying the dispersed particles of second phase in the matrix. / As ligas com efeito memória de forma têm sido objeto de diversos estudos, devido a um vasto leque de aplicações possíveis, tais como: médicas (materiais para aplicações em odontologia e ortopedia), sensores (termostatos) e atuadores termomecânicos (conexões de tubos). Os objetivos deste trabalho foi a elaboração e caracterização de ligas com memória de forma do sistema Cu-Al contendo berílio e titânio nos seguintes percentuais: Cu- 11,8Al-XBe-0,3Ti (X = 0,5; 0,6 e 0,7 %peso). Forma estudados os efeitos das variáveis de processamento nas propriedades microestruturais e na estabilidade térmica. Além disso, foram investigadas a influência das variáveis composição química, meio de têmpera, ciclagem térmica e o tratamento termomecânico nas temperaturas de transformação. Foi possível constatar que a adição de pequenos teores de Be altera a composição da matriz e, consequentemente, as temperaturas de transformação. O Ti por sua vez, forma precipitados com teores de cobre e alumínio que inibem o crescimento do grão no processo termomecânico. As ligas foram cicladas termicamente numa faixa entre a temperatura abaixo da transformação final da martensita e acima da transformação final da austenita, atingindo valores estáveis, ficando evidenciada uma ótima estabilidade térmica. A evolução microestrutural antes e depois do processo termomecânico, as temperaturas de transformação e a estabilidade térmica foram caracterizadas pelas analises térmicas (calorimetria exploratória diferencial e análise térmica diferencial), microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X. Sob baixas velocidades de resfriamento as ligas mostram uma decomposição da fase β CCC com formação das fases γ2 e α CFC, enquanto que no resfriamento rápido a fase β passa para β1 sem a presença das demais fases. Com o aumento do percentual de Be a fase γ2 aumenta e se mantém precipitada na matriz vii juntamente com partículas de segunda fase ricas em titânio. No entanto, após laminação e têmpera, a fase γ2 não mais se apresenta permanecendo as partículas de segunda fase dispersas na matriz.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:56:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andre Olah Neto.pdf: 11111826 bytes, checksum: 36a7c3a3c11e61f18d8a74f06d619cc0 (MD5) Previous issue date: 2015-04-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In recent decades the automobile industry has made a great effort to deal with ecological and security challenges. To do so, it was necessary to develop vehicles which are lighter, more economical and have a greater intrusion resistance when subjected to a crash. This was made possible, among other actions, by the development of advanced high strength steels, associated with the use of new manufacturing processes. Inside this approach the use of the hot stamping and the emergence of 22MnB5 boron-alloyed steel, with high hardenability, stand up. The hot stamping operation has gained great importance for enabling the manufacture of strategic components of high complexity and high mechanical resistance, associated with reasonable toughness. In order to ensure its technological evolution this process has been widely studied by numerous authors, so that the phenomenon was better understood, allowing better control as well as the quality and reliability requirements involved in the stamped components. This focus led to the development of this work, whose main objective was to study the hot stamping process, evaluating the mechanical and thermal effects. To achieve this aim an experimental apparatus was developed which allowed simulating the main thermomechanical aspects involved, such as the temperature, the conformation and the cooling. The purpose was to reproduce the conditions of the process and evaluate the influence of certain variables of the cooling speed on microstructure and on the final properties of the material, in order to study and understand some phenomena involved. This apparatus was composed of a heating furnace, an aluminum cooler, water cooled, operated at low pressure of closing and a control system, assembled on a mechanical testing 12 machine to promote the desired deformation. The experimental work was carried out in three stages. Initially, the hot plastic behavior of 22MnB5 steel was studied, evaluating the effect of temperature and strain rate on the mechanical characteristics, to determine the conditions for necking formation. In the second stage, the kinetics of phase transformation was studied, seeking to understand the effect of heating and cooling conditions on the cooling rate and on the final properties after quenching. In the last step, the plastic behavior on the kinetics of phase transformation, i.e., the effect of necking on cooling, was studied. The main objective was to show that the necking, depending on its intensity and geometry, generates the formation of a clearance between the cooler and the surface material, reducing the cooling rate to the point of affecting the mechanical properties in this region. Despite being localized, it can jeopardize the stamped component performance forming a fragile region of low mechanical strength and low toughness. It was concluded that hot plastic deformation undergone during the hot-stamping has a significant influence on the phase transformation, being necessary the proper control of process conditions so that the necking is also controlled, thus ensuring the structural homogeneity of the component and its performance. / Nas últimas décadas a indústria automobilística tem realizado um grande esforço em atender os desafios ecológicos e de segurança e para isto foi necessário desenvolver veículos mais leves, econômicos e com maior resistência à intrusão quando submetidos a um acidente. Isto foi alcançado, entre outras ações, através do desenvolvimento de aços avançados de elevada resistência mecânica, associado à utilização de novos processos de fabricação. Dentro deste enfoque se destaca dois aspectos, a utilização do processo de estampagem a quente e o surgimento do aço 22MnB5 de elevada temperabilidade ligado ao boro. A operação de estampagem a quente tem ganhado uma forte importância por possibilitar a fabricação de componentes estratégicos de elevada complexidade e elevada resistência mecânica, associada à razoável resistência ao impacto. No sentido de garantir sua evolução tecnológica este processo tem sido amplamente estudado por inúmeros autores, para que os fenômenos envolvidos pudessem ser mais bem entendidos, permitindo um melhor controle bem como o atendimento dos requisitos de qualidade e a confiabilidade envolvida nos componentes estampados. Com este enfoque desenvolveu-se este trabalho, cujo principal objetivo foi estudar o processo de estampagem a quente, avaliando os efeitos mecânicos e térmicos. Para este fim foi desenvolvido um aparato experimental, que permitiu simular os principais aspectos termomecânicas envolvidos, como a temperatura, a conformação e o resfriamento. O propósito foi o de reproduzir as condições do processo e avaliar a influência de determinadas variáveis sobre a velocidade de resfriamento, sobre a microestrutura e sobre as propriedades finais do material, no sentido de estudar e entender 10 alguns fenômenos envolvidos. Este aparato foi dotado de um forno de aquecimento, de um resfriador de alumínio refrigerado a água, operado a baixa pressão de fechamento e de um sistema de controle, montados sobre uma máquina de ensaios mecânicos para promover a deformação desejada. O trabalho experimental foi realizado em três etapas. Inicialmente foi estudado o comportamento plástico a quente do aço 22MnB5, avaliando-se o efeito da temperatura e da velocidade de deformação sobre as características mecânicas, determinando-se as condições para formação da estricção. Na segunda etapa foi estudada a cinética de transformação de fase, procurando-se entender o efeito das condições de aquecimento e do resfriamento sobre a velocidade de resfriamento e sobre as propriedades finais deste aço após têmpera. Na última etapa se relacionou o comportamento plástico sobre a cinética de transformação de fase, ou seja, o efeito da estricção sobre o resfriamento. O objetivo principal foi mostrar que a estricção, dependendo de sua intensidade e geometria, gera a formação de uma folga localizada entre a superfície do resfriador e do material, reduzindo a velocidade de resfriamento a ponto de afetar as propriedades mecânicas nesta região. Apesar de localizada esta folga pode comprometer o desempenho do componente estampado formando uma região de pouca resistência mecânica. Concluiu-se que a deformação plástica a quente sofrida durante a estampagem a quente apresenta uma significativa influência sobre a transformação de fase, sendo necessário o controle adequado das condições do processo para que a estricção também seja controlada, garantindo assim a homogeneidade estrutural do componente e o seu desempenho.