Estudou-se, através do método eletroquímico de permeação, a difusão de hidrogênio no ferro puro e no aço DIN 90MnV8. Observou-se nestes materiais, que o coeficiente aparente de difusão de hidrogênio diminui no decorrer dos transientes de permeação, tendo-se interpretado este comportamento como causado pela presença de armadilhas reversíveis. Deduziu-se, para transientes de permeação obtidos entre dois estados estacionários de difusão, que a variação da concentração de hidrogênio preso a armadilhas reversiveis é dada por: Delta Ca = Na. In [(1+alfa)1/2 dividido por (1+beta)1/2], alfa = K.Co/p beta=K.Cl/p sendo Na a densidade de armadilhas; k e p, os parâmetros de captura e de liberação de uma armadilha e Co e Cl, a concentrasão inicial e final de H. Mediu-se, no ferro recozido, um coeficiente médio de difusão de hidrogênio de 6,4.10-5 cm²/s. A deformação com 50% de trabalho a frio no ferro reduz este valor em aproximadamente uma ordem de grandeza. Verificou-se no aço DIN 90MnV8 que o coeficiente de difusão de hidrogênio aumenta com o aumento dn temperatura de revenimento após a têmpera, atingindo o valor máximo de 7,0.10-6 cm²/s no aço esferoidizado. A dependência térmica do coeficiente de difusão no aço DIN 90MnV8 esferoidizado pode ser expressa por: D = 1,95 (+0,49) exp (-30,43kJ/mol.R.T.) (cm²/s) e neste mesmo aço temperado e revenido com 55RC de dureza por : D=0,29 (+- 0,05 ) exp (-28,47kJ/mol.R.T.) ( cm²/s). Uma nova metodolagia fractomecânica foi introduzida, a qual permite a determinação da cnncentração crítica de hidrogênio necessária para provocar o avanço de uma trinca estacionária. Observou-se no aço DIN 9OMnV8, que a concentração crítica de hidrogênio diminui com o aumento da dureza do aço e é menor quando um valor maior de KI é aplicado. O modo de fratura apresentado Por este aço revelou ser independente da concentração de hidrogênio e do valor de KI, sendo função unicamente de sua dureza. / The hydrogen diffusion in pure iron and DIN 90MnV8 steel was studied by means of the electrochemical perrneation method. It was observed that the apparent hydrogen diffusion coefficient decreased during the pemeation transients, such behavior beeing interpreted as due to reversible traps. It was shown that for permeation transients obtained between two steady states, the concentration variation of hydrogen bound to reversible traps is given by: Delta Ca = Na. In [(1+alfa)1/2 dividido por (1+beta)1/2], alfa = K.Co/p beta=K.Cl/p beeing Na, the trap density; k and p, the capture and release parameters of a trap; and Co and Cl, the initial and final hydrogen concentrations. A medium hydrogen diffusion coefficient of 6,4.10-5 cm²/s was measured for recristalized iron. The deformation due to 50% cold work reduces this value in one order of magnitude. For DIN 90MnV8 steel, the hydrogen diffusion coefficient increases as the tempering temperature increases, attaining a maximal value of 7,0.10 -6 cm2/sec on the spherodized state. The temperature dependance of the hydrogen diffusion coefficient, on the spherodized 90MnV8 steel was: D=1,95 (-0,49) exp (-30,43kJ/mol.R.T) (cm²/sec) and on this steel tempered to a 55RC hardness: D=0,29 (+-0,05) exp (-28,47kJ/mol.R.T) (cm²/sec) A new fractomechanical methodology is intsaduced, wich allows the determination of the critical hydrogen concentration necessasy to propagate a stationary crack. For DIN 90MnV8 steel, this critical hydrogen concentration decreases as the steel hardness increases, beeing lower as a greater value of KI is aplied. The fracture mode of this steel was found to be independent on the applied value of KI, beeing a function only of its hardness.

Estudou-se, através do método eletroquímico de permeação, a difusão de hidrogênio no ferro puro e no aço DIN 90MnV8. Observou-se nestes materiais, que o coeficiente aparente de difusão de hidrogênio diminui no decorrer dos transientes de permeação, tendo-se interpretado este comportamento como causado pela presença de armadilhas reversíveis. Deduziu-se, para transientes de permeação obtidos entre dois estados estacionários de difusão, que a variação da concentração de hidrogênio preso a armadilhas reversiveis é dada por: Delta Ca = Na. In [(1+alfa)1/2 dividido por (1+beta)1/2], alfa = K.Co/p beta=K.Cl/p sendo Na a densidade de armadilhas; k e p, os parâmetros de captura e de liberação de uma armadilha e Co e Cl, a concentrasão inicial e final de H. Mediu-se, no ferro recozido, um coeficiente médio de difusão de hidrogênio de 6,4.10-5 cm²/s. A deformação com 50% de trabalho a frio no ferro reduz este valor em aproximadamente uma ordem de grandeza. Verificou-se no aço DIN 90MnV8 que o coeficiente de difusão de hidrogênio aumenta com o aumento dn temperatura de revenimento após a têmpera, atingindo o valor máximo de 7,0.10-6 cm²/s no aço esferoidizado. A dependência térmica do coeficiente de difusão no aço DIN 90MnV8 esferoidizado pode ser expressa por: D = 1,95 (+0,49) exp (-30,43kJ/mol.R.T.) (cm²/s) e neste mesmo aço temperado e revenido com 55RC de dureza por : D=0,29 (+- 0,05 ) exp (-28,47kJ/mol.R.T.) ( cm²/s). Uma nova metodolagia fractomecânica foi introduzida, a qual permite a determinação da cnncentração crítica de hidrogênio necessária para provocar o avanço de uma trinca estacionária. Observou-se no aço DIN 9OMnV8, que a concentração crítica de hidrogênio diminui com o aumento da dureza do aço e é menor quando um valor maior de KI é aplicado. O modo de fratura apresentado Por este aço revelou ser independente da concentração de hidrogênio e do valor de KI, sendo função unicamente de sua dureza. / The hydrogen diffusion in pure iron and DIN 90MnV8 steel was studied by means of the electrochemical perrneation method. It was observed that the apparent hydrogen diffusion coefficient decreased during the pemeation transients, such behavior beeing interpreted as due to reversible traps. It was shown that for permeation transients obtained between two steady states, the concentration variation of hydrogen bound to reversible traps is given by: Delta Ca = Na. In [(1+alfa)1/2 dividido por (1+beta)1/2], alfa = K.Co/p beta=K.Cl/p beeing Na, the trap density; k and p, the capture and release parameters of a trap; and Co and Cl, the initial and final hydrogen concentrations. A medium hydrogen diffusion coefficient of 6,4.10-5 cm²/s was measured for recristalized iron. The deformation due to 50% cold work reduces this value in one order of magnitude. For DIN 90MnV8 steel, the hydrogen diffusion coefficient increases as the tempering temperature increases, attaining a maximal value of 7,0.10 -6 cm2/sec on the spherodized state. The temperature dependance of the hydrogen diffusion coefficient, on the spherodized 90MnV8 steel was: D=1,95 (-0,49) exp (-30,43kJ/mol.R.T) (cm²/sec) and on this steel tempered to a 55RC hardness: D=0,29 (+-0,05) exp (-28,47kJ/mol.R.T) (cm²/sec) A new fractomechanical methodology is intsaduced, wich allows the determination of the critical hydrogen concentration necessasy to propagate a stationary crack. For DIN 90MnV8 steel, this critical hydrogen concentration decreases as the steel hardness increases, beeing lower as a greater value of KI is aplied. The fracture mode of this steel was found to be independent on the applied value of KI, beeing a function only of its hardness.

Estudou-se, através do método eletroquímico de permeação, a difusão de hidrogênio no ferro puro e no aço DIN 90MnV8. Observou-se nestes materiais, que o coeficiente aparente de difusão de hidrogênio diminui no decorrer dos transientes de permeação, tendo-se interpretado este comportamento como causado pela presença de armadilhas reversíveis. Deduziu-se, para transientes de permeação obtidos entre dois estados estacionários de difusão, que a variação da concentração de hidrogênio preso a armadilhas reversiveis é dada por: Delta Ca = Na. In [(1+alfa)1/2 dividido por (1+beta)1/2], alfa = K.Co/p beta=K.Cl/p sendo Na a densidade de armadilhas; k e p, os parâmetros de captura e de liberação de uma armadilha e Co e Cl, a concentrasão inicial e final de H. Mediu-se, no ferro recozido, um coeficiente médio de difusão de hidrogênio de 6,4.10-5 cm²/s. A deformação com 50% de trabalho a frio no ferro reduz este valor em aproximadamente uma ordem de grandeza. Verificou-se no aço DIN 90MnV8 que o coeficiente de difusão de hidrogênio aumenta com o aumento dn temperatura de revenimento após a têmpera, atingindo o valor máximo de 7,0.10-6 cm²/s no aço esferoidizado. A dependência térmica do coeficiente de difusão no aço DIN 90MnV8 esferoidizado pode ser expressa por: D = 1,95 (+0,49) exp (-30,43kJ/mol.R.T.) (cm²/s) e neste mesmo aço temperado e revenido com 55RC de dureza por : D=0,29 (+- 0,05 ) exp (-28,47kJ/mol.R.T.) ( cm²/s). Uma nova metodolagia fractomecânica foi introduzida, a qual permite a determinação da cnncentração crítica de hidrogênio necessária para provocar o avanço de uma trinca estacionária. Observou-se no aço DIN 9OMnV8, que a concentração crítica de hidrogênio diminui com o aumento da dureza do aço e é menor quando um valor maior de KI é aplicado. O modo de fratura apresentado Por este aço revelou ser independente da concentração de hidrogênio e do valor de KI, sendo função unicamente de sua dureza. / The hydrogen diffusion in pure iron and DIN 90MnV8 steel was studied by means of the electrochemical perrneation method. It was observed that the apparent hydrogen diffusion coefficient decreased during the pemeation transients, such behavior beeing interpreted as due to reversible traps. It was shown that for permeation transients obtained between two steady states, the concentration variation of hydrogen bound to reversible traps is given by: Delta Ca = Na. In [(1+alfa)1/2 dividido por (1+beta)1/2], alfa = K.Co/p beta=K.Cl/p beeing Na, the trap density; k and p, the capture and release parameters of a trap; and Co and Cl, the initial and final hydrogen concentrations. A medium hydrogen diffusion coefficient of 6,4.10-5 cm²/s was measured for recristalized iron. The deformation due to 50% cold work reduces this value in one order of magnitude. For DIN 90MnV8 steel, the hydrogen diffusion coefficient increases as the tempering temperature increases, attaining a maximal value of 7,0.10 -6 cm2/sec on the spherodized state. The temperature dependance of the hydrogen diffusion coefficient, on the spherodized 90MnV8 steel was: D=1,95 (-0,49) exp (-30,43kJ/mol.R.T) (cm²/sec) and on this steel tempered to a 55RC hardness: D=0,29 (+-0,05) exp (-28,47kJ/mol.R.T) (cm²/sec) A new fractomechanical methodology is intsaduced, wich allows the determination of the critical hydrogen concentration necessasy to propagate a stationary crack. For DIN 90MnV8 steel, this critical hydrogen concentration decreases as the steel hardness increases, beeing lower as a greater value of KI is aplied. The fracture mode of this steel was found to be independent on the applied value of KI, beeing a function only of its hardness.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar a possibilidade de substituição do óleo mineral por polímero PAG como meio de resfriamento de barras de aço laminadas a quente. Para isto foram selecionadas barras laminadas dos aços SAE 4140, SAE 4340 e DIN 31CrMoV9 tendo suas propriedades avaliadas quanto a dureza, microestrutura e propriedades mecânicas. As amostras retiradas sofreram tratamento térmico de têmpera em laboratório sendo resfriadas em polímero PAG com concentração de 15% e 25% e em óleo mineral e, posteriormente, foram submetidas ao tratamento de revenimento a 600 ± 10 °C. Após o revenimento, as amostras foram seccionadas transversalmente para a medição de dureza na superfície, na metade do raio e no núcleo da amostra. A mesma amostra foi preparada para avaliação da microestrutura. O restante da amostra foi usinada para realização do ensaio de tração e conseqüente obtenção das propriedades mecânicas. Para os aços SAE 4140 e SAE 4340, as diferenças de dureza encontradas foram de no máximo 10% estando esta diferença dentro de uma tolerância aceitável nas especificações de clientes. As propriedades mecânicas dos corpos de prova resfriados em polímero foram, em média, 13% maiores do que as amostras resfriadas em óleo, comprovando a eficiência deste meio de resfriamento para estes dois aços em estudo. As diferenças encontradas nas amostras do aço DIN 31CrMoV9 não foram significativas sendo que a diferença média entre as durezas foi de 3,5%, enquanto que a diferença média entre as propriedades mecânicas foi de 4%, podendo assim concluir que os meios de resfriamento em estudo se equivalem para o tratamento de têmpera do aço DIN 31CrMoV9. Com este trabalho pode-se concluir que o meio de resfriamento polimérico é aplicável para a substituição do óleo como meio de resfriamento no tratamento térmico de têmpera de barras de aço laminadas. As vantagens identificadas na utilização do polímero como meio de resfriamento devem ser confrontadas com a necessidade de maior controle de processo durante a utilização deste meio de resfriamento para a aplicação em escala industrial. / The aim of this work is appraise the possibility of substitution of mineral oil to PAG polymer as quench bath of hot rolled bars of steel. For this were selected rolled bars of steels SAE 4140, SAE 4340 and DIN 31CrMoV9 and their hardness, microstructure and mechanical properties were appraise. The samples were submitted to quench heat treatment at laboratory being quenched on PAG polymer with concentration of 15% and 25% and mineral oil and, subsequent, were submitted to temper with 600 ± 10 °C. After that, the samples were crosscut to hardness measurement on surface, middle of the radius and center of the sample. The same sample was prepared to microstructure evaluation. The rest of the sample was machined to tensile test and consequent obtaining of mechanical properties. To the steels SAE 4140 and SAE 4340, the hardness differences found were a maximum of 10%. These differences are inside the range of tolerance specified by clients. The mechanical properties of the samples quenched on polymer baths were, in average, 13% higher than samples quenched on oil bath. These results prove the efficiency of polymer bath for both steels. The differences found on sample of steel DIN 31CrMoV9 were not significant. The average of harness differences was 3,5% and the average of mechanical properties differences was 4%. With that is possible to prove that the quench baths studied are equivalent for steel DIN 31CrMoV9. With this work is possible to prove that the polymer quench bath is applicable to replace oil as quench bath on quench heat treatment of steel rolled bars. The advantages identified on polymer use as quench bath should be confronted with the needs of higher process control during the use of this quench bath to industrial application.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar a possibilidade de substituição do óleo mineral por polímero PAG como meio de resfriamento de barras de aço laminadas a quente. Para isto foram selecionadas barras laminadas dos aços SAE 4140, SAE 4340 e DIN 31CrMoV9 tendo suas propriedades avaliadas quanto a dureza, microestrutura e propriedades mecânicas. As amostras retiradas sofreram tratamento térmico de têmpera em laboratório sendo resfriadas em polímero PAG com concentração de 15% e 25% e em óleo mineral e, posteriormente, foram submetidas ao tratamento de revenimento a 600 ± 10 °C. Após o revenimento, as amostras foram seccionadas transversalmente para a medição de dureza na superfície, na metade do raio e no núcleo da amostra. A mesma amostra foi preparada para avaliação da microestrutura. O restante da amostra foi usinada para realização do ensaio de tração e conseqüente obtenção das propriedades mecânicas. Para os aços SAE 4140 e SAE 4340, as diferenças de dureza encontradas foram de no máximo 10% estando esta diferença dentro de uma tolerância aceitável nas especificações de clientes. As propriedades mecânicas dos corpos de prova resfriados em polímero foram, em média, 13% maiores do que as amostras resfriadas em óleo, comprovando a eficiência deste meio de resfriamento para estes dois aços em estudo. As diferenças encontradas nas amostras do aço DIN 31CrMoV9 não foram significativas sendo que a diferença média entre as durezas foi de 3,5%, enquanto que a diferença média entre as propriedades mecânicas foi de 4%, podendo assim concluir que os meios de resfriamento em estudo se equivalem para o tratamento de têmpera do aço DIN 31CrMoV9. Com este trabalho pode-se concluir que o meio de resfriamento polimérico é aplicável para a substituição do óleo como meio de resfriamento no tratamento térmico de têmpera de barras de aço laminadas. As vantagens identificadas na utilização do polímero como meio de resfriamento devem ser confrontadas com a necessidade de maior controle de processo durante a utilização deste meio de resfriamento para a aplicação em escala industrial. / The aim of this work is appraise the possibility of substitution of mineral oil to PAG polymer as quench bath of hot rolled bars of steel. For this were selected rolled bars of steels SAE 4140, SAE 4340 and DIN 31CrMoV9 and their hardness, microstructure and mechanical properties were appraise. The samples were submitted to quench heat treatment at laboratory being quenched on PAG polymer with concentration of 15% and 25% and mineral oil and, subsequent, were submitted to temper with 600 ± 10 °C. After that, the samples were crosscut to hardness measurement on surface, middle of the radius and center of the sample. The same sample was prepared to microstructure evaluation. The rest of the sample was machined to tensile test and consequent obtaining of mechanical properties. To the steels SAE 4140 and SAE 4340, the hardness differences found were a maximum of 10%. These differences are inside the range of tolerance specified by clients. The mechanical properties of the samples quenched on polymer baths were, in average, 13% higher than samples quenched on oil bath. These results prove the efficiency of polymer bath for both steels. The differences found on sample of steel DIN 31CrMoV9 were not significant. The average of harness differences was 3,5% and the average of mechanical properties differences was 4%. With that is possible to prove that the quench baths studied are equivalent for steel DIN 31CrMoV9. With this work is possible to prove that the polymer quench bath is applicable to replace oil as quench bath on quench heat treatment of steel rolled bars. The advantages identified on polymer use as quench bath should be confronted with the needs of higher process control during the use of this quench bath to industrial application.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar a possibilidade de substituição do óleo mineral por polímero PAG como meio de resfriamento de barras de aço laminadas a quente. Para isto foram selecionadas barras laminadas dos aços SAE 4140, SAE 4340 e DIN 31CrMoV9 tendo suas propriedades avaliadas quanto a dureza, microestrutura e propriedades mecânicas. As amostras retiradas sofreram tratamento térmico de têmpera em laboratório sendo resfriadas em polímero PAG com concentração de 15% e 25% e em óleo mineral e, posteriormente, foram submetidas ao tratamento de revenimento a 600 ± 10 °C. Após o revenimento, as amostras foram seccionadas transversalmente para a medição de dureza na superfície, na metade do raio e no núcleo da amostra. A mesma amostra foi preparada para avaliação da microestrutura. O restante da amostra foi usinada para realização do ensaio de tração e conseqüente obtenção das propriedades mecânicas. Para os aços SAE 4140 e SAE 4340, as diferenças de dureza encontradas foram de no máximo 10% estando esta diferença dentro de uma tolerância aceitável nas especificações de clientes. As propriedades mecânicas dos corpos de prova resfriados em polímero foram, em média, 13% maiores do que as amostras resfriadas em óleo, comprovando a eficiência deste meio de resfriamento para estes dois aços em estudo. As diferenças encontradas nas amostras do aço DIN 31CrMoV9 não foram significativas sendo que a diferença média entre as durezas foi de 3,5%, enquanto que a diferença média entre as propriedades mecânicas foi de 4%, podendo assim concluir que os meios de resfriamento em estudo se equivalem para o tratamento de têmpera do aço DIN 31CrMoV9. Com este trabalho pode-se concluir que o meio de resfriamento polimérico é aplicável para a substituição do óleo como meio de resfriamento no tratamento térmico de têmpera de barras de aço laminadas. As vantagens identificadas na utilização do polímero como meio de resfriamento devem ser confrontadas com a necessidade de maior controle de processo durante a utilização deste meio de resfriamento para a aplicação em escala industrial. / The aim of this work is appraise the possibility of substitution of mineral oil to PAG polymer as quench bath of hot rolled bars of steel. For this were selected rolled bars of steels SAE 4140, SAE 4340 and DIN 31CrMoV9 and their hardness, microstructure and mechanical properties were appraise. The samples were submitted to quench heat treatment at laboratory being quenched on PAG polymer with concentration of 15% and 25% and mineral oil and, subsequent, were submitted to temper with 600 ± 10 °C. After that, the samples were crosscut to hardness measurement on surface, middle of the radius and center of the sample. The same sample was prepared to microstructure evaluation. The rest of the sample was machined to tensile test and consequent obtaining of mechanical properties. To the steels SAE 4140 and SAE 4340, the hardness differences found were a maximum of 10%. These differences are inside the range of tolerance specified by clients. The mechanical properties of the samples quenched on polymer baths were, in average, 13% higher than samples quenched on oil bath. These results prove the efficiency of polymer bath for both steels. The differences found on sample of steel DIN 31CrMoV9 were not significant. The average of harness differences was 3,5% and the average of mechanical properties differences was 4%. With that is possible to prove that the quench baths studied are equivalent for steel DIN 31CrMoV9. With this work is possible to prove that the polymer quench bath is applicable to replace oil as quench bath on quench heat treatment of steel rolled bars. The advantages identified on polymer use as quench bath should be confronted with the needs of higher process control during the use of this quench bath to industrial application.

O aço SAE/AISI 52100 é utilizado para a fabricação de rolamentos como também na fabricação de outras peças e dispositivos como cames de eixo comando de válvulas. Um dos problemas desta liga é a necessidade de revenimentos em temperaturas muito baixas para obtenção de alta dureza e para evitar o fenômeno da fragilização da martensita revenida (FMR), em detrimento da tenacidade. Foi projetada uma nova liga Fe-C-Mn-Si-Cr (AISI/SAE 52100 modificado com 1,74% de Si e 0,96% de Mn) baseada na mesma ideia do aço 300M em relação ao SAE/AISI 4340. O efeito do Si na cinética de precipitação da cementita retarda a fragilização da martensita revenida (FMR), além de aumentar a dureza e mantê-la com valores relativamente altos mesmo quando do revenimento em temperaturas mais altas. A proposta do presente trabalho foi comprovar a resistência desta nova liga frente à FMR e demonstrar a resistência ao amolecimento perante o revenimento (curvas de revenimento). Com o intuito de estudar o efeito do Si na dureza do novo aço, foram elaboradas curvas de revenimento medindo-se essa propriedade em amostras do novo aço e do aço comercial após têmpera em temperaturas de austenitização na faixa de 825ºC e 960ºC, seguida por tratamento criogênico em nitrogênio líquido (-196ºC) durante doze horas e revenidas em temperaturas na faixa de 250ºC a 500ºC. Foram obtidas durezas acima de 60HRC, sendo que o aço modificado chegou a tingir 68HRC, no estado temperado. Foi estudada também a resistência ao amolecimento da nova liga e do aço comercial submetendo amostras em temperaturas constantes na faixa de 350ºC a 450ºC, variando-se o tempo na faixa de uma a dez horas. O aço modificado, após 10 horas em 450ºC, apresentou ainda, dureza de 58HRC. Para determinação das propriedades mecânicas desta nova liga foram realizados ensaios de tração em amostras temperadas e revenidas, comparativamente ao aço SAE/AISI 52100 comercial. Para a realização do estudo da FMR, foram comparados resultados dos ensaios de impacto para o aço SAE/AISI 52100 comercial (0,25%Si) e modificado (1,74%Si). O aço modificado não apresentou o fenômeno da FMR. Foram analisados aspectos microestruturais por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-x. / The SAE/AISI 52100 steel is used for bearing manufacturing and automotive parts like camshafts lobes. A problem with this alloy is the need for low tempering temperature in order to obtain high hardness and to avoid the tempered martensite embrittlement phenomena, compromising the toughness. Based on the same idea as 300M steel regarding SAE/AISI 4340 steel, a new Fe-C-Mn-Si-Cr bearing alloy (AISI 52100 steel, modified with 1.74% Si and 0.96%Mn) was developed. The effect of Si on the kinetics of cementite precipitation leads to a higher temperature of tempered martensite embrittlement (TME) occurrence and keep high hardness values even when the steel is submitted to a higher temperatures tempering or for long time. The purpose of this work was to confirm the new alloy tempered martensite embrittlement (TME) resistance and to verify its softening resistance (tempering curves). Intending to investigate the Si effect on new steel hardness, hardness measurements were performed on modified and commercial steels samples after 825ºC 960ºC austenitization, twelve hours -196ºC cryogenic treatment and 250ºC 500ºC tempering. It was obtained hardness values over 60HRC and the modified steel presented 68HRC as quenched. The new alloy and commercial alloy softening resistance was studied by hardness measurement on samples submitted to 350ºC 450ºC constant temperature tempering in periods of time from one to ten hours. The Si alloyed steel presented 58HRC after 10 hours at 450ºC. For the mechanical characterization of the new alloy, tensile tests were performed in quenched and tempered samples. In the tempered martensite embrittlement study, impact tests results for commercial SAE/AISI 52100 (0.25%Si) and modified (1.74%Si) were compared. The modified steel presented no tempered martensite embrittlement. Microstructural aspects were studied by scanning electron microscopy and x-ray diffraction analysis.

O aço SAE/AISI 52100 é utilizado para a fabricação de rolamentos como também na fabricação de outras peças e dispositivos como cames de eixo comando de válvulas. Um dos problemas desta liga é a necessidade de revenimentos em temperaturas muito baixas para obtenção de alta dureza e para evitar o fenômeno da fragilização da martensita revenida (FMR), em detrimento da tenacidade. Foi projetada uma nova liga Fe-C-Mn-Si-Cr (AISI/SAE 52100 modificado com 1,74% de Si e 0,96% de Mn) baseada na mesma ideia do aço 300M em relação ao SAE/AISI 4340. O efeito do Si na cinética de precipitação da cementita retarda a fragilização da martensita revenida (FMR), além de aumentar a dureza e mantê-la com valores relativamente altos mesmo quando do revenimento em temperaturas mais altas. A proposta do presente trabalho foi comprovar a resistência desta nova liga frente à FMR e demonstrar a resistência ao amolecimento perante o revenimento (curvas de revenimento). Com o intuito de estudar o efeito do Si na dureza do novo aço, foram elaboradas curvas de revenimento medindo-se essa propriedade em amostras do novo aço e do aço comercial após têmpera em temperaturas de austenitização na faixa de 825ºC e 960ºC, seguida por tratamento criogênico em nitrogênio líquido (-196ºC) durante doze horas e revenidas em temperaturas na faixa de 250ºC a 500ºC. Foram obtidas durezas acima de 60HRC, sendo que o aço modificado chegou a tingir 68HRC, no estado temperado. Foi estudada também a resistência ao amolecimento da nova liga e do aço comercial submetendo amostras em temperaturas constantes na faixa de 350ºC a 450ºC, variando-se o tempo na faixa de uma a dez horas. O aço modificado, após 10 horas em 450ºC, apresentou ainda, dureza de 58HRC. Para determinação das propriedades mecânicas desta nova liga foram realizados ensaios de tração em amostras temperadas e revenidas, comparativamente ao aço SAE/AISI 52100 comercial. Para a realização do estudo da FMR, foram comparados resultados dos ensaios de impacto para o aço SAE/AISI 52100 comercial (0,25%Si) e modificado (1,74%Si). O aço modificado não apresentou o fenômeno da FMR. Foram analisados aspectos microestruturais por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-x. / The SAE/AISI 52100 steel is used for bearing manufacturing and automotive parts like camshafts lobes. A problem with this alloy is the need for low tempering temperature in order to obtain high hardness and to avoid the tempered martensite embrittlement phenomena, compromising the toughness. Based on the same idea as 300M steel regarding SAE/AISI 4340 steel, a new Fe-C-Mn-Si-Cr bearing alloy (AISI 52100 steel, modified with 1.74% Si and 0.96%Mn) was developed. The effect of Si on the kinetics of cementite precipitation leads to a higher temperature of tempered martensite embrittlement (TME) occurrence and keep high hardness values even when the steel is submitted to a higher temperatures tempering or for long time. The purpose of this work was to confirm the new alloy tempered martensite embrittlement (TME) resistance and to verify its softening resistance (tempering curves). Intending to investigate the Si effect on new steel hardness, hardness measurements were performed on modified and commercial steels samples after 825ºC 960ºC austenitization, twelve hours -196ºC cryogenic treatment and 250ºC 500ºC tempering. It was obtained hardness values over 60HRC and the modified steel presented 68HRC as quenched. The new alloy and commercial alloy softening resistance was studied by hardness measurement on samples submitted to 350ºC 450ºC constant temperature tempering in periods of time from one to ten hours. The Si alloyed steel presented 58HRC after 10 hours at 450ºC. For the mechanical characterization of the new alloy, tensile tests were performed in quenched and tempered samples. In the tempered martensite embrittlement study, impact tests results for commercial SAE/AISI 52100 (0.25%Si) and modified (1.74%Si) were compared. The modified steel presented no tempered martensite embrittlement. Microstructural aspects were studied by scanning electron microscopy and x-ray diffraction analysis.

Os aços ferrítico-martensíticos de atividade radioativa reduzida (RAFM, do inglês \"Reduced Activation Ferritic Martensitic\"), são um dos principais candidatos a materiais estruturais para os futuros reatores de fusão nuclear ITER (acrônimo de \"International Thermonuclear Experimental Reactor\") e DEMO (futuro reator de fusão nuclear de demonstração nas quais os materiais utilizados para sua construção dependem dos resultados obtidos no reator experimental ITER, cujo início das operações é previsto para 2020). A designação Eurofer-97 corresponde a um aço RAFM desenvolvido pela União Européia com composição nominal 9Cr -1,1W - 0,125Ta - 0,25V - 0,105C - 0,6Mn - 0,036 N (% em peso) visando aplicações no reator ITER. O material para esse estudo foi cedido pelo KIT (Karlsruhe Institut für Technologie - Alemanha), após laminação a quente e revenimento em 760ºC. Em seguida, o material foi laminado a frio (redução de 80%) e tratado em duas diferentes temperaturas no campo austenítico (1050º e 1150ºC) por 30 min, seguido de resfriamento ao ar. Após o tratamento térmico de têmpera, o material foi submetido a diversos revenimentos por 2 h cada em diversas temperaturas até 800ºC. As amostras obtidas foram caracterizadas por meio de microscopia eletrônica de varredura, medidas de microdureza, magnetização e resistividade elétrica. Simulações termodinâmicas foram também realizadas para a previsão das fases presentes no material em função da temperatura. Para revenimentos em ? 500oC ocorreu um ligeiro aumento na microdureza do aço Eurofer-97, seguido por um amolecimento significativo do material para revenimentos realizados em mais altas temperaturas. A mesma tendência foi observada para a resistividade elétrica. O campo coercivo também apresentou uma forte queda para revenimentos realizados em temperaturas maiores que ?550oC. Esses resultados indicaram que o início da precipitação de nitretos e carbonetos no aço Eurofer-97 ocorre por volta de 500oC. Para revenimentos em temperaturas mais amenas o campo coercivo e a resistividade elétrica se mostraram mais sensíveis às mudanças microestruturais do material do que as medidas de microdureza. / Reduced-activation ferritic-martensitic (RAFM) steels are promising candidates as structural materials in future fusion power plants as ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) and DEMO (nuclear fusion power plant that is intended to build upon the expected success of the ITER, which is expected becomes operational in 2020). The Eurofer-97 is a RAFM steel developed by the European Union with nominal composition 9Cr -1,1W - 0,125Ta - 0,25V - 0,105C - 0,6Mn - 0,036 N (wt.%). The material for this study was supplied by KIT (Karlsruhe Institut für Technologie - Germany), after hot rolling followed by tempering at 760oC. Next the Eurofer-97 steel was cold rolled (80% reduction) and treated in two different temperatures in the austenitic field (1050º and 1150ºC) by 30 min, followed by air cooling. After quenching the material was tempered for 2 h at several temperatures up to 800ºC. The samples were characterized using scanning electron microscopy, microhardness tests, magnetization and electrical resistivity measurements. Thermodynamical simulations were also performed in order to predict the temperature dependence of the equilibrium phases in the material. For tempering at ?500oC it was observed a slightly increase in the microhardness of the Eurofer-97 steel, followed by pronounced softening for tempering performed at higher temperatures. The same trend was observed for the electrical resistivity. The coercive field also shown a strong decrease for tempering performed at higher temperatures than ?550oC. These results suggested that the beginning of nitrates and carbonates precipitation occurs around 500oC. For tempering performed in mild temperatures the coercive field and electrical resistivity are more sensitive than microhardness measurements to detect the microstructural changes in the investigated material.

O objetivo deste trabalho foi investigar a influência das temperaturas de austenitização de têmpera e de revenimento na tenacidade ao impacto e na vida em fadiga do aço-mola SAE 5160, considerando diferentes teores de fósforo. Foram efetuados tratamentos térmicos de têmpera e revenimento em lâminas de aço SAE 5160 com bitolas de 70x10 mm, utilizando três diferentes temperaturas de austenitização: 850ºC, 900ºC, e 1000ºC, com tempo de permanência em forno durante 15 minutos. A temperatura do óleo de têmpera foi de 66ºC. As condições de revenimento foram de 470ºC (70 min), 500ºC (64 min), e 530ºC (59 min), desde que a dureza final fosse mantida no intervalo de 45±3 HRC. Foram efetuados tratamentos térmicos em lâminas com baixo, médio e altos teores de fósforo (0,012%, 0,017%, 0,025% e 0,031% em peso), com a finalidade de observar o efeito do teor de fósforo sobre uma possível fragilização do aço-mola. Analisando os resultados obtidos, foi possível observar que o P, mesmo em teores abaixo do máximo permitido e dependendo das temperaturas de austenitização e revenido, pode causar a fragilização induzindo à fratura frágil do tipo intergranular, como foi observado nas análises das superfícies de fratura. No entanto, se a vida de nucleação for considerada, pode-se observar também que a fragilização não possui efeito algum sobre a vida em fadiga do componente. / The aim of this work was to analyze the influence of austenitizing and tempering temperatures on the impact and fatigue life of the SAE 5160 spring steel, considering two different P amount. Bars (70 x 10 mm) were heat treated using three different austenitizing temperatures, 850ºC, 900ºC and 1000ºC, with a 15 min furnace soaking time. The quenching temperature was 66ºC. The tempering conditions were 470ºC (70 min), 500ºC (64 min), e 530ºC (59 min), since the final hardness has to be kept in the range of 45±3 HRC. Heat treatment was carried out in materials with similar chemical compositions but with different P levels, this is, 0,012%, 0,017%, 0,025% and 0,031 wt%, looking at the effect of the P level to quench and temper embrittlement. From the results was possible to observe that the P content, even bellow the maximum level, depending on the quench and temper temperatures may cause embrittlement, as observed by the absorbed impact energy and fracture surface analysis. However, if nucleation life is considered, it was also observed that this embrittlement has no effect on the fatigue life.