Muitos estudos são realizados para melhorar a resistência à erosão por cavitação dos aços. Entre estes estudos, está a utilização de aços inoxidáveis enriquecidos com nitrogênio na superfície. O presente trabalho estudou o uso da técnica SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding), que consiste em duas etapas. Primeiro utiliza-se a nitretação a plasma, para inserir o nitrogênio no material. Na sequência realiza-se o tratamento térmico de solubilização, para que o nitrogênio fique em solução sólida. Foram utilizados neste trabalho dois aços inoxidáveis martensíticos (ASTM CA-6NM e ASM 15-5PH). A nitretação foi realizada na temperatura de 630°C por 3 horas. Para o aço CA-6NM foram utilizadas três diferentes condições de solubilização (1100°C por 1 hora, NS1, 1200°C por 30 minutos, NS2 e 1200°C por 1 hora NS3). Para o aço 15-5PH foi utilizada apenas 1 condição de solubilização (1200°C por 30 minutos, NS), e realizado posterior tratamento de envelhecimento (390°C por 8 horas, NSE). As amostras foram analisadas por difração de raios-x, microscopia ótica e determinação de perfil de microdureza na secção transversal. Verificou-se um aumento da dureza superficial dos aços CA-6NM, porém não foi observado grande presença de austenita próxima à superfície. No aço 15-5PH, foi observada uma camada de austenita na superfície. O ensaio de cavitação foi realizado conforme norma ASTM G32/09, porém utilizando o método indireto. A região cavitada das amostras foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura. Constatou-se que as amostras tratadas obtiveram aumento de resistência à erosão por cavitação, sendo de mais de 5 vezes para a condição NS1 e de três vezes para a condição NSE. / Several studies are being done to improve the cavitation erosion resistance of steel. Among those studies, is the use of steels with nitrogen enriched surfaces. In this study the use of SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) technique was studied, which consists in performing plasma nitriding, used to add nitrogen to the material, followed by a solubilization treatment so that the nitrogen is in solid solution. On this experiment two martensitic stainless steel were used (ASTM CA-6NM and ASM 15-5PH). Nitriding was performed at 630°C for 3 hours. Three different solubilization conditions were used for CA6NM steel (1100°C for 1 hour, NS1, 1200°C for 30 minutes, NS2 and 1200° for 1 hour, NS3). Only one condition was used for 15-5PH steel (1200°C por 30 minutos, NS), and later used an aging treatment (390°C for 8 hours, NSE). The samples were analyzed through x-ray diffraction, optical microscopy and microhardness profiles. All CA6NM samples had an increase in surface hardness, and no big austenite presence was observed. On 15-5PH steel, an austenictic phase was observed. The cavitation test was conducted according to ASTM G32/09 standard, but using the indirect method. The damaged area of the samples was analyzed by scanning electron microscopy. The treatment increased cavitation erosion resistance of all samples, having increased over 5 times for the NS1 sample and 3 times for NSE sample.

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

Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T15:59:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcelo_AndreLuiz_M.pdf: 9740567 bytes, checksum: 965e448ceb0965ed5555dfa95cc7f5c6 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Parafusos de alta resistência mecânica (classe ISO 10.9) fabricados com dois aços de origens diferentes são utilizados para investigar a influência da temperatura de revenido, da seqüência do processo de fabricação (laminação da rosca antes e após o tratamento térmico) e da quantidade de inclusões contidas no aço, no limite de fadiga e também qual o critério de falha por fadiga existente na literatura que melhor se aplica a parafusos de alta resistência mecânica com laminação da rosca antes do tratamento térmico. Parafusos M8 com rosca grossa foram divididos em sete grupos diferentes, três fabricados com aço nacional (AISI 4135) e tratados termicamente após laminação da rosca com temperaturas de revenido 490, 520 e 550 ºC, e quatro fabricados com aço japonês (SCM 435H), porém, desses quatro grupos, três foram idênticos aos fabricados com aço nacional e um último grupo teve a rosca laminada após tratamento térmico, com temperatura de revenido de 550 ºC. Nesses grupos foram realizadas análises metalográficas e de micro-inclusões, ensaios de tração, microdureza Vickers e fadiga e, por último, uma análise fratográfica dos parafusos que falharam durante o ensaio de fadiga, utilizando microscopia eletrônica de varredura. Os ensaios de fadiga foram realizados com pré-carga constante de 700 MPa, razão de carga por volta de 0,8, e utilizando o método estatístico "staircase" para a determinação do limite de fadiga. Além disso, foram realizados alguns ensaios de fadiga adicionais, com baixa razão de carga, 1 , 0 ??R , para um grupo específico, com a finalidade de analisar os critérios de falha por fadiga já existentes. A análise metalográfica revelou que em todos os grupos a microestrutura característica foi martensita revenida e a única diferença foi encontrada no grupo com laminação da rosca após tratamento térmico que apresentou linhas de laminação muito bem definidas nos contornos dos filetes da rosca. A análise de micro-inclusões mostrou que o aço nacional possui uma quantidade de inclusões muito superior ao aço japonês. Os ensaios de microdureza e de tração revelaram que os parafusos com laminação da rosca após tratamento térmico possuem níveis de resistência mecânica inferior somente aos grupos revenidos a 490 ºC. Todos os grupos com laminação da rosca antes do tratamento térmico apresentaram praticamente o mesmo limite de resistência à fadiga, mostrando que, neste caso, variações de até 60 ºC no tratamento de revenido não interferiram no limite de fadiga. Por outro lado, o grupo com laminação da rosca após tratamento térmico apresentou um limite de fadiga de aproximadamente 9% superior ao grupo tratado nas mesmas condições, porém com laminação da rosca antes do tratamento térmico. Esta melhora está relacionada ao alinhamento dos grãos nos contornos dos filetes da rosca e à introdução de tensões residuais de compressão na superfície da rosca. Com os ensaios de fadiga adicionais, foi possível mostrar que o critério que mais se ajusta a parafusos de alta resistência mecânica com laminação da rosca após tratamento térmico é o VDI 2230, que apresenta uma tensão alternada constante independente da razão de carga. / Abstract: High strength bolts, class ISO 10.9, were manufactured with two different steels in order to investigate the influence of tempering temperature, the sequence of manufacture process (threads rolled before and after heat treatment), and the inclusions amount contained in steels, in the bolt fatigue behavior and also what criterion of fatigue failure existent in literature is the best for application on high strength bolts with the threads rolling before heat treatment. M8 bolts with coarse threads were separated in seven different groups, three manufactured with Brazilian steel (AISI 4135) and heat treated, after the process of thread rolling, with tempering temperatures of 490, 520, and 550 ºC, and four groups were manufactured with Japanese steel (SCM 435H), however, three groups were identical of the bolts manufactured with national steel and a last one group had the threads rolled after heat treatment with tempering temperature of 550 ºC. In all groups were carried out metallographic and inclusion analyses, tension, microindentation hardness, and fatigue tests, and a fractographic analysis of bolts failed in the fatigue tests, using a scanning electron microscope. The fatigue tests were carried out with constant preload of 700 MPa, stress ratio about 0.8, and it was used the staircase statistical method for determine the fatigue limit. Besides, additional fatigue tests were carried out, with low stress ratio ( 1 . 0 ??R ), in order to analyze the existents criteria of fatigue failure. The results of metallographic analysis showed that the characteristic microstructure in all groups was tempered martensite and the only difference between the groups was the alignment of the grains around the root of the thread that occurred in the group which was heat treated before the threads rolling. The inclusion analysis revealed that the Brazilian steel has an amount of inclusions very superior than Japanese steel. The tension and microindentation hardness tests showed that the bolts with threads rolling after heat treatment have strength level lower than solely the groups tempered at 490 ºC. All the groups with threads rolling before heat treatment presented practically the same fatigue limit. It shows that variations of up to 60 ºC in the tempering temperature don't interfere in the fatigue limit. On the other hand, the group with threads rolling after heat treatment presented fatigue limit approximately 9% superior than the group treated in the same conditions, however with threads rolling before heat treatment. This improve is related with the alignment of the grains around the root of the thread and the introduction of residual compressive stress near the surface of the bolts. With the results of the additional fatigue tests, it was possible to analysis some criteria of fatigue failure and show that the best criterion of failure, existent in the literature, for high strength bolts with thread rolling after heat treatment is the VDI 2230, which presents a constant alternating stress independently of the stress ratio. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Metre em Engenharia Mecanica

The metallurgical processes and the products developed from these processes have been the cornerstone on which our civilizations have developed and flourished. Many of the new materials that have been developed over centuries were often the result of serendipitous occurrences. Because of the importance of new materials to the improvement of society, it is necessary to accelerate the way in which new alloys and processes are designed, developed and implemented. Over the last two decades the computational side of materials science has thrived as a result of bigger and faster computers. However, the application of new computational methods to the development of new materials and structures is still in the early stages primarily because of the complexity of most metallurgical processes. One such process is the decarburization of steel. Because of the importance of the microstructure on the mechanical properties, changes in the near surface properties are affected by the loss of carbon in the alloy. The topics investigated in this thesis include a variety of alloys and microstructures that are considered to be important in the development of a unique structure necessary for a more efficient method of recovering natural gas and oil from underground reserves as well as structures for energy absorbing systems. Since both the material application and the structure are new, this research represents an ideal opportunity to combine processing, properties, microstructure and computations to accelerate the development of these new structures. Compared to other commercially available proppants which tend to fail in demanding environments, the thin-walled hollow metal proppants are regarded more promising due to the low density and high mechanical strength. The energy-absorbing composite material manufactured by embedding said spheres in the Mg/Al matrix material is optimized by improving sphere and matrix properties at each step in the process. Ultimately the mechanical strength, fracture toughness, and energy absorption are expected to achieve a factor of 2-5 higher than previously reported. Modeling makes it economically practical to assess the targeted materials' overall properties, behaviors and the mechanical responses in conjunction with stress environment, material properties, material dimensions among other variables, before a structure is built. Additionally, more advanced modeling can enable the quantitative descriptions of more complex metallurgical phenomena such as the effects of impurity elements and deformation under complex loading conditions.

High strength secondary hardening lath martensitic steel is a strong candidate for high performance and reliable transmission systems in aircraft and automotives. The fatigue resistance of this material depends both on intrinsic microstructure attributes, such as fine scale (M2C) precipitates, and extrinsic attributes such as nonmetallic primary inclusions. Additionally, the aforementioned attributes are affected by processing history. The objective of this research is to develop a computational framework to quantify the influence of both extrinsic (primary inclusions and residual stresses) and intrinsic (martensite laths and carbides) microstructure attributes on fatigue crack formation and the early stage of microstructurally small crack (MSC) growth that dominate high cycle fatigue (HCF) lifetime. To model the fatigue response at various microstructure scales, a hierarchical approach is adopted. A simplified scheme is developed to simulate processing effects such as shot peening that is suitable to introduce representative residual stresses prior to conducting fatigue calculations. Novel strategies are developed to couple process route (residual stresses) and microstructure scale response for comprehensive analysis of fatigue potency at critical life-limiting primary inclusions in gear steels. Relevant microstructure-scale response descriptors that permit relative assessment of fatigue resistance are identified. Fatigue crack formation and early growth is highly heterogeneous at the grain scale. Hence, a scheme for physically-based constitutive models that is suitable to investigate crack formation and early growth in martensitic steel is introduced and implemented. An extreme value statistical/probabilistic framework to assess the influence of variability of various microstructure attributes such as size and spatial distribution of primary inclusions on minimum fatigue crack formation life is devised. Understanding is sought regarding the relative role of microstructure attributes in the HCF process, thereby providing a basis to modify process route and/or composition to enhance fatigue resistance. Parametric studies are conducted to assess the effect of hot isostatic pressing and introduction of compliant coatings at debonded inclusion-matrix interface on enhancement of fatigue resistance. A comprehensive set of 3D computational tools and algorithms for hierarchical microstructure-sensitive fatigue analysis of martensitic gear steels is developed as an outcome of this research; such tools and methodologies will lend quantitative and qualitative support to designing improved, fatigue-resistant materials and accelerating insertion of new or improved materials into service.

CNPq / Os aços inoxidáveis são amplamente utilizados nas indústrias químicas, petroquímicas, nucleares, de geração de energia, biomédica e de processamento de alimentos. Em geral os aços inoxidáveis apresentam boa resistência à corrosão, entretanto a aplicabilidade destes aços pode ser restringida pela dureza ou pela resistência a corrosão. Usualmente os aços de alta resistência e dureza apresentam elevados teores de carbono, apresentando uma estrutura martensítica, com consequente redução da resistência à corrosão. Por outro lado os aços com maior resistência a corrosão apresentam menor dureza e consequente menor resistência ao desgaste. Diversas soluções têm sido implementadas no sentido de melhorar a resistência a corrosão e ao desgaste simultaneamente desses materiais. Dentre estas a adição de nitrogênio na superfície através da nitretação a plasma, implantação iônica, tratamento térmico de solubilização após nitretação a plasma (SHTPN – Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding). Este trabalho tem como objetivo determinar os parâmetros de SHTPN que possibilite obter martensita de nitrogênio na superfície do aço AISI 409, bem como, a avaliação de sua resistência à corrosão. Foi possível verificar uma melhora na resistência à corrosão das condições tratadas por SHTPN, assim como um aumento na resistência mecânica, avaliado pelo perfil de dureza da camada superficial tratada. / Stainless steels are widely used on chemical, petrochemical, nuclear, energy generation, biomedical and food processing industries. In general, stainless steels present good corrosion resistance. However, the application of these materials can be restrained by the hardness and the corrosion resistance. Usually, high strength steels present high carbon content and martensitic structure, what can consequently cause a reduction on corrosion resistance. On the other hand, high corrosion resistance steels present low hardness and weak wear properties. Thereby, many solutions have been made to improve simultaneously wear properties and corrosion resistance of these materials, specially related to the introduction of nitrogen on the surface, through plasma nitriding, ion implantation and SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) processes. The aim of this paper is to determine SHTPN parameters that can form nitrogen martensite on the surface of AISI 409 stailess steel, as well as the evaluation of its corrosion resistance. It was verified an improve on corrosion resistance conditions of SHTPN treated samples. Aditionally, there was an improve on mechanical resistance showed by hardness profiles.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:08:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Samuel Deoteronio da Silva - parte 1.pdf: 1190958 bytes, checksum: 08460415eb12294aa05f2834b78651da (MD5) Previous issue date: 2010-08-31 / Foram avaliadas a microestrutura, propriedades mecânicas e a resistência a corrosão de juntas soldadas de aço inoxidável duplex UNS S32304, submetidas a diferentes Tratamentos Térmicos Pós-Soldagem (TTPS). Fitas de aço inoxidável duplex UNS S32304, com 72 mm de largura e 1,8 mm de espessura, foram soldados pelo processo GTAW Gas Tungsten Arc Welding com corrente pulsada e sem metal de adição. Posteriormente foram tratadas termicamente por indução nas temperaturas de 950, 1050, e 1150°C durante 10 e 30 segundos. Através da microscopia ótica, utilizando-se diferentes ataques eletroquímicos, foram estudadas as microestruturas obtidas nas diferentes condições. As frações volumétricas de ferrita e austenita foram avaliadas por metalografia quantitativa e permeabilidade magnética. Foram realizados ensaios de tração para comparação das propriedades mecânicas. A resistência a corrosão foi investigada através de curvas de polarização anódica, medições dos potenciais de pite Ep e da temperatura crítica de pite (CPT). Os tratamentos térmicos pós-soldagem melhoraram tanto as propriedades mecânicas quanto a resistência a corrosão das juntas soldadas de aço inoxidável duplex UNS S32304. Evidenciou-se que fato citado está relacionado com a dissolução de precipitados de nitreto de cromo e o equilíbrio das frações volumétricas de ferrita e austenita no aço inoxidável duplex

CNPq, CAPES, FINEP / Devido à alta resistência a corrosão, os aços inoxidáveis possuem uma larga aplicabilidade em diversos setores industriais, seja indústria química, petroquímica ou alimentícia. Buscando atender solicitações ainda mais severas, métodos que melhorem a relação resistência à corrosão e propriedades mecânicas destes aços tem sido objeto de estudo de diversos pesquisadores. Com o objetivo de aumentar a resistência mecânica, dureza superficial e resistência à corrosão dos aços inoxidáveis propôs-se a introdução de nitrogênio em solução sólida pelo processo de SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding), em desenvolvimento no GrMaTS/UTFPR. O nitrogênio apresenta algumas vantagens como a redução da tendência à precipitação, e a estabilização da camada passiva. Além disso, o nitrogênio reage na área anódica, o que neutraliza o efeito da acidez melhorando assim a resistência a corrosão. Neste trabalho avaliou-se a resistência à corrosão do aço inoxidável ferrítico AISI 409, após a obtenção de uma camada martensítica enriquecida com nitrogênio em solução solida por meio do processo SHTPN. Em seguida foram avaliados os efeitos da temperatura de revenimento (200, 400 e 600 °C) e da temperatura de austenitização (950 e 1050 °C) na microestrutura, dureza e resistência à corrosão da camada martensítica obtida. A resistência à corrosão foi avaliada pela técnica de polarização cíclica em solução de NaCl 0,5 mol/L e os perfis de dureza obtidos por medição de dureza Vickers com carga de 0,05 Kgf (0,49 N). A microestrutura foi avaliada por Microscopia Óptica, Eletrônica de Varredura e por Difração de Raios-X. Os resultados indicam que o tratamento de SHTPN promoveu a formação de uma camada martensítica de nitrogênio, com consequente acréscimo de dureza de 160 HV para 580 HV. O tratamento têmpera após SHTPN não afetou significativamente a dureza do aço, contudo, refinou e melhorou a distribuição da martensita de nitrogênio. Os resultados de corrosão para as condições tratadas e revenidas a 200 °C indicam resistência à corrosão superior ou equivalente à da ferrita do material não tratado (AISI 409). Já as amostras revenidas nas temperaturas de 400 e 600 °C apresentaram um decréscimo na resistência à corrosão, bem como foi observada uma diminuição da dureza da amostra revenida a 600 °C. / Due to high corrosion resistance, stainless steels have a wide applicability in many industrial sectors, such as, chemical, petrochemical and food industries. With the demand for corrosion resistance materials becoming more stringent, methods that improve the relation corrosion resistance and mechanical properties of these steels has been studied by many researchers. In order to increase the mechanical strength, surface hardness and corrosion resistance of stainless steels we proposed the introduction of nitrogen in solid solution by the process of SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding), under development in GrMaTS/UTFPR . Nitrogen in solid solution has some advantages over materials that have only carbon in the structure such lower tendency for precipitation and stabilization of the passive layer. In addition, the nitrogen reacts in the anodic area, which neutralizes the effect in the acidity thus improving the corrosion resistance. This research evaluate the corrosion resistance of ferritic stainless steel AISI 409, after obtaining a martensitic layer enriched with nitrogen, in solid solution, by SHTPN process. Effects of tempering temperature (200, 400 and 600 °C) and austenitization temperature (950 to 1050 °C) in the microstructure, hardness and corrosion resistance of martensitic layer obtained. Corrosion resistance was evaluated by cyclic polarization technique, with a NaCl solution 0.5 mol/L, and hardness profiles obtained by measuring the Vickers hardness with a load of 0.05 kgf (0.49 N). Samples microstructure was investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy and X- ray diffraction. Results indicate that the treatment of SHTPN promoted the formation of a martensitic nitrogen layer, with consequent increase of hardness of 160 HV to 580 HV on sample surface. Tempering treatments, realized after SHTPN did not significantly affect the hardness of steel, however, has refined and improved the distribution of nitrogen martensite. Corrosion results of sample treated and annealed at 200 °C indicate higher or equal resistance to that of the untreated ferrite materials (AISI 409) corrosion. Samples that were annealed at temperatures of 400 and 600 °C showed a decrease in the corrosion resistance as well as a decrease in hardness was observed in the sample tempered at 600 °C.

This diploma thesis deals with hot-formed helical compression springs. The first part of the thesis describes related problems and determines market potential. Following theoretical part describes the influence of contact line on behaviour of springs and compares it with normative regulations. Methods suitable for determination of helix shape are covered in the next part. The last part focuses on practical measurement, in which the change of helix shape during manufacture was observed. The main output of this diplomat thesis is suggestion of measures that should contribute to both optimization of manufacture and verification of FEM model.

CNPq, CAPES, FINEP / Devido à alta resistência a corrosão, os aços inoxidáveis possuem uma larga aplicabilidade em diversos setores industriais, seja indústria química, petroquímica ou alimentícia. Buscando atender solicitações ainda mais severas, métodos que melhorem a relação resistência à corrosão e propriedades mecânicas destes aços tem sido objeto de estudo de diversos pesquisadores. Com o objetivo de aumentar a resistência mecânica, dureza superficial e resistência à corrosão dos aços inoxidáveis propôs-se a introdução de nitrogênio em solução sólida pelo processo de SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding), em desenvolvimento no GrMaTS/UTFPR. O nitrogênio apresenta algumas vantagens como a redução da tendência à precipitação, e a estabilização da camada passiva. Além disso, o nitrogênio reage na área anódica, o que neutraliza o efeito da acidez melhorando assim a resistência a corrosão. Neste trabalho avaliou-se a resistência à corrosão do aço inoxidável ferrítico AISI 409, após a obtenção de uma camada martensítica enriquecida com nitrogênio em solução solida por meio do processo SHTPN. Em seguida foram avaliados os efeitos da temperatura de revenimento (200, 400 e 600 °C) e da temperatura de austenitização (950 e 1050 °C) na microestrutura, dureza e resistência à corrosão da camada martensítica obtida. A resistência à corrosão foi avaliada pela técnica de polarização cíclica em solução de NaCl 0,5 mol/L e os perfis de dureza obtidos por medição de dureza Vickers com carga de 0,05 Kgf (0,49 N). A microestrutura foi avaliada por Microscopia Óptica, Eletrônica de Varredura e por Difração de Raios-X. Os resultados indicam que o tratamento de SHTPN promoveu a formação de uma camada martensítica de nitrogênio, com consequente acréscimo de dureza de 160 HV para 580 HV. O tratamento têmpera após SHTPN não afetou significativamente a dureza do aço, contudo, refinou e melhorou a distribuição da martensita de nitrogênio. Os resultados de corrosão para as condições tratadas e revenidas a 200 °C indicam resistência à corrosão superior ou equivalente à da ferrita do material não tratado (AISI 409). Já as amostras revenidas nas temperaturas de 400 e 600 °C apresentaram um decréscimo na resistência à corrosão, bem como foi observada uma diminuição da dureza da amostra revenida a 600 °C. / Due to high corrosion resistance, stainless steels have a wide applicability in many industrial sectors, such as, chemical, petrochemical and food industries. With the demand for corrosion resistance materials becoming more stringent, methods that improve the relation corrosion resistance and mechanical properties of these steels has been studied by many researchers. In order to increase the mechanical strength, surface hardness and corrosion resistance of stainless steels we proposed the introduction of nitrogen in solid solution by the process of SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding), under development in GrMaTS/UTFPR . Nitrogen in solid solution has some advantages over materials that have only carbon in the structure such lower tendency for precipitation and stabilization of the passive layer. In addition, the nitrogen reacts in the anodic area, which neutralizes the effect in the acidity thus improving the corrosion resistance. This research evaluate the corrosion resistance of ferritic stainless steel AISI 409, after obtaining a martensitic layer enriched with nitrogen, in solid solution, by SHTPN process. Effects of tempering temperature (200, 400 and 600 °C) and austenitization temperature (950 to 1050 °C) in the microstructure, hardness and corrosion resistance of martensitic layer obtained. Corrosion resistance was evaluated by cyclic polarization technique, with a NaCl solution 0.5 mol/L, and hardness profiles obtained by measuring the Vickers hardness with a load of 0.05 kgf (0.49 N). Samples microstructure was investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy and X- ray diffraction. Results indicate that the treatment of SHTPN promoted the formation of a martensitic nitrogen layer, with consequent increase of hardness of 160 HV to 580 HV on sample surface. Tempering treatments, realized after SHTPN did not significantly affect the hardness of steel, however, has refined and improved the distribution of nitrogen martensite. Corrosion results of sample treated and annealed at 200 °C indicate higher or equal resistance to that of the untreated ferrite materials (AISI 409) corrosion. Samples that were annealed at temperatures of 400 and 600 °C showed a decrease in the corrosion resistance as well as a decrease in hardness was observed in the sample tempered at 600 °C.