O presente trabalho trata sobre a influência do teor de enxofre, em quatro aços com uma composição química similar (famílias ABNT 1045 e ABNT 1145), na microestrutura, nas propriedades estáticas, dinâmicas e nos processos de usinagem. Para esta análise foi feita uma caracterização microestrutural de cada material para determinar parâmetros tais como a fração de inclusões de sulfeto de manganês (MnS) e a fração volumétrica de perlita. Também foi feita uma caracterização mecânica que consistiu em ensaios estáticos mediante o ensaio de tração e dureza, e um ensaio dinâmico utilizando a barra de Hopkinson, com o objetivo de observar o comportamento das inclusões e do próprio material quando deformado com altas e baixas taxas de deformação. Para a caracterização durante a usinagem destes aços foram feitos ensaios de torneamento para avaliar as forças de corte e de avanço em velocidades de corte de 190, 110, 45 e 15 m/min. A rugosidade dos corpos-de-prova também foi medida. Os resultados obtidos nos ensaios de torneamento e da caracterização microestrutural foram analisados estatisticamente para observar variações do comportamento das forças de usinagem de cada aço sob diferentes condições de velocidade de corte, e tentar correlacionar esse comportamento com a microestrutura do material. Observou-se que o aço 1045-A apresentou forças de usinagem (força de corte e força de avanço) superiores que os demais aços, já o aço que apresentou menores forças de usinagem foi o aço 1145-B. Isto é apenas uma tendência, devido que não houve diferença estatística que avaliasse esse comportamento. Também se observou que a rugosidade é um parâmetro que depende mais da velocidade de corte que da distribuição e/ou morfologia das inclusões. Evidenciou-se a formação de aresta postiça de corte (APC) numa faixa de velocidades (15-50 m/min), o que influenciou na rugosidade para estas condições de velocidades. Verificou-se que o comportamento das inclusões em baixas taxas de deformação é de caráter frágil, entanto que em altas taxas seu comportamento é plástico e deforma junto com a matriz. / This work deals with the sulfur influence on the microstructure and on the static, dynamic and machining behavior of four steels with similar chemical composition. (ABNT 1045 and ABNT 1145). Microstructure characterization of the materials was performed in order to obtain the area fraction of the phases of perlite and sulfide inclusions. A mechanical characterization of the materials was also performed, consisting in a set of static (tension and hardness test) and dynamic tests (Split Hopkinson Pressure Bar Test) with the objective of observing the deformation behavior of the sulfide inclusions at low and high strain rates. Various machining tests were carried out at different cutting speeds, namely 190, 110, 45 e 15 m min-1, for obtaining the cutting forces during de machining process. After the machining tests, the roughness of the steels was also measured. Later on, the results of the different experiments were analyzed with statistical tools and then compared to establish a correlation between the cutting forces and microstructure. The higher cutting forces were registered for the 1045-A steel and the lower for the 1145-B steel. However, this was considered merely a trend given that no statistical difference was found to support any conclusion. It was also observed a stronger roughness dependency on the cutting speed than in the distribution and/or morphology of the inclusions. The steels were observed to form a built-up edge (BUE) in a range of cutting velocities of 15-50 m/min. This phenomenon affected the roughness for these cutting velocities. The behavior of the sulfide inclusions was observed to be brittle under low strain rates. On the other hand, under high strain rates, a plastic deformation behavior was observed with inclusions participating in the plastic flow of the metal matrix.

O presente trabalho trata sobre a influência do teor de enxofre, em quatro aços com uma composição química similar (famílias ABNT 1045 e ABNT 1145), na microestrutura, nas propriedades estáticas, dinâmicas e nos processos de usinagem. Para esta análise foi feita uma caracterização microestrutural de cada material para determinar parâmetros tais como a fração de inclusões de sulfeto de manganês (MnS) e a fração volumétrica de perlita. Também foi feita uma caracterização mecânica que consistiu em ensaios estáticos mediante o ensaio de tração e dureza, e um ensaio dinâmico utilizando a barra de Hopkinson, com o objetivo de observar o comportamento das inclusões e do próprio material quando deformado com altas e baixas taxas de deformação. Para a caracterização durante a usinagem destes aços foram feitos ensaios de torneamento para avaliar as forças de corte e de avanço em velocidades de corte de 190, 110, 45 e 15 m/min. A rugosidade dos corpos-de-prova também foi medida. Os resultados obtidos nos ensaios de torneamento e da caracterização microestrutural foram analisados estatisticamente para observar variações do comportamento das forças de usinagem de cada aço sob diferentes condições de velocidade de corte, e tentar correlacionar esse comportamento com a microestrutura do material. Observou-se que o aço 1045-A apresentou forças de usinagem (força de corte e força de avanço) superiores que os demais aços, já o aço que apresentou menores forças de usinagem foi o aço 1145-B. Isto é apenas uma tendência, devido que não houve diferença estatística que avaliasse esse comportamento. Também se observou que a rugosidade é um parâmetro que depende mais da velocidade de corte que da distribuição e/ou morfologia das inclusões. Evidenciou-se a formação de aresta postiça de corte (APC) numa faixa de velocidades (15-50 m/min), o que influenciou na rugosidade para estas condições de velocidades. Verificou-se que o comportamento das inclusões em baixas taxas de deformação é de caráter frágil, entanto que em altas taxas seu comportamento é plástico e deforma junto com a matriz. / This work deals with the sulfur influence on the microstructure and on the static, dynamic and machining behavior of four steels with similar chemical composition. (ABNT 1045 and ABNT 1145). Microstructure characterization of the materials was performed in order to obtain the area fraction of the phases of perlite and sulfide inclusions. A mechanical characterization of the materials was also performed, consisting in a set of static (tension and hardness test) and dynamic tests (Split Hopkinson Pressure Bar Test) with the objective of observing the deformation behavior of the sulfide inclusions at low and high strain rates. Various machining tests were carried out at different cutting speeds, namely 190, 110, 45 e 15 m min-1, for obtaining the cutting forces during de machining process. After the machining tests, the roughness of the steels was also measured. Later on, the results of the different experiments were analyzed with statistical tools and then compared to establish a correlation between the cutting forces and microstructure. The higher cutting forces were registered for the 1045-A steel and the lower for the 1145-B steel. However, this was considered merely a trend given that no statistical difference was found to support any conclusion. It was also observed a stronger roughness dependency on the cutting speed than in the distribution and/or morphology of the inclusions. The steels were observed to form a built-up edge (BUE) in a range of cutting velocities of 15-50 m/min. This phenomenon affected the roughness for these cutting velocities. The behavior of the sulfide inclusions was observed to be brittle under low strain rates. On the other hand, under high strain rates, a plastic deformation behavior was observed with inclusions participating in the plastic flow of the metal matrix.

The PhD thesis deals with the possibility of performing dynamic tensile tests. For this purpose, Split Hopkinson Pressure Bar Test (hereinafter SHPBT) is used. The basic construction of SHPBT device is designed to perform dynamic compression tests on materials (metals, plastics, and ceramics). The obtained results are deformation stress – strain and strain rate – strain dependences. SHPBT is capable of testing materials at high strain rates up to 10^2 – 10^3 s-1. It was created a special device for dynamic tensile tests of materials at high strain rates. The created device uses the basic construction of SHPBT. The special device is used for testing flat specimens with 2 mm thickness. It was recognized by the Industrial Property Office of the Czech Republic as a utility model with number 23703. The specimens used for dynamic tensile testing were made of austenitic stainless steel (WNr. 1.4301) with 2 mm thickness. The verification of created device was carried out by numerical simulation. The numerical simulation was performed by ANSYS LS – Dyna software.

The PhD thesis deals with the possibility of performing dynamic tensile tests. For this purpose, Split Hopkinson Pressure Bar Test (hereinafter SHPBT) is used. The basic construction of SHPBT device is designed to perform dynamic compression tests on materials (metals, plastics, and ceramics). The obtained results are deformation stress – strain and strain rate – strain dependences. SHPBT is capable of testing materials at high strain rates up to 10^2 – 10^3 s-1. It was created a special device for dynamic tensile tests of materials at high strain rates. The created device uses the basic construction of SHPBT. The special device is used for testing flat specimens with 2 mm thickness. It was recognized by the Industrial Property Office of the Czech Republic as a utility model with number 23703. The specimens used for dynamic tensile testing were made of austenitic stainless steel (WNr. 1.4301) with 2 mm thickness. The verification of created device was carried out by numerical simulation. The numerical simulation was performed by ANSYS LS – Dyna software.