O presente trabalho teve por objetivo realizar ensaios de desgaste abrasivo em juntas soldadas pelo processo MAG, em dois aços estruturais de alta resistência e baixa liga utilizados no transporte ferroviário de minério, os quais apresentavam diferentes propriedades mecânicas. No aço de menor resistência (Aço A) foram utilizados os metais de adição AWS ER70S-G (Aço A-70) e AWS ER80S-G (Aço A-80), enquanto no aço de maior resistência (Aço B) os metais de adição AWS ER80S-G (Aço B-80) e AWS ER110S-G (Aço B-110). Os conjuntos soldados foram caracterizados quanto às suas microestruturas, dureza e resistência ao desgaste abrasivo em ensaios de degaste roda de borracha e ensaios de desgaste por deslizamento a seco e com adição de um meio corrosivo (NaCl 0,05M, água arti cial ). Os resultados obtidos a partir dos ensaios de desgaste roda de borracha mostraram que para o Aço A a junta soldada do Aço A-70 apresentou melhor resistência ao desgaste, enquanto para o Aço B a maior resistência ao desgaste foi obtida na junta soldada Aço B-110. Dos resultados dos ensaios de desgaste por deslizamento a seco, as zona afetada pelo calor de grãos grosseiros (ZAC-GG) foram as regiões que apresentaram a maior resistência ao desgaste. Das condições soldadas no Aço A, o metal base (MB) apresentou a menor resistência ao desgaste, entre os metais de solda (MS), o MS do Aço A-80 apresentou a maior resistência ao desgaste. No Aço B, o MS do Aço B-80 apresentou a menor resistência ao desgaste, e o MS do Aço B-110 apresentou a resistência ao desgaste similar ao MB. Foi observado um maior desgaste para as amostras que foram submetidas ao ensaio de desgaste por deslizamento com solução, comparativamente às amostras submetidas aos ensaios a seco, o que, de acordo com a literatura, está associado ao efeito sinérgico entre corrosão e desgaste. / The present work had the objective perform abrasive wear tests on GMA welded joints in two high strength low alloy structural steels used in rail transport of ore, which presented di erent mechanical properties. The AWS ER70S-G and AWS ER80S-G wires were used in the lower strength steel (Steel A), whereas the AWS ER80S-G and AWS ER110S-G wires were used in the higher strength steel (Steel B). The welded joints were characterized in terms of their microstructures, hardness and abrasive wear resistance in dry sand/rubber wheel tests and sliding wear tests dry and with a corrosive medium (0.05M NaCl, arti cial water ). The results obtained from the dry sand/rubber wheel tests showed that for Steel A the welded joint with the wire AWS ER70S-G showed better wear resistance, while for Steel B the highest wear resistance was obtained with the AWS ER110S-G wire. From the results of dry sliding wear tests, the coarse grained heat a ected zone were the regions that presented the highest wear resistance. In Steel A, the base metal (BM) showed the least resistance, and between the weld metals (WM), the WM Steel A-80 showed the highest wear resistance. In Steel B, WM Steels B-80 showed the least wear resistance, while the WM Steels B-110 showed the wear resistance similar to BM. It was observed a higher wear for the samples that were submitted to the sliding wear test with solution, compared to the samples submitted to the dry wear test, which, according to the literature, is associated with the synergic e ect between corrosion and wear.

O elevado fluxo de calor envolvido no processo de soldagem de componentes favorece o aparecimento de tensões residuais, cujo alívio propicia o surgimento das distorções. Uma vez que essas distorções podem comprometer a utilização dos componentes, tornam-se relevantes pesquisas a respeito dos parâmetros, mensuração e previsão das distorções. Este trabalho tem como objetivo analisar as distorções na soldagem GMAW de uma junta tipo T, através do estudo termoestrutural em um modelo numérico pelo método dos elementos finitos com validação experimental. Para isso, o trabalho foi dividido em duas etapas sequenciais, sendo a primeira destinada à validação do modelo numérico e a segunda à elaboração de casos numéricos para análise. O modelo numérico utiliza elementos finitos tridimensionais para a obtenção do campo de temperaturas e distorções. Para a aplicação do fluxo de calor à peça utilizou-se a equação de Goldak como modelo de aporte de calor na análise térmica transiente. A dependência da temperatura na variação das propriedades físicas e mecânicas dos materiais foi considerada. A parte experimental da primeira etapa permitiu definir duas velocidades de soldagem mantendo a mesma energia do processo, originando dois conjuntos de parâmetros denominados como principais e alternativos. Na segunda etapa foram analisados oito casos, definidos através da combinação de três variáveis: variação da velocidade, sequência de soldagem e tempo de resfriamento entre filetes. O campo de temperaturas transiente é verificado pela medição de temperaturas em oito pontos, enquanto o campo de distorções é verificado utilizando um sistema de medição por coordenadas. Dentre os casos analisados, a menor distorção foi observada no caso 6 (velocidade mais rápida, sequência “vai-volta” e com intervalo de resfriamento) onde a distorção máxima foi de 4,31 mm, enquanto a maior distorção foi apresentada pelo caso 4 (velocidade mais lenta, sequência “vai-vai” e com intervalo de resfriamento) com distorção máxima de 6,41 mm. / The high heat flow involved in the component’s welding process favors the appearance of residual stress, which alleviation provides the appearance of distortions. Once these distortions can impair the use of the components, become relevant searches about the parameters, measurement and prediction of distortions. This work aims to analyze the distortions in GMAW welding of a T-type joint, through thermo-structural study in a numerical model by finite element method with experimental validation. For this, the work was divided in two sequential stages, the first aimed to the numerical model’s validation and the second to the development of numerical cases to analysis. The numerical model uses three-dimensional finite elements for obtainment the temperature field and distortions. For the application of heat flow to the part was used the Goldak’s equation as a model of heat input in transient thermal analysis. The temperature dependence in the variation of physical and mechanical properties of the materials was considered. The experimental part of the first stage allowed to define two welding speeds while keeping the same process energy, originating two sets of parameters called principal and alternative. In the second stage, eight cases were analyzed, defined by the combination of three variables: speed variation, sequence of welding and cooling time between fillets. The transient temperature field is checked by measuring temperatures in eight points, while the distortion field is checked using a coordinate measuring system. Among all cases analyzed, the lowest distortion was observed in case 6 (fastest speed, "going-back" sequence and cooling interval) in which the maximum distortion was 4.31 mm, while the largest distortion was presented by the case 4 (slower speed, "go-go" sequence and cooling interval) with maximum distortion of 6.41 mm.

O processo de soldagem no estado sólido Soldagem por Fricção e Mistura Mecânica (SFMM), tradução do original em inglês ¨Friction Stir Welding¨ (FSW), já foi estudado extensivamente e obteve resultados muito bem sucedidos em ligas de Alumínio. Especificamente para ligas de aplicação naval existe uma lacuna muito grande de conhecimento. Este trabalho tem por objetivo caracterizar e analisar juntas soldadas da liga de aço naval GL E36 através de SFMM. A espessura das chapas soldadas foi de 6 mm em junta de topo com ferramenta de Nitreto de Boro Cúbico Policristalino (NBcp). A velocidade de rotação da ferramenta foi mantida constante em 500 rpm e foram usadas velocidade lineares de 1, 2 e 3 mm/s objetivando-se diferentes aportes térmicos. Foram obtidas soldas de 1,2 metros de comprimento com características estéticas muito boas e homogêneas na superfície ao longo do comprimento das juntas. Todas as juntas foram produzidas com aquisição dos ciclos térmicos através de termopares colocados próximos a região da face da solda em diferentes posições no início, meio e final da solda. A ferramenta, mesmo após aproximadamente 8,5 metros de soldas, apresentou um bom comportamento ao desgaste sem perdas apreciáveis nas dimensões do pino. Para avaliação das propriedades das juntas foram retirados corpos de prova para análise microestrutural e de microdureza, ensaio de tração e dobramento, no início, meio e final da solda. Adicionalmente, foi usado ensaio radiográfico para detecção de defeitos e possíveis fragmentos da ferramenta proveniente de desgaste. E para a análise do comportamento da tenacidade à fratura foi usado o corpo de prova do tipo ¨compact tension¨ (CT-50) posicionado com a boca do entalhe na região da zona de mistura da solda. Todas as amostras de tração romperam no material de base. Os perfis de microdureza mostraram picos de até 400 Vickers para todas as juntas. A microestrutura consistiu principalmente de ferrita, martensita e bainita com diferentes níveis de refinamento e diferentes morfologias. Os melhores comportamentos em relação a tenacidade à fratura avaliados por meio da construção das curvas de resistência foram das juntas processadas com 2 mm/s e 3 mm/s. / The solid state welding process Friction Stir Welding (FSW) has been studied extensively and achieved very successful results on aluminum alloys. Nevertheless, to apply FSW on steel alloys more research is required. Specifically for steel grades for shipbuilding applications there is a wide knowledge gap. Thus, this work aims to evaluate the mechanical and microstructural properties of processed joints for the shipbuilding steel grade GL E36 using FSW. The weld plate thickness used was 6 mm using butt joint configuration with polycrystalline cubic boron nitride (pcBN) tool. The rotational speed of the tool was kept constant at 500 rpm with welding speeds of 1, 2 and 3 mm/s seeking to achieve different heat inputs, i.e., different mechanical and metallurgical properties. Joints of 1.2 meters long with very good aesthetic features and homogenous surface along the length were obtained, proving the stability of the process. Thermal profile of all joints were taken using thermocouples placed near the joint region of the weld face at different positions: beginning, middle and ending of the weld. The tool even after approximately 8.5 meters of welds showed good wear behavior without appreciable loss on the dimensions of the probe. To evaluate the joint behavior, specimens for microstructural analysis and hardness, tensile test and bending were removed at the beginning, middle and ending of the weld. Additionally, radiographic test was used for defects inspection and detection of possible debris from tool wear. For the analysis of the fracture toughness behavior was used Compact Tension (CT-50) specimens positioned with the notch at the stirred zone. All tensile samples failed at the base material, i.e. the produced joints achieved a greater resistance than the base material after processing. The microhardness profiles showed peaks of up to 400 Vickers for all the conditions. The microstructure found consisted mainly of ferrite, martensite and bainite with different levels of refinement and different morphologies. The best behavior concerning the fracture toughness evaluation using the crack resistance curves were for the joints processed with 2 mm/s and 3 mm/s of welding speeds.

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-06-25Bitstream added on 2014-12-02T11:21:16Z : No. of bitstreams: 1 000798568.pdf: 2713278 bytes, checksum: 54b323731ba9273bbe179d043c8c0cc5 (MD5) / Este trabalho tem como objetivo avaliar e quantificar as possíveis perdas na resistência mecânica da junta soldada de aço MARAGING 300, após a realização de até três reparos no cordão da solda. O Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) projeta, desenvolve e fabrica foguetes de sondagem e veículos lançadores de satélites (VLS) utilizando propelente sólido e o envelope metálico é o responsável por suportar a pressão de trabalho durante a queima deste propelente. Atualmente o envelope motor é fabricado em aço 300M-ESR e, devido a uma série de vantagem nas propriedades mecânicas encontradas e no processo de confecção, o IAE estuda a substituição do aço 300M-ESR pelo aço MARAGING 300. O método de soldagem utilizado para a realização do trabalho foi o processo de soldagem a plasma (PLASMA ARC WELDING – PAW) em passe único, utilizando-se a técnica keyhole com metal de adição. Estas juntas soldadas são avaliadas por ensaios não destrutivos, adotando critérios de aceitação de acordo com a norma AWS D17.1. Neste trabalho, a confecção dos reparos foi feita de forma manual, utilizando o método TIG (TUNGSTEN INERT GAS). Foram realizadas as avaliações de resistência mecânica, perfil de dureza Vickers (HV) por microindentações, análises químicas, análises metalográficas e fractográficas da junta soldada nas diversas condições de soldagem. Os resultados mostram que após a solda e reparos, antes do tratamento térmico de envelhecimento, a região fundida e a região adjacente à solda apresentam uma dureza abaixo das outras regiões afetadas termicamente, isto se deve a segregação de solutos na região. Com o envelhecimento há uma elevação nos níveis de dureza de cerca de 200HV, porém a zona fundida e a zona próxima à solda permanece com uma dureza um pouco inferior ao restante do material. As anális... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / This study aims to evaluate and quantify the possible losses of mechanical resistance in the welded join of MARAGING 300 steel submitted within three after repairs in the cords of the welded. The Institute of Aeronautics and Space (IAE) designs, develops and manufactures sounding rockets and satellite launcher vehicles (VLS) using solid propellant and the motor case is responsible for supporting the pressure during the burning of this propellant. Currently, the motor case is made of 300M-ESR steel. Due to a number of advantages found in the mechanical properties and the manufacturing process, IAE is studying the replacement of 300M-ESR steel by MARAGING 300 steel. The welding method used for achievement of the work was the process of plasma arc welding (paw) in a single pass, using the keyhole technique with filler metal. The welded joints are evaluated by adopting non-destructive testing acceptance criteria according to AWS D17.1. In this work, the repairs were done, manually, using the tungsten inert gas method (TIG). Measures of mechanical strength, Vickers hardness (HV), chemical analysis, metallographic analysis and fractography of the welded joint were made at the various welding conditions. The results show that after welding and repair and before the aging heat treatment the adjacent region to the weld fusion zone have hardness lower than other regions affected thermally. It is due to segregation of solute in the region. After aging treatment there is an increase in levels of hardness of about 200HV, but the fusion zone and near the weld zone with hardness remain slightly lower than the rest of the material. The analyzes of the fractured surface showed that the rupture of the specimens occurred in the region of the heat affected zone near the weld , and has a appearance of mixed fractures with formation predominantly of microvoid (dimples) ... (Complete abstract click electronic access below)

Este trabalho teve por objetivo verificar a possibilidade de obtenção de juntas de um aço TRIP 800 através do processo de soldagem a ponto por fricção e mistura mecânica (SPFMM), e relacionar processo, microestruturas e propriedades mecânicas nestas soldas. Além da caracterização microestrutural, ensaios de microdureza e de cisalhamento foram efetuados para entender o comportamento mecânico das juntas. As amostras foram produzidas utilizando-se uma ferramenta de nitreto de boro cúbico (PCBN) e três diferentes velocidades de rotação da ferramenta - 1600, 2000 e 2400 rpm - assim como dois diferentes tempos de mistura (dwell times), 2 e 3s. Após a execução das soldas, devido aos ciclos térmicos e deformações impostas pelo processo, foram observadas três diferentes zonas nas juntas: a zona de mistura (ZM), a zona termomecanicamente afetada (ZTMA), e a zona termicamente afetada (ZTA). Os tamanhos destas zonas variaram de acordo com a condição de soldagem empregada. De um modo geral, eles aumentaram com o aumento da velocidade de rotação, não tendo sido observadas mudanças significativas com o aumento do tempo de mistura. Como o aço TRIP empregado neste estudo possuía uma camada de zinco em sua superfície, após o processo foi observada uma linha contendo zinco na ZM. Foi observado o comportamento do revestimento de zinco em diferentes etapas do processo, até a formação desta linha de zinco. Os ensaios de cisalhamento mostraram que a presença da linha de zinco é o fator de maior importância com relação às propriedades mecânicas, porém a microestrutura também possui influência na etapa final da fratura. Levando estes fatos em consideração, foi proposta a sequência de fratura das amostras durante os ensaios de cisalhamento. As soldas realizadas com velocidade de rotação de 2000 rpm foram as que apresentaram os melhores resultados em cisalhamento, pois nos dois tempos de mistura empregados, a média dos valores de força no ensaio de cisalhamento foi pelo menos igual à mínima recomendada em soldas a ponto por resistência elétrica. / The aim of this work was to verify the feasibility of producing friction stir spot welds of a TRIP 800 steel and correlate process, microstructures and mechanical properties in these joints. In addition to the microstructural characterization, microhardness and lapshear tests were performed in order to understand the mechanical behavior of the joints. The samples were produced using a polycrystalline cubic boron nitrides (PCBN) tool and three different rotational speeds - 1600, 2000 and 2400 rpm - and two different dwell times, 2 and 3s. After the welding, due to the thermal cycles and deformations imposed by the process, three different zones were observed in the joints: the stir zone (SZ), the thermomecanically affected zone (TMAZ), and the heat affected zone (HAZ). The widths of these zones were dependent of the welding condition employed. In a general way, they increased by increasing the rotational speed, and it was not observed a significant change in their widths by increasing the dwell time. The TRIP steel employed in this study had a zinc coating on both surfaces. After the process, it was observed a remnant zinc line in the SZ. It was showed the zinc coating behavior in different steps in the welding process, including the zinc line formation. The lap-shear tests have demonstrated that the zinc line was the factor of major influence regarding the mechanical properties. However the microstructure also played a role at the final of the fracture process. Taking these facts into account, it was also proposed a fracture sequence of the samples during lap-shear tests. The welds produced at tool rotational speed of 2000 rpm have presented the best performance in lap-shear tests, because at the two dwell times employed, the average of the load values observed was at least equal to the minimum recommended for resistance spot welds.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a capacidade de detecção e dimensionamento de descontinuidades internas em juntas soldadas dissimilares e cladeadas com a utilização da inspeção por ultrassom através da técnica de Phased Array. Este estudo se justifica pela possibilidade da aplicação desses materiais nas atividades de exploração de petróleo no campo offshore com a utilização de dutos rígidos de aço carbono com revestimento interno de Inconel. As juntas circunferenciais foram soldadas com material austenítico e foram realizados ensaios com juntas sem a realização do amanteigamento do bisel e com corpos de provas que receberam camadas de amanteigamento que tem a finalidade de aumentar a resistência à corrosão-fadiga da junta circunferencial. A tubulação soldada tinha como material de base um aço ferrítico API 5L X-52 com revestimento interno de Inconel 625. As descontinuidades foram inseridas nos passes de raiz fabricadas com o processo de soldagem TIG, nos passes de enchimento através do processo por eletrodos revestidos e na região da raiz através do processo de eletroerosão com a finalidade de simular uma falta de fusão na raiz. Para as inspeções foram adotados as varreduras setorial e linear com duas posições do cabeçote em relação à linha de centro da solda. Estas foram realizadas com o intuito de avaliar a capacidade de detecção e dimensionamento das descontinuidades através da utilização de ondas transversais com freqüência de 5 MHz e assim analisar os resultados encontrados para poder viabilizar a aplicação desta técnica como ferramenta de inspeção nestes equipamentos. Análises metalográficas serviram para realizar o dimensionamento real das descontinuidades e caracterizar a micrografia do metal de base, zona afetada pelo calor e metal de solda para poder correlacioná-los com os resultados encontrados nas inspeções por Phased Array. Assim com os resultados encontrados foi possível demonstrar a possibilidade de aplicação da técnica de Phased Array na inspeção das juntas dissimilares e cladeadas. / This work aims to evaluate the detection capability and sizing of internal discontinuities in dissimilar welded and claded joints with the use of Phased Array ultrasonic inspection technique. This study was performed due to the possibility of the application of those materials in the activities of exploration of petroleum in the offshore field with the use of rigid risers of carbon steel with internal covering of Inconel. The girths joints were welded with material austenitic and testing were accomplished with joints without the realization of the buttering of the bevel and with specimens that received layers of buttering that has the purpose of increasing the resistance to the corrosion-fatigue of the girth joint. The welded piping had as base material a ferritic steel API 5L X-52 with internal overlay of Inconel 625. The discontinuities were inserted in the root pass manufactured with the welding process TIG, in the filler pass through the process by covered electrodes and in the area of the root through the electric discharge machining process with the purpose of simulating a lack of fusion in the root. For the inspections the sectorial and linear sweepings were adopted with two positions of the transducer in relation to the line of center of the weld. This was performed with the intention of evaluating the detection capacity and sizing of discontinuities through the use of shear waves frequently of 5 MHz and like this to analyze the results found to make possible the application of this technique as inspection tool in these equipments. Metallographic analyses were to accomplish the real sizing of the discontinuities and to characterize the micrograph of the base metal, affected area for the heat and weld metal to correlate them with the results found in the inspections by Phased Array. Like this with the found results it was possible to demonstrate the possibility of application of Phased Array technique in the inspection of the dissimilar and claded joints.

Orientador: Antonio Jorge Abdalla / Coorientador: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Tomaz Manabu Hashimoto / Banca: Olivério Moreira de Macedo Silva / Resumo : Este trabalho tem como objetivo avaliar e quantificar as possíveis perdas na resistência mecânica da junta soldada de aço MARAGING 300, após a realização de até três reparos no cordão da solda. O Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) projeta, desenvolve e fabrica foguetes de sondagem e veículos lançadores de satélites (VLS) utilizando propelente sólido e o envelope metálico é o responsável por suportar a pressão de trabalho durante a queima deste propelente. Atualmente o envelope motor é fabricado em aço 300M-ESR e, devido a uma série de vantagem nas propriedades mecânicas encontradas e no processo de confecção, o IAE estuda a substituição do aço 300M-ESR pelo aço MARAGING 300. O método de soldagem utilizado para a realização do trabalho foi o processo de soldagem a plasma (PLASMA ARC WELDING - PAW) em passe único, utilizando-se a técnica keyhole com metal de adição. Estas juntas soldadas são avaliadas por ensaios não destrutivos, adotando critérios de aceitação de acordo com a norma AWS D17.1. Neste trabalho, a confecção dos reparos foi feita de forma manual, utilizando o método TIG (TUNGSTEN INERT GAS). Foram realizadas as avaliações de resistência mecânica, perfil de dureza Vickers (HV) por microindentações, análises químicas, análises metalográficas e fractográficas da junta soldada nas diversas condições de soldagem. Os resultados mostram que após a solda e reparos, antes do tratamento térmico de envelhecimento, a região fundida e a região adjacente à solda apresentam uma dureza abaixo das outras regiões afetadas termicamente, isto se deve a segregação de solutos na região. Com o envelhecimento há uma elevação nos níveis de dureza de cerca de 200HV, porém a zona fundida e a zona próxima à solda permanece com uma dureza um pouco inferior ao restante do material. As anális... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study aims to evaluate and quantify the possible losses of mechanical resistance in the welded join of MARAGING 300 steel submitted within three after repairs in the cords of the welded. The Institute of Aeronautics and Space (IAE) designs, develops and manufactures sounding rockets and satellite launcher vehicles (VLS) using solid propellant and the motor case is responsible for supporting the pressure during the burning of this propellant. Currently, the motor case is made of 300M-ESR steel. Due to a number of advantages found in the mechanical properties and the manufacturing process, IAE is studying the replacement of 300M-ESR steel by MARAGING 300 steel. The welding method used for achievement of the work was the process of plasma arc welding (paw) in a single pass, using the keyhole technique with filler metal. The welded joints are evaluated by adopting non-destructive testing acceptance criteria according to AWS D17.1. In this work, the repairs were done, manually, using the tungsten inert gas method (TIG). Measures of mechanical strength, Vickers hardness (HV), chemical analysis, metallographic analysis and fractography of the welded joint were made at the various welding conditions. The results show that after welding and repair and before the aging heat treatment the adjacent region to the weld fusion zone have hardness lower than other regions affected thermally. It is due to segregation of solute in the region. After aging treatment there is an increase in levels of hardness of about 200HV, but the fusion zone and near the weld zone with hardness remain slightly lower than the rest of the material. The analyzes of the fractured surface showed that the rupture of the specimens occurred in the region of the heat affected zone near the weld , and has a appearance of mixed fractures with formation predominantly of microvoid (dimples) ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Caroline Periotto (carol@ufscar.br) on 2016-09-19T15:15:58Z No. of bitstreams: 1 DissLFV.pdf: 6082147 bytes, checksum: 0c3dbc2525f0888e4029ab4c5ea27574 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-20T18:00:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLFV.pdf: 6082147 bytes, checksum: 0c3dbc2525f0888e4029ab4c5ea27574 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-20T18:00:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLFV.pdf: 6082147 bytes, checksum: 0c3dbc2525f0888e4029ab4c5ea27574 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-20T18:00:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLFV.pdf: 6082147 bytes, checksum: 0c3dbc2525f0888e4029ab4c5ea27574 (MD5) Previous issue date: 2015-08-07 / Não recebi financiamento / Residual stresses are those which remain in the part when all the external mechanical stress applied previously are removed. These residual stresses often appear in parts subjected to different thermal or mechanical processing along its thickness, among then may be cited the welding process. The objective of this work is the analysis of residual stresses generated by the recovery process for shielded metal arc welding” (SMAW) of sugarcane milling gear in Low Alloy Mild Steel ASTM C-148 for the identification of conditions with lower levels of residual stresses, aiming materials less susceptible to failure and longer service life. A comparative assessment of the levels of residual stresses in the aforementioned samples was performed by opting for performance or nonperformance of pre-heating and heat treatment of stress relieving after the completion of the welds in the field. It will be characterized by metallography and hardness profile. In order to determine the way the macro and microscopic residual stresses non-destructive, it was decided in this work by the diffraction of X-ray method. The characterization was carried out by optical microscopy, scanning electron microscopy and Vickers microhardness. The microstructure present in the base metal was characterized as microconstituent bainite, when there is a stress relieving treatment. When there isn`t such treatment, the microstructure is ferrite / pearlite. Although in the weld metal, due to the electrode composition, the microstructure is acicular ferrite. The Vickers microhardness analysis for the sample without pre-heating gave higher microhardness values along line profile (range of 250 – 325 HV) than the other conditions (range of 150 – 275 HV). Regarding the residual stresses, it can be concluded that the pre-heating and the combination of it with a subsequent heat treatment reduces the levels of both longitudinal and transverse residual stress along the weld bead. / Tensões residuais são aquelas que permanecem na peça a temperatura ambiente quando todas as suas solicitações externas são removidas. Essas tensões aparecem frequentemente em peças submetidas a diferentes processamentos térmicos e/ou mecânicos, dentre os quais pode ser citada a soldagem. O principal objetivo desta dissertação é a análise da microestrutura e das tensões residuais geradas por diferentes estratégias de recuperação por soldagem a arco com eletrodo revestido (SAER) em engrenagens de moenda de cana fabricada em aço carbono ASTM A-148, para identificação das condições com menores níveis de tensões residuais e microestrutura adequada, visando materiais menos susceptíveis a falhas e com vida útil estendida. Foi realizada uma avaliação comparativa dos níveis de tensões residuais nas amostras mencionadas, optando pela realização ou não de pré-aquecimento e tratamento térmico de alívio de tensões após a realização das soldas em campo. As mesmas serão caracterizadas por metalografia e perfil de microdureza. Com o intuito de determinar de maneira não-destrutiva as tensões residuais macro e microscópicas, optou-se neste trabalho pelo método da Difração de Raios-X. A caracterização foi feita por: microscopia ótica, eletrônica de varredura, além de microdureza Vickers. A microestrutura presente no metal base é caracterizada por agulhas que correspondem ao microconstituinte bainita quando há o tratamento de alívio de tensões. Quando não há este tratamento, a microestrutura é ferrítica/perlítica. Já no metal de solda, devido à composição do eletrodo, a microestrutura presente é de ferrita acicular. Na análise de microdureza Vickers, para a amostra sem pré aquecimento, obteve-se maior microdureza em todo o perfil da linha (faixa de 250 a 325 HV) do que as demais (faixa de 150 a 275 HV). Quanto às tensões residuais, pode-se concluir que, o pré-aquecimento e a combinação dele com um tratamento térmico posterior reduzem os níveis de tensão residual longitudinal e transversal nos cordões.

Orientador: Antonio Jorge Abdalla / Coorientador: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Tomaz Manabu Hashimoto / Banca: Fernando de Azevedo Silva / Banca: Carlos Antonio Reis Pereira Baptista / Banca: Danieli Aparecida Pereira Reis / Resumo: Os aços Maraging são aços de ultra-alta-resistência, tem composição à base de ferro ligado com cerca de 18% de níquel, com limite de esoamento entre 1.400 a 2.500 MPa. Possuem propriedades superiores, tais como a alta ductilidade, boa soldabilidade, tratamento térmico simples sem deformações, boa usinabilidade, alta resistência e resistência ao desgaste. A sua boa tenacidade permiti que suporte tensões repetidas de fadiga por maior tempo, comparado com outros aços de alta resistência. Para o presente trabalho, a partir de diversos testes de solda a laser, aplicação de tratamentos térmicos e tratamento superficial de nitretação a plasma, foram estudadas as propriedades mecânicas através de ensaios de tração, fadiga, impacto, dureza e rugosidade. Foram também analisadas, com auxílio do Microscópio Óptico, as características microstuturais da zona de fusão (ZF), zona térmica afetada (ZTA) pelo calor da solda e camada nitretada. Com o auxílio de um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) analisou-se o mecanismo da fratura e foram realizadas análises por E.D.S. (Energia Dispersiva de Raios X). Foram realizados vários teste com tempos e temperaturas para se definir a melhor condição de envelhecimento, obteve-se a temperatura de 480°C por 3 horas como satisfatoria. A solda a laser mostrou-se eficaz para a união das chapas, com perda de resistência inferior a 10%, quando comparada com a resistência do aço maraging sem solda. As análises da superfície fraturada mostram que a ruptura dos corpos de prova soldados ocorrereu na região da zona fundida, e possui natureza dúctil, com a formação de dimples, para todas as condições de tratamento térmico, o processo de soldagem e nitretação a plasma não alteraram o tipo de fratura típica dos aços maraging. A vida em fadiga não foi prejudicada ...( Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Maraging Steels are ultra-high-strength, that have their composition based on iron alloyed with approximately 18% Nickel, with yield strength between 1.400 to 2.400 MPa. They have superior properties, such as high ductility, good weldability, simple heat treatment without deformation, good machinability, high strength and wear resistance. Their hardness and resistance allow them to supports repeated stress of longer fatigue in comparison with other high strength steels. The maraging steel has a significant cost advantage due to the good workability, predictable and uniform retraction during heat treatment, making this steel be promising. For this work, from various laser welding tests, heat treatment and surface treatment of plasma nitriding, The mechanical properties were studied by means of testing: traction; fatigue; impact; hardness; and roughness. We also analyze, with the aid of optical microscope, the microstructural characteristics of the fusion zone (FZ), the heat affected zone (HAZ) due the welding and by nitrided layer. With the aid of SEM (Scanning Electron Microscope) and EDS (Energy Dispersive Scanning), we analyzed the fractured mechanisms. Several tests were carried out with times and temperatures to determine the best aging condition and the chosen temperature was 480°C for 3 hours. The application of laser welding seems to be effective for joining the plates with loss in the yield strength or tensile strength less than 10%, compared with the strength of maraging steel without welding. The analyses of the fractured surface showed that the rupture of the welded samples occurred in the fused zone region and has ductile nature, with formation of dimples for all heat treatment conditions. The welding and plasma nitriding process have not modified the type of typical fracture of the maraging steel. The life in ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O aço inoxidável hiperduplex, SAF 2707 HD, foi desenvolvido com o intuito de se obter novas ligas com maior resistência à corrosão do que a disponível nos aços inoxidáveis duplex / superduplex. Além da melhorada resistência à corrosão, este tb oferece propriedades mecânicas superiores. Os aços hiperduplex são aços de última geração que possuem elevados teores de elementos de liga, principalmente cromo, molibdênio e nitrogênio. Este tipo de aço caracteriza-se por apresentar estrutura bifásica, constituída de proporções praticamente iguais de ferrita e austenita devido à distribuição controlada dos elementos alfagênicos e gamagênicos. O interesse por esses aços cresce gradativamente com a necessidade de novos materiais para diversas aplicações na indústria petrolífera. Porém, quando expostos e mantidos a temperaturas elevadas, na faixa entre 600C e 1000C, algumas fases intermetálicas podem se formar, em que a fase sigma () é a mais proeminente. Possui uma estrutura cristalina tetragonal complexa rica em Cr e Mo, tendo efeito deletério no material afetando tanto a resistência à corrosão, quanto as propriedades mecânicas. Para este fim, faz-se necessário estudos da junta soldada para delinear as limitações desses aços e aperfeiçoar a aplicação. Essa pesquisa teve como objetivo caracterizar a junta soldada por TIG autógeno manual com arco pulsado e não pulsado do aço inoxidável hiperduplex SAF 2707 HD. As técnicas empregadas foram a metalografia por ataque eletrolítico (reagente NaOH) e color etching (reagente Behara), medidas de microdureza e quantificação microestrutural por Processamento Digital de Imagem. Os aspectos microestruturais foram observados por microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), estes passaram por etapas de processamento digital de imagens (PDI) para quantificar a fração volumétrica da fase austenita. Realizou-se análise química semi-quatitativa por EDS. Os resultados foram analisados estatisticamente através do teste de hipóteses com distribuição t de Student. Pela técnica color etching observou-se que a fase austenita foi gerada com distribuição mais homogênea para o arco pulsado, que o não pulsado. O ataque eletrolítico não revelou uma terceira fase (fase ) na junta soldada, a análise química por EDS não identificou uma variação significativa nos elementos presentes ao longo da zona de transição do metal de base para a zona de fusão. Através do PDI foram obtidos os valores médios da fração volumétrica de austenita de 36,38% (desvio padrão 6,40%) e 32,41% (desvio padrão 6,67%) para os dois métodos, pulsado e não pulsado, respectivamente. Foram obtidos os valores de microdureza para o metal de base 355,10 HV (desvio padrão 28,60) e para a zona de fusão 343,60 HV (desvio padrão 20,51) da amostra soldada pelo modo pulsado, para o modo não pulsado foram apresentaram os valores médios de 370,30 HV (desvio padrão 34,51) para o metal de base e de 345,20 HV (desvio padrão 41,33) para a zona de fusão. A análise estatística indicou que não houve variação significativa da fração volumétrica da fase austenita no cordão de solda para as duas condições testadas e não houve variação da microdureza entre a zona de fusão e o metal de solda das amostras submetidas aos dois processos.