Orientador: Angelo Fernando Padilha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T14:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Petoilho_JoseCarlos_D.pdf: 3437170 bytes, checksum: 6dad741943cfe3e4435d887a6e3d7c0f (MD5) Previous issue date: 1986 / Resumo: As ligas do sistema Nb-Ti, na forma de cabos multifilamentares, são utilizadas principalmente na construção de máquinas e equipamentos supercondutores. A possibilidade de se controlar as principais propriedades supercondutoras finais por meio de tratamentos metalúrgicos apropriados e a alta dutilidade destas ligas, são as características que permitem sua ampla uti­lização. Este trabalho inicialmente discute, à luz do entendimento atual dos fenômenos, aspectos como a influência das características microestruturais nas propriedades supercondutoras e a influência do processamento mecanotérmico sobre as transfor­mações microestruturais. Em seguida é descrita a sistemática utilizada na obtenção de lingotes de iigas supercondutoras de Nb-Ti com diâmetro de 50 mm e 200 mm de comprimento, por fusão em forno de fei­xe eletrônico. Foi também desenvolvida uma metodologia para o acompanhamento das transformações microestruturais de ligas Nb-Tl com teores de titânio na faixa de 44 a 53% em peso. Os lingotes no estado bruto de fusão foram deformados a frio por forjamento rotativo. Os graus de deformação aplicados foram condicionados pelo diâmetro final da barra, o qual deve ser apropriado para o início do processo de fabricação dos cabos compósitos multifilamentares supercondutoras. A necessidade de uma ampla caracterização microes­trutural das barras de partida, prende-se ao fato de servir de referência para as propriedades finais dos cabos supercondutores. Devido a isto foi dada atenção a aspectos como: variação da com­posição e microdureza ao longo do lingote e das barras, desenvol vimento de células de deformação, fração recristalizada, tamanho de grão, precipitação e textura em função das variáveis, grau de deformação, temperatura e tempo de tratamento térmico. Foram utilizadas técnicas de análise química e microestrutural tais como: absorção atômica, detecção cromatográfica de gases (N2 e 02)' difração de raios X, metalografia ótica qualitativa e quantitativa, microscopia eletrônica de transmissão e microdureza. Do ponto de vista tecnológico, os resultados obti­dos permitem estabelecer as condiçôes de processamento de barras de Nb-Ti com composição, diâmetro e granulometria definida. Do ponto de vista de mecanismos básicos, os resultados obtidos possibilitam conclusões a respeito dos fenômenos que ocorrem duran­te o processamento do material, tais como: encruamento, homogeneização, recuperação, recristalização, crescimento de grão e recristalização secundária. / Abstract: Multifilamentary cables of Nb-Ti alloys have been used mainly in superconducting engines and devices. These alloys have high ductility and their final most important superconducting properties can be established by suitable metallurgical procedures. In this work the influence of the microstructural characteristics on the superconducting properties and of the mechanothermal processing on the microstructural transformations are discussed. All the steps for the preparation of 50 mm x 200mm Nb-Ti ingots by electron beam melting are described in detail. A procedure to follow the microstructural transformations in the Nb-Ti alloys with titanium content in the 44-53 wt% range is also presented. The ingots after fusion were cold worked by swaging. The deformation grades have been designed according to the final rod diameter; there is a required rod diameter for the fabrication, of the superconducting composite multifilamentary cables. A broad microstructural characterization of the starting rods is necessary because it is the base for thefinal properties of the superconducting cables. Hence attention has been paid to the composition and microhardness variation along the ingot and the rods, the development of deformation cells, the recrystallized fraction, the average grain size, the precipitation and texture as a function of deformation grades, annealing temperature and time. Chemical as well as microstructure analyses have been carried out by means of the follow.ing techniques: atomic absorption gas (N2 and 02) chromatography, X-ray diffractometry, qualitative and quantitative optical metallography, transmission electron microscopy, and microhardness. The main results show that from the technological approach, the procedures for the preparation of Nb-Ti rods with well defined composition, diameter and granulometry are established; from the basic mechanisms approach, an understanding of several phenomena ocuring during processing, namely, work hardening, homogenization, recovery, recrystallization, grain growth and secondary recrystallization is attained. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-03-23T16:54:51Z No. of bitstreams: 1 TESE_RecristalizaçãoAçoInoxidável.pdf: 7424747 bytes, checksum: 802f4dafa228000280f221f001ab9dad (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2016-03-23T17:25:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE_RecristalizaçãoAçoInoxidável.pdf: 7424747 bytes, checksum: 802f4dafa228000280f221f001ab9dad (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T17:25:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_RecristalizaçãoAçoInoxidável.pdf: 7424747 bytes, checksum: 802f4dafa228000280f221f001ab9dad (MD5) Previous issue date: 2015 / Os aços inoxidáveis ferríticos estabilizados ao Nióbio devem exibir boas propriedades de estampabilidade e qualidade superficial para aplicações em peças de formas complexas. Objetivando melhorar as propriedades mencionadas acima, a textura de solidificação deve ser modificada por recristalização. O presente trabalho investigou as condições termomecânicas mais favoráveis para promover a recristalização do aço 430Nb, principalmente a faixa de temperatura de laminação, durante a simulação da laminação a quente de acabamento em laminador Steckel. Ensaios de torção a quente foram realizados para simular a laminação a quente de acabamento do aço 430Nb, em laminador Steckel. Variáveis importantes da laminação foram controladas durante a simulação: deformação e temperatura do passe, número de passes e tempo entre passes. O material utilizado nos ensaios foi de procedência comercial e os esquemas de simulação programados para reproduzir condições próximas às industriais. A caracterização microestrutural das amostras, antes e após a simulação, foi realizada por análises por microscopia ótica e EBSD, A evolução da microestrutura foi investigada, com foco especial nos mecanismos de amaciamento e promoção de recristalização. As microestruturas foram analisadas por microscopia ótica e EBSD. O mecanismo de amaciamento predominante foi a recuperação dinâmica, seguida de recristalização estática, sob as condições testadas em todas as simulações. A recristalização estática foi mais efetiva nas simulações realizadas nas faixas de temperatura entre 960-900ºC, 930-870ºC e 900-840ºC. Os resultados dos ensaios de torção e EBSD mostraram que a simulação realizada na faixa de temperatura de 900-840ºC intensificaram a fragmentação da microestrutura. Esta faixa de temperatura é, portanto, indicada para otimizar o processo de laminação a quente industrial, de modo a contribuir para melhorar a qualidade superficial do aço inoxidável ferrítico 430 estabilizado ao Nióbio. _____________________________________________________________________________________ / ABSTRACT : Ferritic stainless steels stabilized with Nb should exhibit good properties as drawability and surface quality due to their use in applications for complex form components and good esthetic appearance, respectively. In order to improve the above mentioned properties, the solidification texture has to be modified by recrystallization. The present work investigated, within the restrictions of Steckel hot rolling schedule, which thermomechanical conditions, largely related to pass temperature, and would most favor SRX. Hot torsion tests were performed in order to simulate the finishing hot rolling of a 430Nb steel, in Steckel mill. Important variables of the rolling were controlled during simulation: strain and pass temperature, number of passes and interpass time. The material used in the present work was supplied by APERAM and the simulations were established in order to simulate conditions similar to the ones apply by industry. The evolution of the microstructure was investigated by optical microscopy and EBSD, focusing especially on the softening mechanism and recrystallization promotion. The main softening mechanism, under the tested conditions, for all simulations was dynamic recovery, followed by static recrystallization. The static recrystallization was more effective for the simulations performed at the range temperature between 960-900°C, 930-870°C and 900-840°C. EBSD results showed that the simulation performed at the range temperature of 900-840°C increased the fragmentation of the microstructure. This range temperature was indicated to optimize the industrial hot rolling process, in order to improve the surface quality of the 430Nb steel.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-02-07T03:09:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343730.pdf: 32151770 bytes, checksum: 059defb6b8c66905be7edf6622847b16 (MD5) Previous issue date: 2016 / Este estudo sobre os aços bifásicos (dual-phase) encontra-se alinhado com pesquisas voltadas para desenvolvimento do conhecimento sobre materiais e suas propriedades que relacionam com suas microestruturas e seus mecanismos de transformação. Em termos tecnológicos se alinha ao segmento de pesquisa voltado para a inovação dos materiais que objetiva aplicação com baixo impacto ambiental, racionalização dos recursos existentes e redução de custos. Nesse sentido, foram analisados os efeitos do Cr, Mo e Si associados a diversas temperaturas de recozimento e os meios de resfriamento (ar e água) sobre as propriedades mecânicas e as microestruturas finais de aços bifásicos. Os aços bifásicos caracterizam-se por uma matriz ferrítica macia contendo a estrutura martensítica dura (SPEICH, 1981). Há um grande número de projetos com foco na elaboração de design de aços bifásicos nos diversos núcleos de pesquisa em todo o mundo, que visam a atender às restrições impostas pelas linhas operacionais, ora existentes. Muitos trabalhos foram desenvolvidos neste sentido e, portanto, muitas dúvidas também surgiram. Desta forma, este estudo objetivou/avaliou os efeitos dos elementos Cr (0; 0,2; 0,4 e 0,6 %); Mo (0; 0,15 e 0,45 %) e Si (0 e 0,3 %) tratados em diversas temperaturas de recozimento e resfriados em dois meios (água e ar) nas propriedades finais dos aços. Isto resultou em 148 condições experimentais. Os resultados dos experimentos foram analisados quanto às propriedades mecânicas e microestruturais e permitiram esclarecer dúvidas e o melhor entendimento dos mecanismos de transformação. O projeto de experimento para os aços deste estudo objetivou a geração de conhecimentos científicos específicos e tecnológicos aplicáveis em linhas operacionais existentes no Brasil e no exterior (Estados Unidos, França e Canadá). A adição de cromo viabilizou a análise de seus efeitos, em solução sólida assim como carbonetos de cromo, na formação da austenita e, posteriormente, em sua temperabilidade (deslocamento da curva TTT para a direita e retardar a transformação da austenita em fases não-martensíticas indesejáveis). A adição de cromo afetou os mecanismos de transformação das fases resultando em uma microestrutura mais refinada e, consequentemente, propriedades mecânicas mais elevadas. O teor de cromo adicionado variou entre 0 e 0,6 % (em massa). A adição de silício permitiu a análise de seus efeitos como refinador sobre a matriz e sobre o aumento da resistência mecânica do aço sem afetar, significativamente, a ductilidade. A adição de silício acelerou a nucleação e recristalização da ferrita além da transformação da austenita o que resultou no aumento da fração volumétrica de martensita. Ressalta-se que, em determinadas etapas do processo de produção dos aços, o silício apresenta efeitos deletérios como: i) altera a reatividade da superfície dos aços retardando o processo de decapagem; ii) deteriora a suas propriedades relacionadas à sua soldagem; iii) reduz a reatividade da superfície dos aços afetando negativamente a aderência do revestimento (quando galvanizado). A adição do molibdênio aos aços inibiu condições (e.g. mobilidade da interface ferrita-austenita) que favorecem o crescimento da austenita (maior fração volumétrica), promoveu o refino da microestrutura, aumentou a temperabilidade da austenita durante o resfriamento e aumentou a resistência dos aços. Este elemento como tem sido utilizado nos atuais projetos de qualidade tornou-se a referência, neste estudo, para efeito de comparação. As temperaturas de recozimento escolhidas cobriram a faixa de temperaturas utilizadas nas principais linhas contínuas em funcionamento no mundo. Os aços laminados a frio utilizados para o tratamento térmico apresentaram, inicialmente, microestruturas complexas, composta por martensita, ferrita e perlita devido ao elevado teor de elementos de liga principalmente o manganês. Esta matriz complexa foi tratada termicamente visando produzir, predominantemente, uma estrutura bifásica final. As transformações das microestruturas iniciais ocorreram de maneiras diferentes em função das condições impostas (composição química e tratamentos térmicos). Estas maneiras diferentes de transformação, causadas pela adição de Cr, Mo e Si associados aos tratamentos térmicos adequados, modificaram os mecanismos de reação o que permite vislumbrar rotas alternativas para a produção de aços bifásicos propriedades mecânicas adequadas e baixo custo, considerando as limitações físicas das linhas operacionais. Estes conhecimentos contribuíram para viabilizar a produção deste grau aço em linhas de galvanização contínuas cujas taxas de resfriamento são moderadas (menor que 50 °C/s).<br> / Abstract : The present study assessed the effect of Cr, Mo and Si in different concentrations under parameters of heating treatment and cooling media on the final microstructures and mechanical properties of dual-phase steels. The prior cold-rolled steels used in this study displayed a complex matrix composed of martensite, ferrite and pearlite which have transformed through different paths to produce a dual-phase structure (martensite + ferrite) with the appropriated mechanical properties. Additions of Cr, Mo and Si associated to specific heat treatments showed the ability to affect phase transformation and create an alternative lower cost routes. Numerous works have been developed in this area, but also some contradictions have been shown. Thereby, this study aimed to assess the effect of chemistries of steels Cr (0-0.6 %), Mo (0-0.45 %) and Si (0 and 0.30 %) heat treated on different annealing temperatures and cooled in two media (air and water). Final microstructures and mechanical properties of steels were analyzed for better understanding the mechanism and the paths of transformations undergone. The following results were observed: the investigated elements were shown to strengthen the steels through refinement and volume fraction, however by different ways. i) Cr has formed chromium carbides that supplied their interface for additional austenite grains nucleation (volume fraction) and; subsequently, many austenite in growing movement have caused collisions to each other, consequently, the restriction of austenite growth (refinement); ii) Mo increased the hardenability of austenite (volume fraction) and inhibited the movement of grains boundaries (refinement) and; iii) Si promoted higher carbon content in austenite more homogeneous by reducing its thermodynamic activity and enhancing hardenability; and (volume fraction). Besides, Si accelerated the ferrite recrystallization during heating, which in turn promoted the formation of austenite through the nucleation process, followed by grain growth.

O presente trabalho tem como objetivo mostrar a influência do recozimento na recuperação e recristalização de tiras de aço baixo carbono dobradas por deformação a frio. Muitas indústrias que produzem peças a partir de dobramento a frio, buscam constantemente garantir a qualidade de seus produtos. Isto se torna um desafio a partir do momento que se considera a diversidade do formato das dobras exigidas. Através de observações práticas, o que se vê é que, com o objetivo de facilitar o processo, muitos profissionais são induzidos a acreditar que simplesmente aquecendo o material, o trabalho será facilitado e garantirá a qualidade do produto final. Assim, independente do tipo do aço e/ou nível de encruamento, os parâmetros de temperatura utilizados são determinados, na sua grande maioria, de forma empírica, sem critérios estabelecidos, ou seja, em muitos casos, os valores de temperatura tendem a ser os mesmos. Como a grande maioria de peças produzidas na indústria submetida a deformação é em aço baixo carbono, este foi escolhido como material para a fabricação das amostras utilizadas no experimento. Estas amostras foram submetidas a diversos graus de dobramento a frio e aplicação de recozimento para recristalização com variação controlada dos parâmetros. Através da intercomparação das amostras e com aplicação de diversos ensaios foram caracterizados a dureza, estrutura metalográfica, tamanho médio do precipitado, bem como a correlação entre as condições de recozimento versus o nível de recuperação do encruamento. Através dos dados obtidos, observou-se a importância de definir de forma científica os parâmetros de aquecimento para a recristalização, sob pena de prejudicar as características das peças. / This work aims to show the influence of annealing on the recovery and recrystallization of low carbon steel strips bent by cold forming. Many industries that produce parts from cold bending, constantly seek to ensure the quality of their products. This becomes a challenge from the moment that one considers the diversity of the shape of folds required. Through practical observation, we can see that, in order to facilitate the process, many professionals are led to believe that simply heating the material, the work will be facilitated and ensure final product quality. Thus, regardless of the type of steel and / or level of work hardening, the parameters used in temperature are determined, mostly, empirically, without established criteria, ie, in most cases, the temperature values tend to be same. As the vast majority of parts produced in the industry is subjected to deformation in steel low carbon, this was chosen as material for the manufacture of the samples used in the experiment. These samples were subjected to various degrees of cold bending and applying for recrystallization annealing with controlled variation of parameters. By intercomparison of samples and application of various tests were characterized hardness, metallographic structure, average size of the precipitate, and the correlation between the annealing conditions versus the level of recovery of work hardening. Through the data obtained it observed the importance of defining the parameters in a scientific way of heating for recrystallization, failing to affect the characteristics of components.

O presente trabalho tem como objetivo mostrar a influência do recozimento na recuperação e recristalização de tiras de aço baixo carbono dobradas por deformação a frio. Muitas indústrias que produzem peças a partir de dobramento a frio, buscam constantemente garantir a qualidade de seus produtos. Isto se torna um desafio a partir do momento que se considera a diversidade do formato das dobras exigidas. Através de observações práticas, o que se vê é que, com o objetivo de facilitar o processo, muitos profissionais são induzidos a acreditar que simplesmente aquecendo o material, o trabalho será facilitado e garantirá a qualidade do produto final. Assim, independente do tipo do aço e/ou nível de encruamento, os parâmetros de temperatura utilizados são determinados, na sua grande maioria, de forma empírica, sem critérios estabelecidos, ou seja, em muitos casos, os valores de temperatura tendem a ser os mesmos. Como a grande maioria de peças produzidas na indústria submetida a deformação é em aço baixo carbono, este foi escolhido como material para a fabricação das amostras utilizadas no experimento. Estas amostras foram submetidas a diversos graus de dobramento a frio e aplicação de recozimento para recristalização com variação controlada dos parâmetros. Através da intercomparação das amostras e com aplicação de diversos ensaios foram caracterizados a dureza, estrutura metalográfica, tamanho médio do precipitado, bem como a correlação entre as condições de recozimento versus o nível de recuperação do encruamento. Através dos dados obtidos, observou-se a importância de definir de forma científica os parâmetros de aquecimento para a recristalização, sob pena de prejudicar as características das peças. / This work aims to show the influence of annealing on the recovery and recrystallization of low carbon steel strips bent by cold forming. Many industries that produce parts from cold bending, constantly seek to ensure the quality of their products. This becomes a challenge from the moment that one considers the diversity of the shape of folds required. Through practical observation, we can see that, in order to facilitate the process, many professionals are led to believe that simply heating the material, the work will be facilitated and ensure final product quality. Thus, regardless of the type of steel and / or level of work hardening, the parameters used in temperature are determined, mostly, empirically, without established criteria, ie, in most cases, the temperature values tend to be same. As the vast majority of parts produced in the industry is subjected to deformation in steel low carbon, this was chosen as material for the manufacture of the samples used in the experiment. These samples were subjected to various degrees of cold bending and applying for recrystallization annealing with controlled variation of parameters. By intercomparison of samples and application of various tests were characterized hardness, metallographic structure, average size of the precipitate, and the correlation between the annealing conditions versus the level of recovery of work hardening. Through the data obtained it observed the importance of defining the parameters in a scientific way of heating for recrystallization, failing to affect the characteristics of components.

O presente trabalho tem como objetivo mostrar a influência do recozimento na recuperação e recristalização de tiras de aço baixo carbono dobradas por deformação a frio. Muitas indústrias que produzem peças a partir de dobramento a frio, buscam constantemente garantir a qualidade de seus produtos. Isto se torna um desafio a partir do momento que se considera a diversidade do formato das dobras exigidas. Através de observações práticas, o que se vê é que, com o objetivo de facilitar o processo, muitos profissionais são induzidos a acreditar que simplesmente aquecendo o material, o trabalho será facilitado e garantirá a qualidade do produto final. Assim, independente do tipo do aço e/ou nível de encruamento, os parâmetros de temperatura utilizados são determinados, na sua grande maioria, de forma empírica, sem critérios estabelecidos, ou seja, em muitos casos, os valores de temperatura tendem a ser os mesmos. Como a grande maioria de peças produzidas na indústria submetida a deformação é em aço baixo carbono, este foi escolhido como material para a fabricação das amostras utilizadas no experimento. Estas amostras foram submetidas a diversos graus de dobramento a frio e aplicação de recozimento para recristalização com variação controlada dos parâmetros. Através da intercomparação das amostras e com aplicação de diversos ensaios foram caracterizados a dureza, estrutura metalográfica, tamanho médio do precipitado, bem como a correlação entre as condições de recozimento versus o nível de recuperação do encruamento. Através dos dados obtidos, observou-se a importância de definir de forma científica os parâmetros de aquecimento para a recristalização, sob pena de prejudicar as características das peças. / This work aims to show the influence of annealing on the recovery and recrystallization of low carbon steel strips bent by cold forming. Many industries that produce parts from cold bending, constantly seek to ensure the quality of their products. This becomes a challenge from the moment that one considers the diversity of the shape of folds required. Through practical observation, we can see that, in order to facilitate the process, many professionals are led to believe that simply heating the material, the work will be facilitated and ensure final product quality. Thus, regardless of the type of steel and / or level of work hardening, the parameters used in temperature are determined, mostly, empirically, without established criteria, ie, in most cases, the temperature values tend to be same. As the vast majority of parts produced in the industry is subjected to deformation in steel low carbon, this was chosen as material for the manufacture of the samples used in the experiment. These samples were subjected to various degrees of cold bending and applying for recrystallization annealing with controlled variation of parameters. By intercomparison of samples and application of various tests were characterized hardness, metallographic structure, average size of the precipitate, and the correlation between the annealing conditions versus the level of recovery of work hardening. Through the data obtained it observed the importance of defining the parameters in a scientific way of heating for recrystallization, failing to affect the characteristics of components.

Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-11-23T15:52:53Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gustavo Roberto Ramos.pdf: 26857820 bytes, checksum: 4e6b56316ef1560dbc561a4e7718ba00 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-23T15:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gustavo Roberto Ramos.pdf: 26857820 bytes, checksum: 4e6b56316ef1560dbc561a4e7718ba00 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq, Brasil

Orientadores: Antonio Jose Ramirez Londono, Paulo Roberto Mei / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T04:14:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hermenegildo_TahianaFranciscadaConceicao_D.pdf: 6825596 bytes, checksum: 036996ce1577dccad9ce590969e2cfe2 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho chapas do aço ISO 3183 X80M, foram soldadas empregando o processo de soldagem por atrito com pino não consumível, conhecido em inglês como ''Friction Stir Welding'', através de dois passes, sendo um em cada lado da chapa, utilizando ferramentas de NBCP (Nitreto de Boro Cúbico Policristalino). Juntas soldadas com aportes térmicos diferenciados foram processadas para estudo visando entender a influência da velocidade rotacional e de soldagem nas transformações microestruturais e no desempenho mecânico das juntas. Para tal, foram utilizadas as técnicas de microscopias óptica e eletrônica de varredura e transmissão, EBSD (Electron Backscattering Diffraction) e difração de raios-X para caracterização microestrutural. A determinação da história térmica, juntamente com ensaios mecânicos de microdureza, tração, dobramento e tenacidade à fratura (CTOD) complementaram a avaliação das juntas. Pelas análises microestruturais realizadas nas juntas de menor e maior aporte térmico e com o auxílio da história térmica, ficaram evidenciados os efeitos da deformação abaixo e acima da temperatura de não recristalização, da taxa de resfriamento e da recristalização dinâmica e metadinâmica na evolução microestrutural da zona misturada. Ensaios de dureza por microindentação Vickers e de tenacidade à fratura revelaram que a junta produzida com menor aporte térmico apresentou menor dureza e maior tenacidade na zona misturada. Por outro lado, a dureza e a tenacidade da zona afetada pelo calor não foram influenciadas pela variação dos parâmetros adotados neste trabalho. Os ensaios de dobramento não revelaram quaisquer descontinuidades nos corpos de prova, enquanto que nos ensaios de tração as amostras romperam sempre no metal de base, indicando uma alta resistência mecânica da junta soldada quando comparado ao metal de base. Tais resultados combinados validam completamente as juntas soldadas por SAPNC em relação às normas vigentes para a sua aplicação. As características microestruturais corroboram com o desempenho mecânico das juntas avaliadas / Abstract: In this work X80M ISO 3183 steel plates were welded using the Friction Stir Welding process by two passes, one on each side of the plate using PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) tools. To understand the influence of the rotational and welding speed on the microstructural evolution and mechanical performance of the welded joints, samples with different heat inputs were processed. To this end, optical, scanning and transmission electron microscopy, EBSD (Electron Backscattering Diffraction), X-ray diffraction were used for the microstructural characterization. The thermal history registration with the mechanical tests of microhardness, tensile, bending and fracture toughness (CTOD) completed the evaluation of the joints. Based on the microstructural characterization and thermal history analyses of the joints with lower and higher heat input, the effects of deformation below and above the non-recrystallization temperature, cooling rate, and dynamic and metadynamic recrystallization on the microestrutural evolution of the stir zone were evidenced. Vickers microhardness and fracture toughness tests showed that the joint produced with lower heat input has lower hardness and higher toughness within the stir zone. Moreover, the hardness and toughness of the heat affected zone were not influenced by the parameters variation adopted in this work. The bending test did not revealed discontinuities in the specimens, while the tensile test specimens failed within the base metal, indicating a higher resistance of the weld metal when compared to the base metal. Such combined results fully validate the FSW joints regarding its commercial application. The microstructural observations are in agreement with the mechanical performance of the joints / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq, Brasil

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3107.pdf: 6254906 bytes, checksum: 73ea74c0286c326dea5191d461f409e7 (MD5) Previous issue date: 2009-11-15 / Financiadora de Estudos e Projetos / In order to analyze the microstructure and to know the dynamic softening mechanics that take place during the hot work in F 138 stainless steel, physical simulation was carried out through continuous isothermal hot torsion tests in a wide range of temperatures and strain rates, covering the real conditions of processing used in the manufacture of orthopedic implants with this material. The plastic flow stress curves obtained in this study showed a typical behavior of dynamic recrystallization. Also was determined the peak and steady-state stresses (&#963;p, &#963;ss) and strains (&#949;p, &#949;ss) and also the value of apparent activation energy for F 138 stainless steel, which is Q = 475kJ/mol. Through the curves of work-hardening rate vs. equivalent stress (&#952; vs. &#963;), the values of critical stress (&#963;c) and strain (&#949;c) for initiation of dynamic recrystallization are obtained. The metallographic observation was used to measure the average grain size under all deformation conditions, and also for the pre-deformed grain, D0 = 85.1&#956;m. Thus it was possible to obtain empirical mathematical equations for the studied steel, which relate the processing parameters with the average grain size, since the resulting grain varies with processing conditions. The obtained data in this study will form a database which could be used in softwares of thermomechanical processing numerical simulation, which will permit the previous evaluation of resulting microstructure in a hot work processing of this material. / A fim de analisar a microestrutura e conhecer os mecanismos de amaciamento dinâmicos atuantes sob trabalho a quente no aço inoxidável F 138, foi feita a simulação física através de ensaios de torção a quente isotérmicos contínuos em uma ampla faixa de temperaturas e taxas de deformação, abrangendo as condições reais de processamento utilizadas na fabricação de próteses ortopédicas com este material. As curvas de escoamento plástico obtidas neste trabalho apresentaram um comportamento típico de recristalização dinâmica, de onde se determinou as tensões e deformações de pico e de estado estacionário e também o valor da energia de ativação aparente para o aço F 138, que é de Q = 475 kJ/mol. Através das curvas da taxa de encruamento vs. tensão equivalente obteve-se os valores da tensão e deformação críticas para início da recristalização dinâmica. A observação metalográfica permitiu medir o tamanho médio de grão resultante para todas as condições de deformação, e também para o grão pré-deformado, D0 = 85,1 &#61549;m. Com isso, foi possível obter parâmetros para formulação de equações matemáticas empíricas do aço em questão, que relacionam os parâmetros de processo.com o tamanho médio de grão, uma vez que o grão resultante varia com as condições de processamento. Os dados obtidos neste trabalho formarão um banco de dados para posterior simulação numérica em softwares de processamento termomecânico, que permitirão avaliar previamente a microestrutura resultante em um processamento a quente deste material. Assim, este trabalho foi realizado com o intuito de conhecer os mecanismos de amaciamento dinâmicos do aço F 138, bem como sua microestrutura resultante em uma extensa faixa de condições de deformação a quente, a fim de aperfeiçoar seu processamento industrial, no sentido de obter condições para melhorar suas propriedades mecânicas finais através do controle microestrutural.