[pt] Este trabalho de tese faz parte de um estudo de desenvolvimento de aço API X80 e o objetivo deste trabalho foi avaliar o crescimento estável de uma trinca superficial localizada na zona termicamente afetada (ZTA) da junta longitudinal obtida pelo processo de arco submerso. Foram estudados dois aços API 5L X80 pertencentes aos sistemas NbCr e NbCrMo. Considerando que dutos operam sob altas pressões, gerando um estado de tensão severo sob um defeito ou trinca presente no material pode ocorrer falha da estrutura. Deste modo, torna-se necessário estudar a natureza destas trincas e o potencial de crescimento, permitindo assim controlar e prever o crescimento estável da trinca. Para avaliar o comportamento da trinca, foi utilizada a metodologia de integral J. Esta metodologia objetiva avaliar e prever o comportamento à fratura. Os resultados esperados no ensaio de integral J é a obtenção da curva de resistência J-R e o valor do JIc, que representa o valor de J no início do crescimento estável de trinca. / [en] This work of thesis is part of a study of steel development API X80 and the objective of this work was to evaluate superficial the steady growth of one crack located in the heat affected zone (HAZ) of together the longitudinal one gotten by the process of submerged arc. Two pertaining steel API had been studied 5L X80 to the systems NbCr and NbCrMo. Considering that pipes operate under high pressures, generating a severe state of tension under a present defect or crack in the material imperfection of the structure can occur. In this way, one becomes necessary to study the nature of these cracks and the potential of growth, being thus allowed to control and to foresee the steady growth of crack. To evaluate the behavior of crack, the methodology of integral J was used. This objective methodology to evaluate and to foresee the behavior to the breaking. The results waited in the assay of integral J are the attainment of the curve of resistance J-R and the value of the JIc, which represents the value of J in the beginning of the steady growth of crack.

It was observed that the concrete is the most consumed material in the civil construction and not always satisfies all the demanded properties, its takes to researches that tries materials that can provide to the concrete more efficiency. This work, the discarding of residues procedures from the recycling of tires is focused, with the purpose to give to this material a rational destination, in the environment of the Civil Construction. The aim is to study the concrete behavior produced with rubber tire fiber addition, obtained by recycling of tire, and apply it on the confection of plates for to analyze the mechanical efforts behavior. The amongst of the additions are done in amongst usual for staple fibers. The bibliographical review disclosed that a reduction of the compressive strength when the rubber additions occurs. On the other hand, an increase of the ductility and the resistance for the impact occurs. The point of glow of the observed rubber was studied and it was observed that it occurs in a temperature range above of that one where the concrete has its deficit properties. With the short rubber fiber addition the same losses foreseen in literature without significant profits in the ductility are still verified. The rubber fibers chosen had been with low a relation length-diameter. This type for representing a small parcel and knowing that its separation can to add values that do not compensate its use as residue. Thus, it was considered that these results are satisfactory, a once that the possibility to include bigger rubbers fibers can increase the ductility. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Observando-se que o concreto é o material mais consumido na construção civil e que nem sempre satisfaz todas as características exigidas, busca-se experimentar materiais que possam proporcionar a ele mais eficiência. Neste aspecto, com foco no descarte de resíduos provenientes da reciclagem de pneus, de forma a dar a este material um destino racional, no ambiente da Construção Civil, foi objetivo deste trabalho estudar o comportamento do concreto com adição de fibras de borracha produzidas na recauchutagem do pneu, aplicando à confecção de placas pré-moldadas para analisar o seu comportamento diante de esforços mecânicos. Os teores das adições foram aqueles usuais para fibras (1%, 2%, 3%). A bibliografia revelou que ocorre uma diminuição da resistência à compressão do concreto com tais adições, por outro lado, ocorre um aumento da tenacidade e da resistência ao impacto. Com a adição de fibras curtas, ou seja, com uma baixa relação comprimento/diâmetro, verificam-se ainda as mesmas perdas previstas na literatura sem ganhos significativos na tenacidade. Escolheu-se este tipo por representar uma pequena parcela e verificar se a sua separação poderia comprometer a sua utilização como resíduo. Foi estudado ainda o ponto de fulgor da borracha e observado que este ocorre em uma faixa de temperatura muito acima daquela em que o concreto tem suas propriedades ameaçadas. Considerou-se que estes resultados são satisfatórios, uma vez que a possibilidade de incluir fibras maiores pode aumentar a tenacidade e recuperar a perda observada.

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Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2470088 bytes, checksum: a35b3ce9aeae2f08a95fc6e8885618ea (MD5) Previous issue date: 2011-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Quasicrystalline materials have unique properties, such as: high hardness, excellent surface properties, good resistance to oxidation and corrosion and low electrical and thermal conductivities. These materials can be obtained by conventional methods of metallurgy. However, the quasicrystals are quitefragile which makes its use in the form of billets for the manufacture of mechanical components. Therefore, they are preferably used in powder form as reinforcements in composite materials or for use in surface layers by plasma spray. One technique for obtaining the quasicrystal, which is widely used, is the conventional casting technique. This technique is used to obtain the manufacture of alloys in this work. Evaluation of mechanical properties through conventional methods, such as tension, compression, fatigue, among others, is not feasible. This is due to the difficulty, in quasicrystals, in the development of specimens because of the high fragility of this material and testing. One of the ways to evaluate mechanical properties of quasicrystals is given by evaluating the fracture toughness, which is an important design criterion for making quasicrystalline alloys for use in industry. Through methods of Vickers indentation, it is possible to evaluate not only the hardness of the material, but also to evaluate qualitatively the evolution of cracks in materials. The measures of these cracks are used to evaluate some parameters such as Young's modulus (E) and fracture toughness (KIC. The main objective was to study the mechanical properties of Al59, 2Cu25,5Fe12,3B3 alloy obtained by conventional casting, using the method of instrumented indentation. It was seen that for loads of between 80mN and 100mN occur the appearance of cracks. The hardness reaches an almost constant level until a load of approximately 200mN, with a maximum value of 10.6 GPa and a value of 9.4 GPa for a maximum load of 500mN. The modulus of elasticity was calculated as E = 183 ± 6GPa for Berkovich indent and 186 ± 6GPa for Vickers indent, at room temperature. The estimated value of KIC was 0.78 and 2.37 Mpam-1 / 2. / Os materiais com estrutura quasicristalina apresentam propriedades singulares tais como: elevada dureza, excelentes propriedades superficiais, boa resistência à oxidação e corrosão e ainda baixas condutividades elétrica e térmica. Estes materiais podem ser obtidos através de métodos convencionais de metalurgia. Entretanto, os quasicristais são bastante frágeis o que dificulta seu uso na forma de tarugos para confecção de componentes mecânicos. Assim sendo, eles são preferencialmente utilizados em forma de pó como reforços em materiais compósitos ou para aplicação em camadas superficiais por plasma spray. Uma das técnicas de obtenção dos quasicristais, que é bastante usada, é a técnica de fundição convencional. Esta foi à técnica de obtenção usada para a fabricação das ligas neste trabalho. A avaliação de propriedades mecânicas dos materiais quasicristalinos através de métodos convencionais, como tração, compressão, fadiga, entre outros, é inviável. Isso ocorre devido à dificuldade, em quasicristais, na elaboração de corpos-de-prova dada alta fragilidade deste material e realização do ensaio. Uma das formas de avaliar as propriedades mecânicas dos quasicristais se dá através da indentação instrumentada, que é uma ferramenta bastante eficiente para o cálculo de propriedades como, o Módulo de Elasticidade, Dureza e Tenacidade à fratura, que é um importante critério de projeto para confecção de ligas quasicristalinas para o seu uso em indústria. Através de métodos de indentação Vickers, é possível avaliar não só a dureza do material, mas também avaliar, qualitativamente, a evolução de fissuras nos materiais. As medidas destas fissuras são utilizadas para avaliar alguns parâmetros como módulo de Young (E) e tenacidade à fratura (Kic). O objetivo principal deste trabalho foi estudar as propriedades mecânicas da ligas Al59,9Cu25.5Fe12.3B3 obtidos por fundição convencional, utilizando-se o método de indentação instrumentada. Foi visto que, para as cargas entre de 80mN e 100mN ocorre o surgimento de trincas. A Dureza atinge um patamar quase constante até uma carga de aproximadamente 200mN, com um valor máximo de 10,6GPa e um valor de 9,4GPa para uma carga máxima de 500mN. O módulo de Elasticidade foi determinado como sendo de E = 183±6GPa para identador Berkovich e 186±6GPa para identador Vickers, na temperatura ambiente. O valor estimado para Kic foi de 0,78 e 2,37 MPam-1/2.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 3656231 bytes, checksum: 91c88d760baaa97002fc6dc818b5a4e5 (MD5) Previous issue date: 2013-12-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This is work study about Conducted, to investigate the influences of hydrogen content of the shielding gas in the behavior of mechanical properties (toughness, hardness, and tensile strength) of steel welded ASTM A36. The test specimens were welded with GMAW and FCAW. That is, we used two mixtures of shielding gas, 75% Ar +25% CO2 in the other containing hydrogen in its composition, 70% Ar +25% CO2 +5% H2. The development experiment was carried out in the completely random with the aid of a procedure known as factorial design (FT), having been used for the variables influencing the type of wire, and gas composition. The replies variables were analyzed tensile strength, toughness and hardness regions of the weld. The results were submitted to analysis variance and 90% confidence interval was utilized. The technique of scanning electron microscopy (SEM) was used to characterize the fracture mode observed in the weld metal and in the thermally affected by the heat. The results showed the hydrogen present in the shielding gas brittled the weld metal, and which were observed bubble formation in the weld metal. / Nesse trabalho foi realizado um estudo para avaliar a influência do teor de hidrogênio do gás de proteção no comportamento das propriedades mecânicas (tenacidade, dureza, resistência a tração) de juntas soldadas do aço ASTM A-36. As juntas foram soldadas com os processos MIG/MAG e Arame tubular. Para isso utilizou-se duas misturas de gás de proteção, 75%Ar+25%CO2 é a outra contendo hidrogênio na sua composição, 70% +25%CO2 +5%H2. O desenvolvimento experimental foi realizado de forma totalmente aleatória, com o auxílio de um procedimento conhecido como planejamento fatorial (PF); foram utilizados como variáveis de influencia o tipo de arame, e a composição do gás. Como variáveis de resposta foram analisadas a resistência a tração, a tenacidade e a dureza das regiões da junta soldada. Os resultados foram submetidos à análise de variância e validado para uma confiança de 90%. A técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi usada para caracterizar os modos de fratura observados no metal de solda e na zona termicamente afetada pelo calor. Os resultados mostraram que o hidrogênio presente no gás de proteção fragilizou o metal de solda (MS), e que houve a formação de bolhas no metal de solda.

Aplicações de aço de ultra-alta resistência, como aqueles aplicados em aeronaves, exigem materiais com uma combinação excepcional de propriedades mecânicas, dentre as quais, elevada resistência mecânica, tenacidade e resistência à fadiga. O VART 100 é um novo desenvolvimento da Indústria Villares Metals e apresenta-se como uma nova alternativa de aços de ultra-alta resistência atualmente no mercado internacional, sendo sua composição química diferenciada, devido a um maior teor de níquel, cromo, molibdênio, adição de cobalto e baixo teor de carbono. O presente trabalho tem como objetivo estudar a tenacidade ao impacto e a vida em fadiga (S-N) do aço VART 100 e compará-lo com valores obtidos na literatura para os aços de ultra-alta resistência tais como os aços SAE 300M e AerMet100. Para o atendimento deste objetivo, foram executadas análises metalográficas, ensaio de impacto conforme norma ASTM E23, ensaios de fadiga rotativa em controle de tensão para obtenção das curvas tensão versus vida, S-N, conforme especificado pela norma DIN 50113, análise das superfícies fraturas e microestruturas, observados em microscópios óticos, eletrônico de varredura e transmissão.Quanto a composição química do VART 100 observa-se que com excessão do \'AL\' este atendeu a especificação da norma SAE AMS6532 acarretando a formação de inclusões não metálicas de alumina. Com relação aos ensaios de impacto, a energia absorvida superou os resultados do aço 300M, mas ficou muito inferior ao Aermet100. Observou-se a presença de fratura intergranular em alguns CPS o que nos leva a suspeitar da presença de cementita nos contornos de grão. Quanto ao médio do limite de resistência a fadiga dos três aços, encontramos valores de 800, 850 e 936 MPa para o 300M, VART 100 e AerMet100, respectivamente. Analisando as superfícies fraturadas após ensaio de fadiga, identificamos e localizamos partículas de alumina na superfície, sub-superficie e internamente no material, com diâmetro variando entre 12,2 e 15,6 &#956m, que atuaram como núcleos para a formação de trincas por fadiga e possivelmente reduzindo a tenacidade ao impacto do VART 100. De forma geral o VART 100 apresenta boas propriedades mecânicas de resistência, de tenacidade e de limite de resistência a fadiga, os quais são superiores aos valores do 300M mas ainda inferior ao AerMet100. / Ultra high strength steel applications, such as those in aircrafts, require materials with an exceptional combination of mechanical properties, including high strength, toughness and fatigue resistance. The VART 100 is a new development of Villares Metals Industry and presents itself as a new alternative of steel with ultra-high strength currently on the international market, with its distinctive chemical composition, due to a higher content of nickel, chromium, molybdenum, adding cobalt and low carbon. The present work aims to study the impact toughness and life in fatigue (S-N) steel VART 100 and compare it with values from the literature for ultra high-strength steels such as steel and SAE 300M AerMet100. To meet this objective, metallographic analysis, impact test according to ASTM E23, rotative fatigue testing in tension control to obtain the stress versus life curves, S-N were performed as specified by DIN 50113, analysis of fracture surfaces and microstructures observed in optical microscopes, scanning electron and transmission.The results indicate that the VART steel exhibits excellent mechanical properties its upper than 300M steel, but some of those lower than AerMet100. The chemical composition of VART100 is observed that with the exception of \'AL\' is accord to specification SAE AMS6532 leading to formation of non-metallic inclusions of alumina. Regarding the impact tests, the absorbed energy is upper than results of the 300M steel, but was much lower than Aermet100. We observed the presence of intergranular fracture in some CPS which leads us to suspect the presence of cementite at grain boundaries. As for the average fatigue endurance limit of the three steels, the values found were 800, 850 and 936 MPa for the 300M, and VART 100 AerMet100 respectively. Analyzing the fractured surfaces after fatigue test, we identified and located alumina particles on the surface, sub-surface and inside the material, with diameters ranging between 12.2 and 15.6 µm, which acted as nuclei for the formation of cracks by fatigue and possibly reducing the impact toughness of the VART 100. Generally the VART 100 has good mechanical properties of strength, toughness and fatigue endurance limit, which values are greater than 300M but still lower than AerMet100.

Neste trabalho foi avaliada a tenacidade do aço rápido AISI M2 tratado termicamente por rotas convencionais e rotas criogênicas. A tenacidade foi verificada através de ensaios de impacto em corpos de prova sem entalhe e ensaios de flexão 3 pontos em corpos de prova cilíndricos. Os tratamentos térmicos foram realizados em forno a vácuo com resfriamento por nitrogênio sob 6 bar de pressão. As rotas convencionais foram constituídas por austenitização, têmpera e triplo revenimento a 560°C. As rotas criogênicas foram constituídas por austenitização e têmpera similares às rotas convencionais, além de processamento criogênico em nitrogênio líquido por períodos de 2 horas, 24 horas e 48 horas. As amostras submetidas a 2 horas de criogenia após a têmpera sofreram somente um revenimento e as amostras submetidas a 24 e 48 horas de criogenia sofreram triplo revenimento, todos a 560°C. Buscando-se avaliar o efeito da quantidade de austenita retida nos resultados dos processos criogênicos, utilizaram-se três temperaturas de austenitização: 1180°C, 1200°C e 1220°C. A caracterização metalográfica das amostras foi feita através de recursos de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, EDS e difração de raios-X. Os resultados do ensaio de impacto e flexão 3 pontos mostram que as rotas criogênicas produziram microestruturas finais com tenacidade igual ou superior às rotas convencionais, com destaque especial às rotas criogênicas com somente um revenimento que apresentaram resultados superiores às rotas convencionais consagradas, com múltiplos revenimentos. A análise fractográfica revela quantidade superior de áreas de fratura dúctil nas amostras tratadas por rotas criogênicas quando comparadas às amostras tratadas por rotas convencionais. Através da análise metalográfica via microscopia eletrônica de varredura verificaramse poucas diferenças microestruturais entre as amostras tratadas com e sem criogenia. O teor de austenita retida nas amostras tratadas pelas rotas criogênicas (dentro da mesma temperatura de austenitização) é bastante semelhante porém é sensivelmente inferior às amostras tratadas por rotas convencionais. Verificou-se que existem divergências na literatura no que diz respeito aos carbonetos precipitados devido ao processo criogênico, principalmente em relação a suas dimensões e características. O condicionamento da martensita e a precipitação de carbonetos pôde ser demonstrado indiretamente através do deslocamento do pico de dureza secundária na curva de revenimento de amostras submetidas à criogenia após a têmpera. Os melhores resultados foram verificados nas amostras criogênicas austenitizadas a 1180°C, que apresentaram menor quantidade de austen ita retida após a têmpera, mostrando assim que os processos criogênicos atuam na martensita obtida na têmpera e que a temperatura de austenitização desempenha papel fundamental nos resultados dos processos criogênicos. / In this work the toughness of the AISI M2 high speed steel heat treated by conventional and cryogenic routes has been evaluated. The toughness was evaluated through un-notched impact samples and 3 points bending cylindrical samples. The heat treatments were carried out in a vacuum furnace using nitrogen quenching with 6 bar of pressure. The conventional routes were constituted by austenitizing, quenching and triple tempering at 560°C. The cryogenic routes were constituted by the same austenitizing and quenching parameters used for the conventional routes, and also by cryogenic processing in liquid nitrogen for 2 hours, 24 hours and 48 hours. The samples submitted to 2 hours of cryogenic processing after quenching received only one tempering and the samples submitted to 24 and 48 hours of cryogenic processing were triple tempered, all at 560°C. In order to check the effect of the amount of retained austenite on the cryogenic processes, three different austenitizing temperatures were used: 1180°C, 1200°C and 1220°C. The metallographic characterization was performed using optical microscopy, scanning electronic microscopy, EDS analysis and X-ray diffraction. The impact and 3 points bending tests results show that the cryogenic routes have produced final microstructures with toughness values equal or superior to the conventional routes with a special highlight to the cryogenic routes with only one tempering after the freezing process, that have shown superior results compared to the classic multi-tempering cycles. The fractographic analysis has revealed for the cryogenic routes samples a greater amount of ductile fracture areas compared to the conventional routes of hardening. The scanning electronic microscopy analysis has revealed few microstructure differences between the conventional and cryogenic hardening routes. The amount of retained austenite amongst the cryogenic samples (with the same austenitizing temperature) is similar, but is sensibly less than the amount found in the samples submitted to the conventional routes. Several divergences has been detected in the literature related to the cryogenic treatment of tool steels, especially concerning the dimensions and characteristics of the precipitated carbides. The martensite conditioning and the fine carbide precipitation could be indirectly demonstrated by the shift of the secondary hardness peak on the tempering curve of samples submitted to cryogenic treatment after the quenching. Optimum results were observed in the cryogenic samples hardened at 1180°C. Those samples retained the lowest amounts of austenite after quenching showing that the cryogenic processes has an effect in the quenching formed martensite and that the austenitizing temperature is a key factor on the final results of the cryogenic processes.

Por décadas foram desenvolvidos diferentes estudos e pesquisas dirigidas ao desenvolvimento dos aços de ultra-alta resistência. Cientistas, metalurgistas e diversas indústrias trabalharam durante anos tentando obter os melhores resultados e atingir propriedades ideais para este tipo de material. Embora grandes avanços na fabricação destes tipos de materiais foram atingidos, só a partir do trabalho conjunto entre as diferentes áreas foi obtida a melhor relação de características, alta resistência mecânica, boa ductilidade e elevada tenacidade á fratura. Os maiores progressos no desenvolvimento dos aços de ultra-alta resistência surgiram dos primeiros estudos que correlacionaram a análise microestrutural com as propriedades mecânicas. Estes estudos possibilitaram o desenvolvimento de técnicas para o controle do tamanho de grão austenítico por meio da dispersão de partículas de segunda fase, incorporando pequenas quantidades de elementos de liga tais como nióbio, vanádio e titânio foi possível refinar o tamanho do grão para este tipo de aços. O aço de alta resistência e baixa liga 300M, produzido e fabricado pela empresa brasileira Villares Metals. S.A. é amplamente utilizado em estruturas de aeronaves de alto compromisso mecânico como o trem de pouso. Esta estrutura da aeronave encarregada de absorver a energia cinética produzida pelo impacto está projetada para amortecer a energia gerada pela queda livre do peso total da aeronave desde uma altura aproximada de 80 cm. Por exemplo considerando o peso máximo de decolagem de uma aeronave tipo Airbus A380 (575 Toneladas) uma das maiores no mercado, pode-se observar que o carregamento aplicado sobre a estrutura do trem de pouso é bastante elevada, além do impacto o trem de pouso diminui a velocidade da aeronave o que incrementa ainda mais os esforços aplicados. Todos esses fatores condicionam a necessidade de utilizar materiais de alta tecnologia, com características mecânicas especificas para este tipo de projeto, por isso a fim de avaliar e determinar as propriedades mecânicas do aço 300M foi desenvolvido um estudo no Núcleo de Ensaios Mecânicos e Analise de Falha (NEMAF). Os ensaios de tração, e dureza realizados inicialmente no material, confirmaram a excelente relação das propriedades mecânicas para este tipo de aço, alta resistência mecânica (2010 MPa) dureza (53HRC) e boa ductilidade (10% AL). Em termos microestruturais observou-se uma estrutura martensítica em pacotes de ripas de forma acicular, com uma pequena quantidade de austenita retida. Com a segunda parte do projeto determinaram-se parâmetros como o limite de vida em fadiga por meio do método estatístico da escada (955 MPa), a tenacidade á fratura do material ou KIC (~65-67 MPa&#8730m), as constantes da equação de Paris (C e m) utilizadas para determinar a propagação da trinca por fadiga e finalmente o valor de &#916Kth (~3,25-3,75 MPa&#8730?m), parâmetros conseguidos empiricamente. Para avaliar os resultados obtidos, foi realizada uma comparação quantitativa e qualitativa com aços da mesma categoria e com referencias bibliográficas do material de estudo. Em termos gerais o aço 300M fabricado pela indústria brasileira, atinge os padrões de qualidade esperados para um aço da categoria, a relação resistência-ductilidade presentada pelo material é excelente, comprovaram-se características como a temperabilidade, homogeneidade da microestrutura e do tamanho do grão, porem algumas das propriedades como o KIC do material, foram inferiores aos encontrados em materiais com características mecânicas semelhantes como o aço Aermet 100. / For decades scientists have developed different studies and research aimed at the development of ultra-high strength steels. Scientists, metallurgists and various industries have worked for years trying to get the best results and achieve optimum properties for this type of material. Although major advances in the manufacture of these types of materials have been reached only from the joint work between different areas it was obtained the best value characteristics, high mechanical strength, good ductility and high fracture toughness. The greatest progress in the development of ultra-high strength steels have emerged from the earliest studies that correlated microstructural analysis with mechanical properties. These studies allowed the development of techniques for controlling the austenitic grain size through the dispersion of second phase particles, incorporating small amounts of alloying elements such as niobium, vanadium and titanium was possible to refine the grain size for this type of steels. High strength and low alloy 300M steel, produced and manufactured by Brazilian company Villares Metals. S.A. is widely used in aircraft structures with high mechanical commitment such as the landing gear. This structure of the aircraft is in charge of absorbing the kinetic energy produced by the impact; it is designed to absorb the energy generated by the free fall of the total weight of the aircraft from a height of approximately 80 cm. For example considering the maximum takeoff weight of an aircraft type Airbus A380 (575 Tons) one of the largest airplane in the world, it can be seen that the applied load on the landing gear structure is very high, and the impact structure is going to decrease the aircraft velocity, which further increases the efforts applied. All these factors aim to use high-tech materials with specific mechanical characteristics for this type of project, so in order to assess and determine the mechanical properties of the steel 300M was developed a study in Mechanical Testing Center and Analysis of Failure (NEMAF). Tensile and hardness tests initially held in the material, confirmed the excellent relationship of mechanical properties for this type of steel, high strength (2010 MPa) Hardness (53HRC) and good ductility (10% AL). In accordance, microstructure was observed a lath martensitic structure, with a small amount of retained austenite. In the second part of the project were determined parameters as the fatigue limit, using the stair case method (955 MPa), the fracture toughness or KIC (~ 65-67 MPa&#8730m), the constants (C and m) from Paris equation used for determining the fatigue crack growth, finally the value of &#916Kth (~ 3.25-3.75 MPa&#8730m) parameters obtained empirically. To evaluate the results, a quantitative and qualitative comparison with steels of the same category and bibliography was performed. 300M steel manufactured by Brazilian industry, meets the quality standards expected for steel category, the relationship strength-ductility established for the material is excellent, proven to features such as hardenability, microstructure homogeneity and grain size, however some of the properties as KIC material were lower than those found in materials with mechanical properties similar as Aermet 100 steel.

O transporte de gás e derivados de petróleo é realizado pelo uso de tubulações, denominadas de oleodutos ou gasodutos, que necessitam de elevados níveis de resistência mecânica e corrosão, aliadas a uma boa tenacidade à fratura e resistência à fadiga. A adição de elementos de liga nesses aços, Ti, V e Nb entre outros, é realizada para o atendimento destes níveis de resistência após o processamento termomecânico das chapas para fabricação destes dutos, utilizando-se a norma API 5L do American Petroleum Institute, API, para a classificação destes aços. A adição de elementos de liga em associação com o processamento termomecânico visa o refino de grão da microestrutura austenítica, o qual é transferido para a estrutura ferrítica resultante. O Brasil é o detentor das maiores reservas mundiais de nióbio, que tem sido apresentado como refinador da microestrutura mais eficiente que outros elementos, como o V e Ti. Neste trabalho dois aços, denominados Normal e Alto Nb foram estudados. A norma API propõe que a soma das concentrações de Nióbio, Vanádio e Titânio devem ser menores que 0,15% no aço. As concentrações no aço contendo mais alto Nb é de 0,107%, contra 0,082% do aço de composição normal, ou seja, ambos atendem o valor especificado pela norma API. Entretanto, os aços são destinados ao uso em dutovias pela PETROBRÁS que impõe limites nos elementos microligantes para os aços aplicados em dutovias. Deste modo estudos foram desenvolvidos para verificar se os parâmetros de resistência à tração, ductilidade, tenacidade ao impacto e resistência à propagação de trinca por fadiga, estariam em acordo com a norma API 5L grau X70 e com os resultados que outros pesquisadores têm encontrado para aços dessa classe. Ainda, como para a formação de uma dutovia os tubos são unidos uns aos outros por processo de soldagem (circunferencial), o estudo de fadiga foi estendido para as regiões da solda e zona termicamente afetada (ZTA). Como conclusão final observa-se que o aço API 5L X70 com Nb modificado, produzido conforme processo desenvolvido pela ArcelorMittal - Tubarão, apresenta os parâmetros de resistência e ductilidade em tração, resistência ao impacto e resistência a propagação de trinca em fadiga (PTF) similar aos aços API 5L X70 com teores de Nb = 0,06 % peso e aqueles da literatura com teores de Nb+Ti+V < 0,15% peso. O metal base, metal de solda e zona termicamente afetada apresentaram curvas da/dN x &#916;K similares, com os parâmetros do material C e m, da equação de Paris, respectivamente na faixa de 3,3 - 4,2 e 1.3x10-10 - 5.0x10-10 [(mm/ciclo)/(MPa.m1/2)m]. / The transport of gas and oil is performed by pipelines, which require high levels of mechanical and corrosion strengths, combined with good fracture toughness and fatigue resistance. Addition of alloy elements in these steels, as Ti, V and Nb among others, is performed to meet the necessary strength levels after the thermomechanical processing of sheets for the production of these pipes, using the API 5L standards of the American Petroleum Institute, API for the classification of these steels. The addition of alloying elements in combination with the thermomechanical processing looking for grain refinement of austenite microstructure, which is transferred to the resulting ferritic structure. Brazil is the holder of the largest reserves of niobium, which has been presented as the most efficient microstructure refiner if compared with other micro alloying elements, such as the V and Ti. In this work two steels, named as regular and enhanced Nb were studied. The API standard states that the summation of niobium, vanadium and titanium contents should be less than 0.15 wt%. The total amount of these elements in the enhanced Nb steel is 0.107 wt%, against 0.082 wt% in the regular Nb steel, meaning that both meet the value specified by the API standard. However, the steels are intended for use in pipelines by the oil companies, which imposes limits on the amount of micro-alloying elements. Therefore, studies have been conducted to verify the tensile strength parameters, ductility, impact toughness and resistance to crack propagation by fatigue, to primary verify if both are in accordance with the standard API 5L X70 or X80 grades and compare the fatigue results presented by other researchers for similar steel grades. It is well known that to build a pipeline, the pipes are joined to each other by a girth welding process, therefore, the fatigue study was extended to the weld bead and to the heat affected zone (HAZ). The results has shown that both steel, produced by by ArcelorMittal - Tubarão may be classified as API 5L X70 steels and they present tensile strength parameters, ductility, impact resistance and fatigue crack propagation rate similar to the API 5L X70 steels with Nb + Ti + V <0.15 wt%. The base metal, weld metal and heat affected zone presented similar da/dN x &#916;K curves, with the material parameters m and C, from the Paris equation, in the range of 3.3 - 4.2 and 1.3x10-10 5.0 x 10-10 [(mm/cycles)/(MPa.m1/2)m], respectively.

As cerâmicas a base de carbeto de silício, SiC, tem muitas aplicações na engenharia devido às suas excelentes propriedade mecânicas, térmicas e químicas. Para a produção de cerâmicas de SiC com propriedades específicas, seu processamento deve ser escolhido de maneira a se produzirem microestruturas adequadas para cada aplicação. Para isso, na maioria das vezes, essas cerâmicas são sinterizadas via fase líquida, usando como aditivos formadores dessa fase misturas de óxidos de alumínio e algumas terras raras. Esta dissertação tem dois objetivos principais: implantar o método SEVNB no Departamento de Engenharia de Materiais (DEMAR), na Escola de Engenharia de Lorena (EEL), para medida de KIC, propriedades mecânicas que, muitas vezes, limita aplicações das cerâmicas, e introduzir mais dois óxidos de terras raras para formação da fase líquida na sinterização do SiC, os óxidos de disprósio e itérbio. Após a mistura e secagem das matérias primas, os pós foram prensados com dupla ação de pistões e isostaticamente, e em seguida foram sinterizados em atmosfera de argônio utilizando seis ciclos diferentes para cada sistema de aditivos. Após sinterização as amostras foram caracterizadas e entalhadas com lâmina de barbear utilizando pastas diamantadas de 6 e 0,25 ?m e flexionadas em 4 pontos. Os resultados mostraram uma maior densificação para o sistema de aditivos Al2O3/ Yb2O3, de aproximadamente 97% da densidade teórica, prensados a 400 MPa e sinterizados na temperatura de 1950ºC por 1 hora, com formação de ?-SiC, DyAG e YbAG em todas as temperaturas estudadas. A máquina fabricada para entalhamento das amostras se mostrou eficiente, produzindo raios de entalhes atendendo a norma ISSO 23146:2008. Quanto as propriedades mecânicas, o sistema com itérbia possui os maiores valores de módulo de elasticidade e dureza, porém menor tenacidade à fratura em relação a cada ciclo de sinterização, resultado que sugere a influência do raio catiônico das terras raras formadoras da fase secundária nas cerâmicas a base de SiC. / The silicon carbide, SiC, has many applications in engineering due to its excellent mechanical, thermal and chemical properties. For the production of SiC ceramics with specific properties, the processing should be chosen to produce microstructures suitable for each application. For this reason, in most cases, these ceramics are liquid phase sintered using additives such as formers of this phase mixed oxides of aluminum and certain rare-earths. This dissertation has two main objectives: to implement the method SEVNB at Department of Materials Engineering (DEMAR), Engineering School of Lorena (EEL), to measure KIC, mechanical propertie, which often limits the ceramic\'s applications, and introduce two more rare-earth oxides for the formation of liquid phase sintering SiC, dysprosium and ytterbium oxide . After mixing and drying, the powders were pressed with a double acting piston and isostatically, and then sintered in an argon atmosphere using six different cycles for each additive system. After sintered, samples were characterized and V-notched using a razor blade and diamond pastes of 6 and 0.25 ?m and four-point flexured. The results showed a higher densification for the system Al2O3 / Yb2O3, approximately 97% , pressed at 400 MPa and sintered at a temperature of 1950 ° C for 1 hour, with formation of ?-SiC, DyAG and YbAG at all temperatures studied. The machine used to notched the samples proved to be effective, producing notch root according to the standard ISO 23146:2008. As for the mechanical properties, the system with ytterbium oxide has higher values of elastic modulus and hardness, but lower fracture toughness for each sintering cycle studied, result that suggests the influence of the rare-earth\'s cationic radius that forming the secondary phase in the SiC.