The quenching characteristics of a range of concentrations of sodium polyacrylate, a commercially available polymer quenchant, have been studied. These solutions showed a stable film boiling stage the duration of which increased with increasing concentration. The maximum surface heat transfer coefficients were significantly below those recorded in water or polyalkylene glycol solutions and decreased with increasing concentration. Just after the passage of this maximum the surface heat transfer coefficient declined rapidly to reach values, at a surface temperature of about 300 C, equivalent to those recorded in the film boiling stage. Photography showed that this was associated with a decline in the mobility of the vapour bubbles formed in this stage. The surface heat transfer coefficients were used to calculate the stress and strain generated during quenching using a visco-elasticplastic model of an infinite plate of a low alloy steel. Comparisons of the predicted residual stresses in the case of the sodium polyacrylate solutions with residual stresses predicted in the case of other quenchants indicated that sodium polyacrylate solutions were capable of producing residual stress distributions similar to that produced by a medium speed quenching oil and greatly below those produced in the case of polyalkylene glycol solutions. This was achieved by a decline in the temperature gradient in the specimen before transformation to martensite began associated with the rapid reduction in surface heat transfer coefficient caused by the loss of mobility of the vapour at these surface temperatures. The predicted residual stresses and strains were also compared to experimentally measured residual stresses and strains to validate the model used. Three boundary layer theory models of film boiling were evaluated in the case of quenching in both water and a sodium polyacrylate solution and the predicted surface heat transfer coefficients compared to experimentally obtained values. None of the models produced a close agreement therefore a modification has been proposed to allow the inclusion of a turbulent interface in the models.

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos através de ensaios de caracterização de óleos de têmpera, tais como ponto de fulgor, viscosidade, número de acidez, espectroscopia por infravermelho e curvas de resfriamento, comparando óleos vegetais em estudo, com óleos minerais comerciais já utilizados como meios de resfriamento de têmpera. As curvas de resfriamento foram efetuadas utilizando sonda tipo Wolfson, nas temperaturas de 60, 80, 100 e 120ºC. Os ensaios de viscosidade foram feitos na temperatura de 40ºC. Adicionalmente, também foram efetuados ensaios de envelhecimento e oxidação dos óleos, utilizando um equipamento de envelhecimento acelerado, desenvolvido especialmente para este fim. De maneira geral, os óleos vegetais estudados apresentaram desempenho igual ou superior aos óleos minerais comerciais já utilizados em tratamentos térmico de têmpera. / In the present work are related the results obtained from the quenchant oils characterization test such as flash point, viscosity, acid number, infrared spectroscopy and cooling curves. In all tests the vegetables oils were compared with commercial quenchant mineral oils. Cooling curves were performed using Wolfson\'s probe at 60, 80, 100 and 120ºC. Viscosity tests were made in the temperature of 40ºC. Additional tests were performed for aging and oxidation studies, using an apparatus especially developed for that. In a general way, the vegetable oils have presented equal or best performance than the commercial quenchant mineral oils.

A têmpera, que consiste no resfriamento rápido do aço, após austenitização, é um dos tratamentos térmicos mais utilizados. O objetivo desse tratamento é a obtenção da estrutura martensítica, que oferece ótimas propriedades de dureza e resistência. A água, as soluções de polímeros e os óleos minerais são os meios refrigerantes mais comuns, sendo os óleos responsáveis pelo resfriamento em 80% dos casos. Verificou-se, no Brasil, o desconhecimento, dos mercados produtor e consumidor, quanto ao universo dos óleos de têmpera comercialmente disponíveis e de suas respectivas características de resfriamento. Assim, atentou-se para a necessidade de apresentar aos mercados já descritos, uma classificação dos óleos de têmpera nacionais,relacionando-os como rápidos, intermediários e lentos, destacando ainda, aspectos importantes nos parâmetros de resfriamento. / Quenching of steels, which consist of very fast cooling from austenitizing temperatures, is the most used heat treatment. The aim of this treatment is the obtation of martensitic microstructure. This microstructure confer excellent hardness and strength properties. The most common quenchants are water, polymer solutions and mineral oils, and the oils themselves are responsible by the 80% of the quenchants used during quenching. In Brazil, it was verified consumer lack of knowledge of the oils available as quenchants and their characteristics. Therefore, in this work as attempt was made to present the quenchants available and their classification as fast, intermediary and slow quenchants.

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos de ensaios de ressonância magnética nuclear, número de acidez, índice de iodo, índice de saponificação, calorimetria exploratória diferencial com pressão (PDSC), viscosidade e curvas de resfriamento para dois tipos de óleos vegetais, o de soja e o de dendê. Esses ensaios foram efetuados em amostras de óleos puras e também em formulações com diferentes antioxidantes em diferentes concentrações em massa. Basicamente duas situações foram avaliadas, a condição óleo novo e a condição óleo oxidado. A condição oxidada foi obtida por meio de ensaios de oxidação acelerada. Uma análise desses resultados permitiu verificar que o óleo de soja foi mais sensível ao envelhecimento (oxidação) e que os aditivos de melhor desempenho foram o Irganox L109 com 5 % em massa para o óleo de soja e o Galato de Propila com 2 % em massa para o óleo de dendê. / In the present work are analyzed results from Nuclear Magnetic Resonance, Acid Number, Iodine Number, Pressure Differential Scanning Calorimetry, Viscosity and cooling curves obtained from 2 types of vegetable oils: soybean and palm. Such tests were performed in the vegetable oil samples with oxidations inhibitors and without those additives. Basically two conditions were evaluated: as not oxidized (new condition) and as oxidized (used condition). Oxidized condition was made by accelerated oxidized test performed in the different vegetable oil samples. Results show that soybean oil is more sensitive to oxidation than palm oil. Irganox L109 (5 %) was the better oxidation inhibitor to the soybean oil and Propil Galate (2 %) had better performance as antioxidant to the palm oil.

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos através de ensaios de caracterização de óleos de têmpera, tais como ponto de fulgor, viscosidade, número de acidez, espectroscopia por infravermelho e curvas de resfriamento, comparando óleos vegetais em estudo, com óleos minerais comerciais já utilizados como meios de resfriamento de têmpera. As curvas de resfriamento foram efetuadas utilizando sonda tipo Wolfson, nas temperaturas de 60, 80, 100 e 120ºC. Os ensaios de viscosidade foram feitos na temperatura de 40ºC. Adicionalmente, também foram efetuados ensaios de envelhecimento e oxidação dos óleos, utilizando um equipamento de envelhecimento acelerado, desenvolvido especialmente para este fim. De maneira geral, os óleos vegetais estudados apresentaram desempenho igual ou superior aos óleos minerais comerciais já utilizados em tratamentos térmico de têmpera. / In the present work are related the results obtained from the quenchant oils characterization test such as flash point, viscosity, acid number, infrared spectroscopy and cooling curves. In all tests the vegetables oils were compared with commercial quenchant mineral oils. Cooling curves were performed using Wolfson\'s probe at 60, 80, 100 and 120ºC. Viscosity tests were made in the temperature of 40ºC. Additional tests were performed for aging and oxidation studies, using an apparatus especially developed for that. In a general way, the vegetable oils have presented equal or best performance than the commercial quenchant mineral oils.

Dentre os tratamentos térmicos, a têmpera, que consiste no resfriamento rápido do aço, após a austenitização, é um dos mais utilizados. Neste tratamento o que se busca é uma estrutura martensítica, que confere aos aços maior dureza e resistência. A água, as soluções de polímeros e os óleos são os meios refrigerantes mais comumente usados para temperar aços. Os óleos mais utilizados como meio de resfriamento, são os de origem mineral. Para melhorar o desempenho deste tipo de óleo costuma-se utilizar aditivos, como aceleradores e molhantes. Tais aditivos atuam principalmente no primeiro e no segundo estágios do resfriamento (estágios do filme de vapor e formação de bolhas respectivamente). Utilizando aditivos a base de sais de cálcio e um óleo mineral parafínico da empresa Microquímica, foi formulado um óleo para têmpera, visando obter um óleo acelerado e, desta forma verificamos o aumento na taxa de resfriamento, bem como seu desempenho com a variação na temperatura de trabalho (60°C e 80°C). / Among heat treating the quenching, that is speed cooling the steel after austenitizing, is the more utilised. In this treatment the seek is martensite structure, that confer of steel full hardness and strenght. The water, polymer solutions and oils are the quenchant very usually for quencher steels. The oils very used how quenchant are mineral oils. For improve the performance this type of oil to get used to utilize additive, how accelerators and wetts. This additives actuate principally in the first and second cooling stages (vapour phase and boiling respectivally). Utilizing additives based in calcium salt and a mineral oil by Microquímica Company, can be formulated a quenching oil, direct obtain a speed oil, so that check increased in the cooling rate, and also the performance with changed worlk temperature (60°C and 80°C).

Dentre os tratamentos térmicos, a têmpera, que consiste no resfriamento rápido do aço, após a austenitização, é um dos mais utilizados. Neste tratamento o que se busca é uma estrutura martensítica, que confere aos aços maior dureza e resistência. A água, as soluções de polímeros e os óleos são os meios refrigerantes mais comumente usados para temperar aços. Os óleos mais utilizados como meio de resfriamento, são os de origem mineral. Para melhorar o desempenho deste tipo de óleo costuma-se utilizar aditivos, como aceleradores e molhantes. Tais aditivos atuam principalmente no primeiro e no segundo estágios do resfriamento (estágios do filme de vapor e formação de bolhas respectivamente). Utilizando aditivos a base de sais de cálcio e um óleo mineral parafínico da empresa Microquímica, foi formulado um óleo para têmpera, visando obter um óleo acelerado e, desta forma verificamos o aumento na taxa de resfriamento, bem como seu desempenho com a variação na temperatura de trabalho (60°C e 80°C). / Among heat treating the quenching, that is speed cooling the steel after austenitizing, is the more utilised. In this treatment the seek is martensite structure, that confer of steel full hardness and strenght. The water, polymer solutions and oils are the quenchant very usually for quencher steels. The oils very used how quenchant are mineral oils. For improve the performance this type of oil to get used to utilize additive, how accelerators and wetts. This additives actuate principally in the first and second cooling stages (vapour phase and boiling respectivally). Utilizing additives based in calcium salt and a mineral oil by Microquímica Company, can be formulated a quenching oil, direct obtain a speed oil, so that check increased in the cooling rate, and also the performance with changed worlk temperature (60°C and 80°C).

A têmpera, que consiste no resfriamento rápido do aço, após austenitização, é um dos tratamentos térmicos mais utilizados. O objetivo desse tratamento é a obtenção da estrutura martensítica, que oferece ótimas propriedades de dureza e resistência. A água, as soluções de polímeros e os óleos minerais são os meios refrigerantes mais comuns, sendo os óleos responsáveis pelo resfriamento em 80% dos casos. Verificou-se, no Brasil, o desconhecimento, dos mercados produtor e consumidor, quanto ao universo dos óleos de têmpera comercialmente disponíveis e de suas respectivas características de resfriamento. Assim, atentou-se para a necessidade de apresentar aos mercados já descritos, uma classificação dos óleos de têmpera nacionais,relacionando-os como rápidos, intermediários e lentos, destacando ainda, aspectos importantes nos parâmetros de resfriamento. / Quenching of steels, which consist of very fast cooling from austenitizing temperatures, is the most used heat treatment. The aim of this treatment is the obtation of martensitic microstructure. This microstructure confer excellent hardness and strength properties. The most common quenchants are water, polymer solutions and mineral oils, and the oils themselves are responsible by the 80% of the quenchants used during quenching. In Brazil, it was verified consumer lack of knowledge of the oils available as quenchants and their characteristics. Therefore, in this work as attempt was made to present the quenchants available and their classification as fast, intermediary and slow quenchants.

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos de ensaios de ressonância magnética nuclear, número de acidez, índice de iodo, índice de saponificação, calorimetria exploratória diferencial com pressão (PDSC), viscosidade e curvas de resfriamento para dois tipos de óleos vegetais, o de soja e o de dendê. Esses ensaios foram efetuados em amostras de óleos puras e também em formulações com diferentes antioxidantes em diferentes concentrações em massa. Basicamente duas situações foram avaliadas, a condição óleo novo e a condição óleo oxidado. A condição oxidada foi obtida por meio de ensaios de oxidação acelerada. Uma análise desses resultados permitiu verificar que o óleo de soja foi mais sensível ao envelhecimento (oxidação) e que os aditivos de melhor desempenho foram o Irganox L109 com 5 % em massa para o óleo de soja e o Galato de Propila com 2 % em massa para o óleo de dendê. / In the present work are analyzed results from Nuclear Magnetic Resonance, Acid Number, Iodine Number, Pressure Differential Scanning Calorimetry, Viscosity and cooling curves obtained from 2 types of vegetable oils: soybean and palm. Such tests were performed in the vegetable oil samples with oxidations inhibitors and without those additives. Basically two conditions were evaluated: as not oxidized (new condition) and as oxidized (used condition). Oxidized condition was made by accelerated oxidized test performed in the different vegetable oil samples. Results show that soybean oil is more sensitive to oxidation than palm oil. Irganox L109 (5 %) was the better oxidation inhibitor to the soybean oil and Propil Galate (2 %) had better performance as antioxidant to the palm oil.

A demanda pelo uso de formulações biodegradáveis e provenientes de fontes renováveis tem motivado o desenvolvimento de biofluidos de resfriamento para aplicação em têmpera de aços. Os óleos vegetais são potenciais candidatos a serem empregados como base destas formulações, porém, a baixa estabilidade termo-oxidativa inibe sua maior utilização pela indústria. As modificações químicas na cadeia carbônica dos óleos vegetais podem promover melhoria nesta característica, sendo epoxidação uma das mais comuns. O presente trabalho estudou, primeiramente, a estabilidade termo-oxidativa de formulações contendo óleo de soja epoxidado (ESBO) e éster metílico de ácido graxo (FAME), em diferentes concentrações, por Calorimetria Exploratória Diferencial com Pressão (PDSC). Posteriormente, o desempenho destes biofluidos, no tratamento térmico de têmpera, foi avaliado pela análise microestrutural e medições de dureza (curvas em U) nos aços SAE 1045 e SAE 4140, comparando-o com o desempenho promovido pelos fluidos derivados de petróleo. As tensões térmicas residuais foram simuladas com o ABAQUS, usando os coeficientes de transferência de calor obtidos pela solução do problema inverso. As distorções causadas pelos biofluidos foram estudadas em corpos Navy-C-rings modificados de aço SAE 4140. Além disto, a viscosidade dos biofluidos também foi estudada em função da temperatura por estar diretamente relacionada à propriedade de molhamento, que influencia a transferência de calor durante o processo de resfriamento. A adição de FAME no ESBO foi eficiente na redução da viscosidade das formulações propostas, em função da temperatura, adequando-as para utilização como fluidos de resfriamento. As formulações EF30 e EF38 apresentaram temperatura inicial de oxidação (OOT) superior ao óleo de soja, indicando assim, maior estabilidade termo-oxidativa. Todas bioformulações foram eficientes na têmpera de ambos os aços, nos diâmetros ensaiados, promovendo dureza mínima de aproximadamente 52 HRC no centro dos corpos SAE 4140, dureza esta, comparável àquela promovida pelos fluidos minerais. Comportamento similar foi observado para o aço de menor temperabilidade. As tensões térmicas residuais simuladas não variam em magnitude em função da composição das formulações, enquanto que as distorções tenderam a aumentar em função do aumento do FAME nas formulações. / The search for biodegradable and renewable basestocks has motivated the development of bioquenchants for steel heat treatment. Vegetable oils are potential candidates, however, their poor thermo-oxidative stability inhibits a wide industrial application. Modifications of the chemical structure of vegetable oils may be used to improve this characteristic and epoxidation is one of the most common approaches reported to date. The first step of the study reported here was to analyze and compare the thermo-oxidative stability of soybean oil, epoxidized soybean oil (ESBO) and different blend ratios of ESBO with a soybean oil-derived fatty acid methyl ester (FAME) by Pressure Differential Scanning Calorimetry (PDSC). Subsequently, the quenching performance of the formulations was evaluated by cooling curve analysis and microstructural analysis and hardness measurements by U-curves analysis of SAE 1045 and SAE 4140 steels and then, compared with results obtained using commercially available petroleum oil quenchants. Thermal residual stress profiles were simulated with ABAQUS, using the heat transfer coefficients obtained by an inverse method. Bioquenchant distortions were determined using SAE 4140 steel and a so-called modified Navy C-ring test. Moreover, the viscosity-temperature property of bioquenchants was also studied, since it is directly related to the heat transfer and wetting behavior occurring during the cooling process. Although the viscosity of ESBO was too high for use as a quenchant, increasing FAME addition to ESBO provided sufficient reduction of resulting kinematic viscosities to permit their potential use as quenchants. EF30 and EF38 (30% and 38% FAME, respectively) exhibited onset oxidation temperatures (OOT) higher than soybean oil, thus indicating better thermo-oxidative stability. All bioquenchants were effective for both steels, at the specimen diameters tested, producing a minimum hardness of approximately 52 HRC at the center of the SAE 4140 test specimen. This hardness is comparable to that obtained with the petroleum-based fluids. Comparable results were obtained for the lower hardenability SAE 1045 steel. The simulated residual stress profiles did not vary in terms of magnitude as a function of formulation composition while the distortions tended to increase as FAME is added in the formulations.