No presente trabalho foi realizado um estudo comparativo entre as ligas AA7050- T7451 e AA2050-T84, bem como entre as direções L-T e T-L para analisar o comportamento das ligas, quando submetidos à temperatura ambiente e criogênica. Para realizar a análise comparativa entre as ligas e entre as direções, foram utilizados corpos de prova tipo C(T) (Compacto Tension), pré-trincados em fadiga. A análise comportamental das ligas foram avaliadas através dos ensaios de tenacidade à fratura, KIC, Curva KR, fadiga, da/dN. A microestrutura foi caracterizada através da microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão. Foi observado que na direção L-T há uma maior resistência à propagação da trinca em relação à direção T-L, no que diz respeito à Curva KR, tanto para temperatura ambiente quanto para temperatura criogênica. Quando comparou-se as duas ligas na direção L-T em temperatura ambiente, ambas apresentaram um fator de intensidade de tensão similar. Os resultados dos ensaios de fadiga mostraram que a direção T-L é mais sensível à razão de carga. Analisando os resultados entre as direções L-T e T-L, observou-se que as duas ligas apresentaram comportamento anisotrópico. / A comparative study was made of the AA7050-T7451 and AA2050-T84 alloys and of the L-T and T-L directions to analyze the behavior of the alloys when subjected to room and cryogenic temperatures. The comparative analyses of the alloys and directions were performed using fatigue-precracked compact tension (CT) test specimens. The behavior of the alloys was analyzed based on fracture toughness, KIC, KR curve, fatigue, and da/dN tests. Their microstructure was characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The KR curve indicated that resistance to crack propagation was higher in the L-T direction than in the T-L direction at both room and cryogenic temperatures. In a comparison of the two alloys in the L-T direction at room temperature, they were found to present a similar stress intensity factor. The results of the fatigue tests demonstrated that the T-L direction is more sensitive to the load ratio. An analysis of the results in the L-T and T-L directions indicated that the two alloys exhibited anisotropic behavior.

O tratamento térmico em compósitos restauradores diretos foi realizado a fim de verificar a influência sobre algumas propriedades, tais como a sorção, solubilidade, tenacidade à fratura e grau de conversão. Foram utilizados três compósitos: um nanoparticulado, um microhíbrido e um microparticulado. Duas fontes de luz (Halógena e LED) e dois períodos (48h e 28dias) de armazenagem, com exceção da solubilidade. O tratamento térmico foi realizado em estufa convencional (170o C por 5min), sendo metade dos corpos de prova (cps) tratados e a outra, apenas fotoativada.Para sorção e solubilidade, foram confeccionados 60 cps de acordo com os fatores analisados (n=5) em uma matriz metálica circular de dimensões 15 mm x1 mm. Para o cálculo da sorção e solubilidade, os cps foram pesados em uma Balança Analítica,inicialmente após a confecção do cp, 1hora, 24h, 48h, 7d, 14, 21 e 28d, a fim de estabelecer Massa Inicial (Mi) Massa absorvida (Ma) e Massa dessecada (Md). Para a tenacidade à fratura, foram confeccionados 240 cps de acordo com os fatores analisados (n=10) em uma matriz metálica de dimensões internas 25 mm x 5mm x 2,8 mm. O método utilizado foi o Single Edge Notch-Beam(SENB), com um entalhe de 2,3 mm posicionado no centro da matriz. Os cps eram levados à máquina universal para o ensaio de flexão e, após a ruptura, as superfícies de fratura eram analisadas no estereomicroscópio, para, em seguida, obter as imagens e calcular as dimensões do cps para inserir naequação da tenacidade à fratura.Já para o grau de conversão foram confeccionados 36 cps em uma matriz de acetato circular de 15 mm x 1 mm, posicionados entre duas lâminas microscópicas (n=3). O cálculo do grau de conversão foi determinado por espectroscopia no infravermelho (FTIR).Em geral, os estudos apresentaram uma influência significante do tratamento térmico, Dos resultados para a sorção o compósito, em geral, diminuiu,comparado aos grupos somente fotoativados em ambos os períodos. Entre as interações analisadas (Fonte de Luz X Período) foi significante para todos os grupos. Para a solubilidade a interação (Fonte de luz X Tratamento térmico foi significante para todos os grupos. Quanto à tenacidade à fratura, apenas o fator tratamento foi significante para os compósitos nanoparticulado e microhíbrido. Já para os microparticulados, houve influência dos fatores principais e dasinterações(Fonte de Luz X Período) e Fonte de Luz X Tratamento Térmico). De maneira geral, houve um aumento dos valores de tenacidade para todos os grupos. Já para o grau de conversão, houve um aumento significativo com relação ao tratamento e os períodos analisados dos compósitos. O tratamento térmico, em geral, influenciou positivamente as propriedades estudadas. Sendo assim, a opção de realizar o tratamento térmico nos compósitos de acordo com as propriedades e fatores analisados, torna a técnica passível de ser recomendada. / The post-curing heat treatment in direct composite treatment was done to verify the influence on some properties like sorption, solubility, fracture toughness and the degree of conversion. During the referred study it was used three composites: nanoparticle, a microhybrid and a microfill. Two sources of light (Halogen and LED) and two periods (48 hours and 28 days) for each one, but not to solubility. The postcuringwas done in dry heat sterilizer of 170º C for five minutes for, half of the test samples (TS) were treated and the other half were only photoactivated. It was made 60 TS to sorption and solubility according to the analyzed factors (n=5) in a 15mm x 1mm round metal matrix. To calculate sorption and solubility the TS were weighted in a analytical balance, right after the beginning of the production in 1 hour, 24 hours, 7days, 14 days, 21 days and 28 days respectively in order to establish the initial absorbed mass (Mi), the absorbed mass (Ma) and the desiccated mass (Md ). It was produced 240 TS to the fracture toughness according to factors (n=10) in a 25mm x 5mm x 2,8mm in metallic matrix. The Single Edge Notch-Beam (SENB), was the used method during this study with a notch of 2,3mm placed in the center of the matrix. The TS were taken to a universal machine to flexural test so after the rupture referred surface fractures were analyzed in a stereomicroscope and then it was possible to get the images to calculate the size of the TS to insert the calculus of the fracture toughness. To degree conversion were made 36 TS in a 15mm x 1mm circular acetate matrix placed between two microscopes slides (n=3). The degree conversion was determined a infrared spectroscopy (FTIR). In general the study showed a significant influence in relation post-curing heat treatment. In both periods the sorption of the composites have decreased in general comparison to the photoactivated only. The interactions(light source versus period) was significant for all groups. To solubility the interaction (light source versus post-curing heat treatment) was significant for all groups. In reference to fracture toughnessonly post curing heat treatment factor was significant to the nanoparticle and microhybrid composites. In other hand the microfill composite were influenced by the main factors and by the interactions (light source X periods) and (llght source X heat cured). In general there was an increase of the fracture toughness value in all groups. In relation to the degree conversion there was an increase significant of the composite during heat cured and analyzed periods. The post-curing heat treatment influenced all the studied properties of the direct composite in a positive way. Therefore the option of doing the heat cured treatment in the composites according to the properties and the analyzed factor is technically possible to be done.

Diante da evolução da composição das resinas compostas e do lançamento de compósitos do tipo bulk fill, faz-se necessário o estudo do desempenho dessa nova classe de materiais. Para isso, o presente estudo teve como objetivo avaliar propriedades como grau de conversão (GC) , dureza Knoop (KHN), resistência à flexão (RF) e tenacidade à fratura (KIC) de sete compósitos bulk fill (EverX Posterior, EXP; Filtek Bulk Fill Flow, FBFF; Fill-Up!, FU; SonicFill, SF; Surefil SDR, SDR; Tetric EvoCeram Bulk Fill, TECBF; Venus Bulk Fill, VBF) e um compósito nanohíbrido convencional (Charisma Diamond, CD). De forma complementar, foi realizado tratamento térmico a 170 °C por 10 minutos para melhor compreensão do comportamento desses materiais quanto ao potencial de conversão e à indução de tensões na interface carga/matriz. A avaliação do GC (n=3) foi realizada através de espectroscopia FTIR, a leitura da dureza Knoop foi realizada nas superfícies do topo e da base (n=3), e os ensaios de RF de três pontos (n=10) e KIC (n=10) em máquina de ensaios universais. Os resultados obtidos foram submetidos à analise de variância (complementados pelo teste de Tukey) ou teste Kruskal-Wallis, com nível de significância de 5%. A análise do GC (%) revelou diferença entre os materiais testados, sendo que todas as resinas bulk fill apresentaram valores maiores que a resina convencional: SF (75,7) > VBF (66,7) = EXP (66,4) = SDR (62,8), sendo esta também semelhante a FU (60,0); FU, TECBF (56,6), FBFF (56,6) e CD (54,5) apresentaram conversão semelhante. Os valores de KHN variaram de acordo com o material e com a superfície: apenas SF apresentou KHN semelhante (na superfície do topo) a CD, entretanto não foi possível realizar a leitura da superfície da base deste último material; SF, TECBF e FBFF apresentaram valores de KHN diferentes nas superfícies topo e base; EXP, FU, SDR e VBF mantiveram os valores de dureza do topo semelhantes à superfície da base. Para a RF (MPa), os resultados variaram de acordo com o material: EXP (122,54) = SF (101,09) = CD (99,15), sendo estes dois últimos semelhantes a FU (83,86) e TECBF (82,71), os quais não diferiram da resina SDR (65,18); esta última também mostrou comportamento semelhante a FBFF (60,85) e VBF (59,90). Quanto ao KIC (MPa.mm0,5), EXP (3,35) apresentou o maior valor, semelhante a SF (2,42), que por sua vez também foi igual ao compósito convencional CD (2,01); CD apresentou KIC semelhante a SDR (1,74); SDR = VBF (1,59) = TECBF (1,57); TECBF, FU (1,54) e FBFF (1,37) apresentaram valores semelhantes. Na dependência do material, o tratamento térmico aumentou os valores dos parâmetros estudados, apontando limitações da reação de polimerização dos compósitos estudados. Com base nos resultados obtidos, podese concluir que: resinas bulk fill apresentam elevado GC, superior à resina convencional estudada; a nova classe de materiais restauradores é capaz de polimerizar em profundidade e alguns materiais apresentam KHN semelhantes no topo e na base de espécimes de 4 mm de profundidade; RF e KIC variaram de acordo com o material, e o compósito EXP apresentou os maiores valores para ambos os testes. / Facing the evolution of the resin composites and the release of the bulk-fill composite type, it is necessary to study the performance of this new class of materials. For this, the present study aimed to evaluate properties such as degree of conversion (DC), Knoop hardness (KHN), flexural strength (FS) and fracture toughness (KIC) of seven bulk-fill composites (EverX Posterior, EXP; Filtek Bulk Fill Flowable, FBFF; Fill-Up!, FU; SonicFill, SF; Surefil SDR, SDR; Tetric EvoCeram Bulk Fill, TECBF; Venus Bulk Fill, VBF) and a conventional nanohybrid composite (Charisma Diamond, CD). Complementarily, heat treatment was performed at 170 °C for 10 minutes for better understanding the behavior of these materials. Evaluation of DC (n=3) was performed by FTIR spectroscopy, the evaluation of Knoop hardness was made on the top and bottom surfaces (n=3), and three point bending test (n=10) and KIC (n=10) were evaluated on a universal testing machine. The results were submitted to analysis of variance (complemented by Tukey test) or Kruskal-Wallis test with 5% significance level. Analysis of DC (%) revealed differences between tested materials, and all bulk-fill resins had higher values than the conventional resin: SF (75.7) > VBF (66.7) = EXP (66.4) = SDR (62.8), which was also similar to FU (60.0); FU, TECBF (56.6), FBFF (56.6) and CD (54.4) showed similar conversion. KHN values showed variations according to the material and the surface: only SF showed a similar KHN (on the top surface) to CD, however it was not possible to read the bottom surface of this latter material; SF, TECBF and FBFF presented different KHN values on the top and bottom surfaces; EXP, FU, SDR and VBF maintained top and bottom similar hardness values. For FS (MPa), the results varied according to the material: EXP (122.54) = SF (101.09) = CD (99.15), the latter two being similar to FU (83.86) and TECBF (82.71), which did not differ from SDR resin (65.18); the latter showed similar behavior to FBFF (60.85) and VBF (59.90). As for KIC (MPa.mm0.5), EXP (3.35) had the highest value, similar to SF (2.42), which in turn was also equal to the conventional composite CD (2.01); CD presented KIC similar to SDR (1.74); SDR = VBF (1.59) = TECBF (1.57); TECBF, FU (1.54) and FBFF (1.37) were similar. Depending on the material, heat treatment increased the values of the parameters, pointing limitations of polymerization reaction of the studied composites. Based on these results, it can be concluded that: bulk fill resins have high DC, higher than the conventional resin studied; the new class of restorative materials is capable of polymerizing in depth and some materials exhibited similar KHN at the top and bottom surfaces of 4 mm depth specimens; FS and KIC varied according to the material, and the EXP composite showed the highest values for both tests.

Objetivo: Analisar a influência da matriz orgânica, do conteúdo inorgânico e do tratamento térmico (TT) sobre diferentes propriedades de compósitos experimentais, tais como o grau de conversão (GC), tenacidade à fratura (KIC), resistência à flexão (RF) e módulo de elasticidade (ME). Métodos: Para o experimento foram analisadas seis formulações de compósitos experimentais com proporções molares de Bis-GMA:TEGDMA de 5:5 e 7:3, a carga utilizada foi o vidro de bário, nas concentrações de 30, 50 e 70% em peso, e os fotoiniciadores a amina e canforoquinona. O GC foi analisado através da espectroscopia no infra-vermelho (FTIR) (n=5). A KlC foi avaliada pelo método single-edge notched beam (SENB). As imagens das superfícies de fratura foram capturadas por um estereomicroscópio e a KlC calculada (n=10). A análise da RF e ME foi realizada através do teste dos três pontos (n=10). Para todos os fatores de variação estudados, metade dos espécimes imediatamente após à confecção receberam TT em estufa convencional, a 170º C por 10 minutos e a outra metade não. Após 24 horas, as amostras foram destinadas de acordo com os ensaios realizados. Os dados foram analisados utilizando ANOVA/Tukey para o grau de conversão, tenacidade à fratura e resistência à flexão, e, Kruskal-Wallis para o módulo de elasticidade (=5%). Resultados: Na análise do GC (%) foi observada significância estatística para os três fatores de variação analisados individualmente (monômero, carga e TT), como também, para a interação monômero x TT (p<0,001). Para a KIC e RF, as alterações significantes foram observadas apenas nos três fatores de variação (monômero, carga e TT) analisados individualmente (p<0,001). Para o ME, os fatores individuais (monômero, carga e TT), a interação carga x TT apresentaram significância estatística (p<0,001), bem como a interação monômero x carga (p=0,001). Conclusões: A matriz orgânica e o conteúdo inorgânico dos compósitos experimentais influenciaram o GC, a KIC, a RF e ME, e o TT promoveu melhorias nas propriedades estudadas. / Objective: To analyze the influence of organic matrix, the inorganic content and thermic treatment (TT) on different properties of experimental composites, such as the degree of conversion (DC), fracture toughness (KIC), flexural strength (FS) and elastic modulus (EM). Methods: This experiment analyzed six formulations of experimental composites with 5:5 and 7:3 molar proportions of Bis-GMA: TEGDMA. The load used was barium glass at concentrations of 30, 50 and 70% by weight and the photoinitiators, camphorquinone and amine. GC was analyzed by infrared spectroscopy (FTIR) (n=5). The KIC was evaluated by a \"single-edge notched beam\" (SENB). The images of the fracture surfaces were captured by a stereomicroscope and KIC calculated (n=10). The analysis FS and EM were performed by testing three points (n=10). For all the variation factors studied, half of the specimens immediately after the preparation received TT in conventional oven at 170º C for 10 minutes and the other half not. After 24 hours, the samples were designed according to the tests. Data were analyzed using ANOVA/Tukey the degree of conversion, fracture toughness and flexural strength, and Kruskal-Wallis test for the elastic modulus (=5%). Results: Analysis of GC (%) statistical significance was observed for the three variation factors analyzed individually (monomer, filler and TT), as well as for the interaction monomer x TT (p <0.001). For KIC and FS, significant changes were observed only in the three variation factors (monomer, filler and TT) analyzed individually (p<0.001). For EM, the individual factors (monomer, filler and TT) TT x filler interaction showed statistical significance (p <0.001), as well as the monomer x filler interaction (p = 0.001). Conclusions: The organic matrix and inorganic content of experimental composites influenced the GC, KIC, FS and EM, and the TT caused improvements in the properties studied.

Diversos critérios de tenacidade à fratura translaminar dinâmica foram determinados para o laminado híbrido metal-fibra TiGra, empregando-se conceitos e metodologias da Mecânica da Fratura Elástica Linear MFEL (fator-K) e da Mecânica da Fratura Elasto-Plástica MFEP (integral-J). Verificou-se que as tenacidades de iniciação elasto-plástica, Jid, e de carga máxima, Jmd, do TiGra são controladas pelo desenvolvimento, ou supressão de delaminações. Os resultados indicaram que o emprego deste material se justifica mais pela sua resistência à propagação de danos (caracterizada por Jmd) do que à iniciação da fratura dinâmica (por Jid). De modo geral, os requisitos de validade de Jid como verdadeira propriedade do material (JId) foram satisfeitos, embora para Jmd boa parte das restrições quanto ao tamanho mínimo do corpo-de-prova tenha sido violada. Mais freqüentemente, velocidades mais rápidas de impacto beneficiaram as tenacidades-J do TiGra, enquanto que temperaturas mais elevadas afetaram negativamente estas propriedades. Quanto à MFEL, a tenacidade KJd do TiGra foi beneficiada pelo incremento na taxa de carregamento sob temperaturas mais elevadas, enquanto que a tenacidade Kid foi negativamente afetada pela taxa de deformação em todas as temperaturas avaliadas. Temperaturas mais altas também degradaram as propriedades de tenacidade-K do TiGra. Em oposição às tenacidades-J, os critérios KJd e Kid não satisfizeram em absoluto os mais exigentes critérios de contenção de plasticidade estabelecidos pela MFEL, se comparados aos propostos pela MFEP. Por fim, o desempenho mecânico do laminado TiGra foi severamente comprometido quando do cômputo da densidade específica para a determinação das tenacidades J e K por unidade de massa, sendo nesta ocasião o laminado híbrido facilmente superado por vários laminados convencionais da classe dos Carbono-Epóxi. / Several dynamic translaminar fracture toughness criteria have been determined for TiGr hybrid fiber-metal laminate through Linear Elastic (K-factor) and Elastic-Plastic (J-integral) Fracture Mechanics (LEFM and EPFM, respectively) concepts and methodologies. Instrumented Charpy impact testing was carried out over a wide range of temperatures under two loading rates. It has been discovered that the elastic-plastic initiation toughness, Jid, and the toughness at maximum load, Jmd, of TiGr are controlled by either delamination favoring or suppression. Impact tests revealed that the in-service use of TiGr must rely on its resistance to dynamic fracture propagation (as characterized by Jmd) rather than on fracture initiation (by Jid). In a broad sense, the requirements for Jid data validity as a material property (JId) were fulfilled, whereas many restrictive demands in regard to the minimum testpiece size were violated by the Jmd criterion. Generally, higher impact velocities were beneficial to TiGrs J-toughnesses, inasmuch as higher temperatures impaired these properties. Regarding the LEFM approach, KJd toughness of TiGr laminate was imparted by faster impacts at higher temperatures, whilst the strain rate negatively influenced the Kid toughness over the whole temperature range tested. Higher temperatures also degraded the K-toughness properties of TiGr hybrid laminate. Differently from J-toughnesses values, the KJd e Kid criteria did not satisfy at all the more stringent criteria set forth by the LEFM approach with regard to plastic constraint, as compared to those established by EPFM. Finally, the mechanical performance of TiGr laminate was overwhelmingly compromised as the materials specific gravity was taken in account to obtain K and J toughness values by unit weight, so that TiGr was by far exceeded in this regard by conventional Carbon/Epoxy composite laminates.

A indústria aeronáutica tem buscado melhorias no conceito de integridade estrutural, a partir do desenvolvimento de projetos mais otimizados com a produção de aeronaves mais leves e seguras. Tais projetos garantem aeronaves operacionalmente mais viáveis e redução no consumo de combustível, beneficiando o fabricante, os operadores e a população em geral, pois aplica o conceito de aeronave verde. Estruturas aeronáuticas em operação recebem solicitações de cargas típicas de vôo, como pressurização, sustentação, que por sua vez, geram esforços dos mais variados tipos e suas combinações, como tração, compressão, fadiga, torção, flexão, flambagem, cargas aeroelásticas, vibrações e flutter, associados a ambientes críticos. O conhecimento sobre o comportamento do material estrutural perante ambientes corrosivo ou de baixa temperatura, é importante para avaliação da vida útil das aeronaves. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento da liga AA2050-T84 sob ponto de vista de corrosão-fadiga e tenacidade a fratura em criogenia e, correlacionar com a microestrutura e fractografia através de ensaios mecânicos e de tenacidade a fratura em temperatura ambiente e criogênica. As condições de ensaios foram determinadas próximas a de serviço a que o material será inserido sendo, para criogenia -54 ºC e para os ensaios de propagação de trinca por fadiga em atmosfera ambiente e névoa salina com concentração de solução de 3,5% e 5% NaCl, frequência de 15Hz e razões de carga R = 0,1 e 0,5. Os resultados em criogenia mostraram que há melhora nas propriedades trativas e estabilidade na tenacidade, pois o material retém dutilidade com o decréscimo da temperatura. Os ensaios de propagação de trinca por fadiga foram executados com &Delta;K decrescente e os parâmetros para geração de névoa salina foram determinados experimentalmente. As curvas de crescimento de trinca e determinação do fator limite foram comparadas quanto a razão de carga e atmosfera de ensaio. Observou-se que para os ensaios de propagação de trinca por fadiga a presença da névoa salina acelera a taxa de propagação e resultam em um fator limite menor. / The aviation industry has sought improvements with the concept of structural integrity, from the development of more optimized designs with production aircraft with low weight and secure. These projects ensure an aircraft more operationally doable and reduced fuel consumption, benefiting the manufacturer, operators and the people, applying the concept of green aircraft. Aerospace structures in operation receive requests loads typical of flight, how pressurization support and lift that produce several types and combinations of requests, such as tensile, compression, fatigue, torsion, bending, buckling , aeroelastic loads, vibration and flutter associated with critical environments. Knowledge about the behavior of the structural material into corrosive environments or cryogenic temperature, it is important for evaluation to the lifetime of the aircraft. Accordingly , the aim of this study was to estimate the behavior of AA2050 - T84 alloy, about corrosion-fatigue and fracture toughness at cryogenic situations and correlate with microstructure and fractography, by mechanical tests and fracture toughness at room temperature and cryogenic. The test conditions has been determined near of the service that the material will be inserted, for cryogenic temperature -54 ºC and testing of fatigue crack propagation in air and salt spray with concentration of 3.5% and 5% NaCl, frequency 15Hz and load ratios R = 0.1 and 0.5. The cryogenic results showed that there improvement in tensile properties and stability in toughness due the restraint of ductility with decreasing temperature. Tests of fatigue crack propagation were carried out with &Delta;K decreasing and the parameters to obtain salt spray were determined experimentally. The crack growth curves and determination of the threshold were compared the according to load ratio and test atmosphere. In the fatigue crack propagation it was observed that presence of salt spray accelerates the rate of propagation and result in a lower threshold.

Os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) são amplamente empregados nas indústrias automotiva, petrolífera e naval por apresentarem boas propriedades mecânicas e boa soldabilidade. A seleção do processo de soldagem utilizado para a fabricação de componentes depende de vários fatores, entre eles a qualidade do cordão de solda e a capacidade de produção, ambas obtidas ao se utilizar a soldagem a laser, processo que vem sendo cada vez mais utilizado nas indústrias. As propriedades dos cordões de solda são afetadas pelo processo de soldagem e pelos parâmetros do processo, e o conhecimento do desempenho mecânico do cordão de solda é essencial para garantir a confiabilidade da união soldada. A caracterização mecânica de cordões de solda é complexa devido aos diversos fatores que podem afetá-lo, como as alterações metalúrgicas, diferentes propriedades mecânicas nas regiões do cordão de solda, presença de descontinuidades, tensão residual e complexo estado de tensão devido à geometria da junta. O presente trabalho obteve uniões entre chapas de aço ARBL pelo processo a laser em duas condições diferentes: com alto aporte térmico e baixo aporte térmico. A utilização de diferentes aportes térmicos gerou cordões de solda com microestruturas distintas, e avaliou-se, deste modo, o comportamento mecânico associando-o à microestrutura gerada. Para a avaliação da microestrutura utilizou-se da microscopia óptica e eletrônica de varredura, e para a caracterização mecânica empregou-se a aferição da dureza, ensaio de tração, ensaio de tenacidade à fratura, avaliada pelo CTOD, e ensaio de propagação da trinca por fadiga. Devido às alterações metalúrgicas causadas pelos diferentes aportes térmicos verificou-se diferente comportamento mecânico entre os cordões de solda em função da microestrutura obtida. / High-strength low-alloy steels (HSLA) are widely used in the automotive and oil industries due to their good mechanical properties and good weldability. The selection of the welding process used to manufacture components depends on several factors, including the quality of the weld bead and the production capacity, both obtained when using laser welding, a process, which is being increasingly used in the industries. The weld beads properties are affected by the welding process and by its parameters, and the knowledge of the weld bead mechanical performance is essential to ensure the reliability of the welded joint. The weld beads mechanical characterization is complex due to various factors that may affect it, such as metallurgical changes, different mechanical properties in the regions of the weld bead, presence of discontinuities, residual stress and complex state of tension due to the geometry of the joint. The present work obtained the joining of HSLA steel sheets by laser process in two different conditions, with high heat input and low heat input. The use of different heat inputs produced weld beads with different microstructures; therefore, the welded joints were evaluated according to their mechanical behavior, relating it with the microstructural generated. For the microstructure evaluation, optical microscopy and scanning electron microscopy were used, and for the mechanical characterization hardness determination, tensile test, fracture toughness test (evaluated by CTOD) and fatigue crack propagation were performed. Due to the metallurgical changes caused by the different heat inputs, a different mechanical behavior was observed between the weld beads as a function of the microstructure obtained.

A utilização do eletrodo tubular no processo de soldagem a arco submerso leva a um aumento na produtividade com um custo relativamente baixo, pois não requer investimentos complementares em equipamentos. A mudança do eletrodo sólido para o tubular acarreta variações microestruturais no metal de solda que influenciam as propriedades mecânicas, tais como dureza, tração e tenacidade ao impacto. Este trabalho tem como objetivo principal estudar a tenacidade à fratura dinâmica do metal de solda, mostrando que o uso do eletrodo tubular diminui a propagação de trincas ao impacto, além de melhorar as propriedades de dureza e tração. Para a confecção da junta soldada foi utilizado o aço ASTM-A516 com espessura de 37,5 mm; para o metal de solda, o eletrodo sólido AWS EM12K, com diâmetro de 4,0 mm, e fluxo AWS F6A4 e o eletrodo tubular AWS E71T-5, com diâmetro de 4,0 mm, fabricado em caráter experimental, untamente com os fluxos AWS F6A4 e AWS F7A8 (Fluxo Neutro). Os ensaios de impacto, dureza e tração foram realizados em corpos de prova com e sem alívio de tensão, e o ensaio Charpy instrumentado em corpos de prova entalhados e em corpos de prova entalhados e com trinca por fadiga, nas temperaturas de 25, 200, 400 e 600OC. O metal de solda utilizando eletrodo sólido foi o que mostrou menor percentual de ferrita acicular (54%), enquanto que o utilizando eletrodo tubular e fluxo AWS F6A4 foi o que mostrou maior percentual de ferrita acicular (89%). Os ensaios de dureza mostraram uma influência do microconstituinte ferrita acicular: maior dureza para o maior percentual de ferrita acicular. Os limites de resistência e de escoamento também sofreram o efeito deste microconstituinte, apresentando maiores valores quando os percentuais de ferrita acicular foram maiores. Para a análise da tenacidade para o início de propagação da trinca foram utilizados os métodos da variação da taxa da flexibilidade elástica, o método da energia da carga máxima revisada e o método da energia da carga máxima. Foram calculados os valores de JId e de KJd (K derivado de J). Os únicos valores validados, de acordo com a norma, foram os de JId calculados pelo método da variação da taxa da flexibilidade elástica. Os resultados encontrados, utilizando este método, mostraram, à 600OC, a influência da ferrita acicular, sendo que o metal de solda com maior percentual deste microconstituinte forneceu maior valor de tenacidade. Os valores de JId utilizando o método da variação da taxa da flexibilidade elástica para os corpos de prova com trinca por fadiga ficaram próximos aos resultados encontrados quando o ensaio foi realizado em corpos de prova somente entalhados. Os resultados mostraram que a substituição do eletrodo sólido pelo tubular levou à maior tenacidade e a propriedades mecânicas superiores. / The cored wire application in the submerged arc welding process leads to a increase productivity with relative low cost, because it doesn’t require complementary investments in equipments. Changing from solid to cored wire promotes microstructural modification in the weld metal that enhances mechanical properties, such as hardness, stretching and impact toughness. The principal aim of this work is to study the dynamic fracture toughness of the weld metal. The use of cored wire reduces the impact crack propagation, as well as hardness and strength properties. The welded plate was composed of ASTM-A516 steel with 37.5 mm thickness and for making the weld metal was utilized AWS EM12K wire, with 4.0 mm diameter, and AWS F6A4 flux, and AWS E71T-5 cored wire, with 4.0 mm diameter, making in experimental mode, with AWS F6A4 and AWS F7A8 (Neutral Flux) fluxes. Impact, hardness and tensile tests were carried out in specimens with and without stress relief. The instrumented Charpy tests were carried out at notch and notch plus fatigue crack specimens, at 25, 200, 400 and 600OC temperatures. The solid wire weld metal produced 53.9% of acicular ferrite, while the cored wire weld metal and AWS F6A4 flux produced 88.8% of acicular ferrite. The hardness values were influenced by acicular ferrite and showed higher hardness for acicular ferrite higher values. Tensile strength and yield stress data suffered the same effect of this micro constituent also, they had bigger amount when the acicular ferrite percentiles were bigger. For toughness analysis to crack propagation start were utilized the compliance changing rate method, the energy revised method, and the maximum load energy method. JId and KJd (K derived of J) values were calculated according to the standards. The results met for this method had acicular ferrite influence at 600OC, where the weld metal with the biggest micro constituent had bigger toughness value. The JId values utilized the compliance changing rate method for the precracked specimen got values near to the notched specimen. The change solid wire by the cored wire had better toughness, and it gets better the other mechanical properties.

Neste trabalho, foram determinadas as propriedades mecânicas de fadiga de baixo e alto ciclo e de tenacidade à fratura JIC de um aço inoxidável austenítico do sistema Cr-Mn-N, utilizado na confecção de colares para perfurações pela indústria de exploração de petróleo. Foi também avaliada a influência da temperatura de serviço nas propriedades mecânicas do aço, que apresentou um decréscimo significativo nos valores dos limites de escoamento e de resistência e do alongamento com o aumento da temperatura. Na temperatura ambiente, os ensaios de fadiga de baixo e alto ciclo foram realizados segundo as normas ASTM E606 e ASTM E466. Em temperaturas superiores, as propriedades de fadiga foram estimadas utilizando alguns métodos atualmente disponíveis, que utilizam somente as propriedades mecânicas de tração. Os resultados obtidos mostraram uma pequena influência da temperatura na vida à fadiga na região de baixo ciclo e uma grande influência na região de alto ciclo. A curva tensão-deformação cíclica do material foi obtida pelo método convencional e pelo método do passo incrementai, que utiliza somente um corpo de prova. Os ensaios de JIC foram realizados nas temperaturas ambiente e 150°C, segundo a norma ASTM E813, utilizando a técnica de variação da flexibilidade elástica. Na temperatura ambiente, foi observada uma grande dispersão nos valores obtidos de JIC, atribuída à presença de uma fase frágil, identificada como precipitados de carbonitretos mistos de ferro, cromo, manganês e nióbio. Foi também observada uma diminuição no valor médio de JIC com o aumento da temperatura. / In the present work, the low and high cycle fatigue and fracture toughness properties of a Cr-Mn-N austenitic stainless steel used for application in drill collars were investigated. Also, the temperarure dependence of the tensile properties was determined, and it was found that the yield strength, ultimate strength and elongation values decrease significantly with the temperature. The low and high cycle fatigue testing were carried out at room temperature according to ASTM E606 and ASTM E466 standards. At high temperarure, the fatigue properties were estimated from monotonic propetties obtained in the tensile testing. The results showed small influence of temperature in the fatigue life in the short-life range and great influence in the long-life range. The cyclic stress-strain curve was obtained by companion specimen tests and incremental step tests methods. The last method showed to be advantageous because only one specimen and short testing time were required. The fracture toughness was detennined at room temperature and at 150°C applying elastic-plastic fracture mechanics concepts. The single specimen elastic compliance technique for crack length determination was employied. At room temperature a great scattering of the JIC values was observed due the presence of the brittle phase identified as a precipitates of carbonitride content Fe, Cr, Mn, Nb elements. Also a decreasing of average value o f the JIC was observed with the increasing of temperature.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariza Veiga Senk.pdf: 2040770 bytes, checksum: 1ff48305b56e9836d0e4d55aeae4277f (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / Glass-ceramic are obtained from the controlled crystallization of glasses and may exhibit different characteristics of the precursor glass. In this work we investigate the variation of the flexural strength and fracture toughness those were obtained by lithium disilicate glass-ceramic materials as a function of the size of the precipitate and the crystalline volumetric fractions, obtained by mechanical tests balls on three balls and flexion of four points, respectively. The temperatures used in the heat treatments were 460 ° C for nucleation and 538 ° C for crystalline growth. The mechanical properties of the glass ceramics varied in relation to the crystalline fraction. The flexural strength of the glassy sample was 117 11 MPa and for the samples with crystalline fraction of 98 % and precipitate with a diameter of 7 m was 297 22 MPa. The fracture toughness in lithium disilicate increases with the crystallized volumetric fraction, and the larger the grain size, the greater the value of KIC. The fracture toughness for the glass sample showed a value of 0,80 0,09 MPa:m0;5 and for the crystal of 34 and fraction of 80 %, KIC= 3,05 0,2 MPa:m0;5, an increase of 280 % on the glass. / Vitrocerâmicas são obtidas a partir da cristalização controlada de vidros e podem apresentar características diferentes do vidro precursor. Neste trabalho são investigadas a variação da resistência à flexão e tenacidade à fratura em materiais vitrocerâmicos de dissilicato de lítio (LS2) em função do tamanho do precipitado e das frações volumétricas cristalinas, obtidos por ensaios mecânicos esferas sobre três esferas e flexão de quatro pontos, respectivamente. As temperaturas utilizadas nos tratamentos térmicos foram de 460 °C para nucleação e 538 °C para crescimento cristalino. As propriedades mecânicas das vitrocerâmicas apresentaram variação em relação à fração cristalina. A resistência à flexão do LS2 aumenta com o acréscimo da fração cristalina, sendo que quanto menor o tamanho do grão, maior é o valor da resistência à flexão, com valores para a amostra vítrea de 117 11 MPa, e para as amostras com fração cristalina de 98 % e cristal com diâmetro de 7 m, foi de 297 22 MPa. A tenacidade à fratura no dissilicato de lítio aumenta com a fração volumétrica cristalizada, sendo que quanto maior for o tamanho de grão, maior vai ser o valor de KIC. A tenacidade à fratura para a amostra vítrea apresentou valor de 0,80 0,09 MPa:m0;5 e para o cristal de diâmetro 34 m e fração de 80 %, KIC= 3,05 0,2 MPa:m0;5, um aumento de 280 % em relação ao vidro.