第22回名古屋大学年代測定総合研究センターシンポジウム平成21(2009)年度報告

A Klippe Carrancas, frente do Sistema de Nappes Carrancas, está posicionada na borda sul do Cráton do São Francisco. A klippe é composta por rochas do Grupo Carrancas e estruturada da base para topo por quartzitos puros a micáceos, gradando verticalmente para estaurolita-granada-cloritóide-clorita filito ou cianita-estaurolita-granada xisto cinza porfiroblástico, dependendo das condições do metamorfismo. O metamorfismo gravado nas rochas aumenta para sudeste, da fácies xisto verde superior, na Serra da Estância, até a transição das fácies anfibolito-eclogito na Serra das Bicas, próximo a cidade de Carrancas. Os mapas metamórficos precedentes indicam a posição da isógrada da estaurolita nas proximidades de Itutinga, extremo leste da Serra do Pombeiro, e a ausência de biotita na Serra de Carrancas. A presente investigação reconheceu, a sudoeste de Itumirim, rochas com paragêneses da fácies xisto verde (cianita + clorita + cloritóide + muscovita + quartzo) e na Serra da Estância da fácies anfibolito inferior, zona da estaurolita, que é alcançada com a quebra do cloritóide em presença de cianita (granada + estaurolita + clorita +muscovita + quartzo ± cloritóide ± cianita). Na Serra do Pombeiro as condições da fácies anfibolito médio são alcançadas com o desaparecimento da clorita. Nas Serras de Carrancas e das Bicas ocorre paragênese da fácies anfibolito médio formada por cianita + estaurolita + granada + quartzo + muscovita. A influência da composição química da rocha no desenvolvimento das paragêneses foi avaliada em modelagem usando pseudosseções nos sistemas químicos KFMASH e MnKFMASH. O Mn aumenta consideravelmente o campo de estabilidade da granada. A previsão das associações minerais presentes no restante da região foi examinada a partir da composição química de algumas amostras, havendo boa concordância com os dados de campo. Aliadas às pseudosseções, técnicas de geotermobarometria, via razões catiônicas e geotermobarometria otimizada, permitiram determinar com boa confiabilidade as condições de metamorfismo para rochas dos dois extremos metamórficos descritos na Klippe Carrancas. Os resultados obtidos da comparação dos campos de estabilidade das paragêneses das amostras no sistema MnKFMASH, com os intervalos P-T da geotermobarometria otimizada forneceram condições de pico metamórfico para a Serra da Estância em 10,0 ±1,7 kbar e 577 ±8°C. Para a Serra das Bicas o pico metamórfico foi alcançado em 12,9 ±1,0 kbar e 608,5 ±19,5°C, com paragênese retro-metamórfica estabilizada em 7,0 ±2,2 kbar e 541,5 ±25,5°C. As associações minerais das amostras estudadas (estaurolita-granada-clorita-cloritóide-muscovita-quartzo - Serra da Estância; cianita-estaurolita-granada-quartzo-cianita - Serra das Bicas) são paragêneses típicas das fácies xisto-verde superior e anfibolito, respectivamente. No entanto, os resultados da geotermobarometria otimizada indicam que as rochas foram expostas a regimes mais elevados de pressão, colocando-as na transição com a fácies eclogito. Como as rochas são pelitos verdadeiros, de composição química restrita, as associações minerais de fácies anfibolito persistem em condições de maior pressão. / The Carrancas Klippe, front of the Carrancas Nappe System, is positioned at the southern edge of the São Francisco Craton. The klippe is composed of rocks from Carrancas Group and is structured from base to top by a pure to micaceous quartzite, grading vertically to a staurolite-garnet-chloritoid- chlorite phyllite or a gray porphyroblastic kyanite-staurolite-garnet schist, depending on the conditions of metamorphism. The metamorphism recorded in these rocks increases to the southeast, from upper greenschist facies in the Serra da Estância to the transition to eclogite facies on Serra das Bicas, nearby Carrancas town. Previous metamorphic maps indicate the position of the staurolite-in isograd near Itutinga town, at far east of the Serra do Pombeiro, and the absence of biotite in the Serra de Carrancas. In this research it was recognized that to the southwest of Itumirim town, the rocks bear greenschist facies paragenesis (kyanite + chlorite + chloritoid + muscovite + quartz) and in Serra da Estância a low amphibolite facies, in the staurolite zone, which is achieved with the breakdown of chloritoid in the presence of kyanite (garnet + staurolite + chlorite + muscovite + quartz ± chloritoid ± kyanite). At Serra do Pombeiro conditions of intermediate amphibolite facies are reached with the disappearance of chlorite. On Serra de Carrancas and Bicas occurs intermediate amphibolites facies paragenesis, formed by kyanite + staurolite + garnet + quartz + muscovite. The influence of bulk composition in the development of some parageneses was evaluated using pseudo-section modelling in KFMASH and MnKFMASH systems. Mn increases the stability field of garnet. The prediction of mineral associations present in the rest of the region was done using the bulk composition of some samples, which show good agreement with field data. Allied to pseudo-sections, isopleth-geothermobarometry and optimal geothermobarometry allowed to determine, with good reliability, the metamorphic peak conditions for rocks of the two metamorphic extremes described in the Carrancas Klippe. The results of comparing the stability fields of the parageneses in the MnKFMASH system of the samples, with P-T intervals from optimal geothermobarometry, provide reliable conditions for the metamorphic peak. In Serra da Estância, peak metamorphic conditions were at 10.0 ± 1.7 kbar and 577 ± 8?. For Serra das Bicas, metamorphic peak conditions were reached at 12.9 ± 1.0 kbar and 608.5 ± 19.5°C, with retro-metamorphic paragenesis stabilized at 7.0 ± 2.2 kbar and 541.5 ± 25.5°C. The mineral associations of the studied samples (staurolite-garnet-chlorite-chloritoid-muscovite-quartz - Serra da Estância; kyanite-staurolite-garnet-quartz-kyanite - Serra das Bicas) are typical parageneses of the greenschist facies and upper amphibolites facies, respectively. However, the results of optimal geothermobarometry indicate that the rocks were exposed to higher pressure regimes, reaching the transition to eclogite facies. Since the rocks are true pelites, with restricted bulk composition, the mineral associations of amphibolite facies persist through conditions of greater pressure.

A Klippe Carrancas, frente do Sistema de Nappes Carrancas, está posicionada na borda sul do Cráton do São Francisco. A klippe é composta por rochas do Grupo Carrancas e estruturada da base para topo por quartzitos puros a micáceos, gradando verticalmente para estaurolita-granada-cloritóide-clorita filito ou cianita-estaurolita-granada xisto cinza porfiroblástico, dependendo das condições do metamorfismo. O metamorfismo gravado nas rochas aumenta para sudeste, da fácies xisto verde superior, na Serra da Estância, até a transição das fácies anfibolito-eclogito na Serra das Bicas, próximo a cidade de Carrancas. Os mapas metamórficos precedentes indicam a posição da isógrada da estaurolita nas proximidades de Itutinga, extremo leste da Serra do Pombeiro, e a ausência de biotita na Serra de Carrancas. A presente investigação reconheceu, a sudoeste de Itumirim, rochas com paragêneses da fácies xisto verde (cianita + clorita + cloritóide + muscovita + quartzo) e na Serra da Estância da fácies anfibolito inferior, zona da estaurolita, que é alcançada com a quebra do cloritóide em presença de cianita (granada + estaurolita + clorita +muscovita + quartzo ± cloritóide ± cianita). Na Serra do Pombeiro as condições da fácies anfibolito médio são alcançadas com o desaparecimento da clorita. Nas Serras de Carrancas e das Bicas ocorre paragênese da fácies anfibolito médio formada por cianita + estaurolita + granada + quartzo + muscovita. A influência da composição química da rocha no desenvolvimento das paragêneses foi avaliada em modelagem usando pseudosseções nos sistemas químicos KFMASH e MnKFMASH. O Mn aumenta consideravelmente o campo de estabilidade da granada. A previsão das associações minerais presentes no restante da região foi examinada a partir da composição química de algumas amostras, havendo boa concordância com os dados de campo. Aliadas às pseudosseções, técnicas de geotermobarometria, via razões catiônicas e geotermobarometria otimizada, permitiram determinar com boa confiabilidade as condições de metamorfismo para rochas dos dois extremos metamórficos descritos na Klippe Carrancas. Os resultados obtidos da comparação dos campos de estabilidade das paragêneses das amostras no sistema MnKFMASH, com os intervalos P-T da geotermobarometria otimizada forneceram condições de pico metamórfico para a Serra da Estância em 10,0 ±1,7 kbar e 577 ±8°C. Para a Serra das Bicas o pico metamórfico foi alcançado em 12,9 ±1,0 kbar e 608,5 ±19,5°C, com paragênese retro-metamórfica estabilizada em 7,0 ±2,2 kbar e 541,5 ±25,5°C. As associações minerais das amostras estudadas (estaurolita-granada-clorita-cloritóide-muscovita-quartzo - Serra da Estância; cianita-estaurolita-granada-quartzo-cianita - Serra das Bicas) são paragêneses típicas das fácies xisto-verde superior e anfibolito, respectivamente. No entanto, os resultados da geotermobarometria otimizada indicam que as rochas foram expostas a regimes mais elevados de pressão, colocando-as na transição com a fácies eclogito. Como as rochas são pelitos verdadeiros, de composição química restrita, as associações minerais de fácies anfibolito persistem em condições de maior pressão. / The Carrancas Klippe, front of the Carrancas Nappe System, is positioned at the southern edge of the São Francisco Craton. The klippe is composed of rocks from Carrancas Group and is structured from base to top by a pure to micaceous quartzite, grading vertically to a staurolite-garnet-chloritoid- chlorite phyllite or a gray porphyroblastic kyanite-staurolite-garnet schist, depending on the conditions of metamorphism. The metamorphism recorded in these rocks increases to the southeast, from upper greenschist facies in the Serra da Estância to the transition to eclogite facies on Serra das Bicas, nearby Carrancas town. Previous metamorphic maps indicate the position of the staurolite-in isograd near Itutinga town, at far east of the Serra do Pombeiro, and the absence of biotite in the Serra de Carrancas. In this research it was recognized that to the southwest of Itumirim town, the rocks bear greenschist facies paragenesis (kyanite + chlorite + chloritoid + muscovite + quartz) and in Serra da Estância a low amphibolite facies, in the staurolite zone, which is achieved with the breakdown of chloritoid in the presence of kyanite (garnet + staurolite + chlorite + muscovite + quartz ± chloritoid ± kyanite). At Serra do Pombeiro conditions of intermediate amphibolite facies are reached with the disappearance of chlorite. On Serra de Carrancas and Bicas occurs intermediate amphibolites facies paragenesis, formed by kyanite + staurolite + garnet + quartz + muscovite. The influence of bulk composition in the development of some parageneses was evaluated using pseudo-section modelling in KFMASH and MnKFMASH systems. Mn increases the stability field of garnet. The prediction of mineral associations present in the rest of the region was done using the bulk composition of some samples, which show good agreement with field data. Allied to pseudo-sections, isopleth-geothermobarometry and optimal geothermobarometry allowed to determine, with good reliability, the metamorphic peak conditions for rocks of the two metamorphic extremes described in the Carrancas Klippe. The results of comparing the stability fields of the parageneses in the MnKFMASH system of the samples, with P-T intervals from optimal geothermobarometry, provide reliable conditions for the metamorphic peak. In Serra da Estância, peak metamorphic conditions were at 10.0 ± 1.7 kbar and 577 ± 8?. For Serra das Bicas, metamorphic peak conditions were reached at 12.9 ± 1.0 kbar and 608.5 ± 19.5°C, with retro-metamorphic paragenesis stabilized at 7.0 ± 2.2 kbar and 541.5 ± 25.5°C. The mineral associations of the studied samples (staurolite-garnet-chlorite-chloritoid-muscovite-quartz - Serra da Estância; kyanite-staurolite-garnet-quartz-kyanite - Serra das Bicas) are typical parageneses of the greenschist facies and upper amphibolites facies, respectively. However, the results of optimal geothermobarometry indicate that the rocks were exposed to higher pressure regimes, reaching the transition to eclogite facies. Since the rocks are true pelites, with restricted bulk composition, the mineral associations of amphibolite facies persist through conditions of greater pressure.

Este trabalho visa caracterizar a seqüência de precipitação do aço inoxidável ferrítico do tipo AISI 430 convencional, durante a etapa de laminação a quente. Esta caracterização foi realizada através do estudo de três condições industriais e de seis condições tratadas termicamente. Todas as amostras foram avaliadas por microscopia ótica e eletrônica de varredura, extração de precipitados e difração de raios-X do material como um todo e dos precipitados extraídos. Foi realizada a modelagem termodinâmica do aço utilizando-se o programa ThermoCalc® v.R aliado ao banco de dados TCFE2. Como meio de prever a cinética das transformações de fases, de modo superficial, foi realizado um ensaio de análise térmica diferencial com três taxas de resfriamento com redução progressiva (10°/min, 5°/min e 2°/min), sendo os resultados comparados com os resultados experimentais obtidos pelas demais técnicas empregadas. O aço AISI 430 convencional mostrou-se bifásico a alta temperatura, apresentando o campo bifásico (ferrita/austenita) entre 900°C e 1250°C. Após tratamentos térmicos por 5h nas temperaturas de 900°C, 1000°C e 1100°C, seguido de têmpera em água e partindo-se da condição laminado a quente e recozido (BQB), o aço apresentou microestrutura dúplex (ferrita/martensita). As amostras tratadas a 900°C e 1000°C apresentaram pequenas frações residuais de carbonetos do tipo M23C6. As amostras tratadas a 600°C, 700°C, e 800°C por 5h e temperadas em água mostraram-se ferríticas com presença de carboneto do tipo M23C6 com teores de carboneto decrescentes com o aumento da temperatura do tratamento térmico. As amostras da condição industrial e as amostras tratadas a 600°C, 700°C, 800°C e a 900°C apresentaram a presença de nitretos do tipo (Cr,Fe)2N, sendo que a amostra tratada a 900°C apresentou apenas resíduos deste nitreto, em pleno acordo com a termodinâmica computacional que prevê decomposição deste na temperatura de 866°C, indicando que a cinética de decomposição deste nitreto é lenta. A temperatura de precipitação do carboneto do tipo M23C6 rico em (Cr,Fe)23C6 foi avaliada entre 900°C e 1000°C. / This work aims to characterize the precipitation path of the conventional ferritic stainless steel AISI 430, during the hot rolling process. This characterization had been carried out with the study of three industrial conditions, and six thermal treated conditions. All the samples were evaluated by optical and scanning electron microscopy, by extraction of precipitates and X-Ray diffraction of the bulk material and of the extracted precipitates. It was done a thermodynamic modeling of the steel with the use of the ThermoCalc® v.R program and TCFE2 data base. In a way to determine the phase transformations kinetics, in a superficial way, it was carried out differential thermal analysis with three cooling rates progressively reduced (10°/min, 5°/min e 2°/min), all the results were compared wit h the experimental results got with the others techniques employed. The conventional AISI 430 steel is two-phase at high temperatures, showing a two-phase field (ferrite/austenite) between 900°C and 1250°C. After the thermal treatments for 5h, steel in the hot rolled and annealed (BQB) initial condition, at 900°C, 1000°C and 1100°C, followed by water quench, the steel showed a duplex microstructure (ferrite/martensite). The samples heat treated at 900°C and 1000°C showed a residual volumetric fraction of the M23C6 carbide. The samples heat treated for 5h at 600°C, 700°C and 800°C and water quenched showed a ferritic microstructure with the presence of M23C6 carbide, with its content decreasing with the heat treatment temperature increase. The samples in the industrial condition and the samples heat treated at 600°C, 700°C, 800°C and at 900°C showed a (Cr,Fe) 2N nitrite presence, the sample heat treated at 900°C showed only a residual volumetric fraction of it. This is in great deal with the computational thermodynamic modeling that predicts nitride decomposition at 866°C, indic ating that the nitrite decomposition kinetic is slow. The precipitation temperature of the M23C6 carbide rich in (Cr,Fe)23C6 was evaluated between 900°C and 1000°C.

Este trabalho visa caracterizar a seqüência de precipitação do aço inoxidável ferrítico do tipo AISI 430 convencional, durante a etapa de laminação a quente. Esta caracterização foi realizada através do estudo de três condições industriais e de seis condições tratadas termicamente. Todas as amostras foram avaliadas por microscopia ótica e eletrônica de varredura, extração de precipitados e difração de raios-X do material como um todo e dos precipitados extraídos. Foi realizada a modelagem termodinâmica do aço utilizando-se o programa ThermoCalc® v.R aliado ao banco de dados TCFE2. Como meio de prever a cinética das transformações de fases, de modo superficial, foi realizado um ensaio de análise térmica diferencial com três taxas de resfriamento com redução progressiva (10°/min, 5°/min e 2°/min), sendo os resultados comparados com os resultados experimentais obtidos pelas demais técnicas empregadas. O aço AISI 430 convencional mostrou-se bifásico a alta temperatura, apresentando o campo bifásico (ferrita/austenita) entre 900°C e 1250°C. Após tratamentos térmicos por 5h nas temperaturas de 900°C, 1000°C e 1100°C, seguido de têmpera em água e partindo-se da condição laminado a quente e recozido (BQB), o aço apresentou microestrutura dúplex (ferrita/martensita). As amostras tratadas a 900°C e 1000°C apresentaram pequenas frações residuais de carbonetos do tipo M23C6. As amostras tratadas a 600°C, 700°C, e 800°C por 5h e temperadas em água mostraram-se ferríticas com presença de carboneto do tipo M23C6 com teores de carboneto decrescentes com o aumento da temperatura do tratamento térmico. As amostras da condição industrial e as amostras tratadas a 600°C, 700°C, 800°C e a 900°C apresentaram a presença de nitretos do tipo (Cr,Fe)2N, sendo que a amostra tratada a 900°C apresentou apenas resíduos deste nitreto, em pleno acordo com a termodinâmica computacional que prevê decomposição deste na temperatura de 866°C, indicando que a cinética de decomposição deste nitreto é lenta. A temperatura de precipitação do carboneto do tipo M23C6 rico em (Cr,Fe)23C6 foi avaliada entre 900°C e 1000°C. / This work aims to characterize the precipitation path of the conventional ferritic stainless steel AISI 430, during the hot rolling process. This characterization had been carried out with the study of three industrial conditions, and six thermal treated conditions. All the samples were evaluated by optical and scanning electron microscopy, by extraction of precipitates and X-Ray diffraction of the bulk material and of the extracted precipitates. It was done a thermodynamic modeling of the steel with the use of the ThermoCalc® v.R program and TCFE2 data base. In a way to determine the phase transformations kinetics, in a superficial way, it was carried out differential thermal analysis with three cooling rates progressively reduced (10°/min, 5°/min e 2°/min), all the results were compared wit h the experimental results got with the others techniques employed. The conventional AISI 430 steel is two-phase at high temperatures, showing a two-phase field (ferrite/austenite) between 900°C and 1250°C. After the thermal treatments for 5h, steel in the hot rolled and annealed (BQB) initial condition, at 900°C, 1000°C and 1100°C, followed by water quench, the steel showed a duplex microstructure (ferrite/martensite). The samples heat treated at 900°C and 1000°C showed a residual volumetric fraction of the M23C6 carbide. The samples heat treated for 5h at 600°C, 700°C and 800°C and water quenched showed a ferritic microstructure with the presence of M23C6 carbide, with its content decreasing with the heat treatment temperature increase. The samples in the industrial condition and the samples heat treated at 600°C, 700°C, 800°C and at 900°C showed a (Cr,Fe) 2N nitrite presence, the sample heat treated at 900°C showed only a residual volumetric fraction of it. This is in great deal with the computational thermodynamic modeling that predicts nitride decomposition at 866°C, indic ating that the nitrite decomposition kinetic is slow. The precipitation temperature of the M23C6 carbide rich in (Cr,Fe)23C6 was evaluated between 900°C and 1000°C.

A superliga policristalina à base de níquel MAR-M247 foi desenvolvida na década de 70. Sua ótima composição, estabilidade microestrutural, excelente resistência à fluência e à oxidação e boa resistência à corrosão a quente faz dessa superliga uma das mais utilizadas em rotores durante os últimos 20 anos. Os objetivos do presente trabalho são a produção e caracterização microestrutural e mecânica de rotores da superliga MARM247 (10% peso Co, 10W, 8.25Cr, 5.5Al, 3Ta, 1.5Hf, 1Ti, 0.7Mo, 0.15C, 0.05Zr, 0.015B, Ni balanço). Os rotores foram obtidos pela técnica de microfusão por cera perdida na empresa Açotécnica S.A. (Jandira/SP) em diferentes temperaturas de vazamento e isolamento do molde cerâmico. Os materiais foram analisados por microscopia ótica e eletrônica de varredura (MEV/EDS), análise térmica diferencial (DTA), macro/microdureza e ensaios de tração convencional a 25oC e a 760oC. Além disso, os materiais passaram por tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento em diferentes temperaturas e tempos a fim de avaliar as mudanças microestruturais. Com a ajuda do software de cálculo termodinâmico Thermocalc foram feitas simulações das relações de fases utilizando a composição média da superliga MAR-M247. Os resultados permitiram obter uma condição de processamento (temperatura de vazamento e condição de isolamento) com maior quantidade de peças sem defeitos. Além disso, os experimentos permitiram definir uma condição ideal para o tratamento térmico de solubilização da superliga MAR-M247. / The polycrystalline nickel-based superalloy MAR-M247 was developed in the 1970s. Its optimal alloy composition, microstructural stability, excellent resistance to creep and oxidation and good resistance to hot corrosion make the MAR-M247 superalloy one of the alloys widely used in turbine rotors during the last 20 years. The aims of the present work are the production and the microstructural and mechanical characterization of rotors made of MAR-M247 superalloy (10 wt. % Co, 10W, 8.25Cr, 5.5Al, 3Ta, 1.5Hf, 1Ti, 0.7Mo, 0.15C, 0.05Zr, 0.015B, Ni balance). The rotors were produced by using the lost-wax technique at different pouring temperatures and isolation of the shell mold at the Açotécnica S.A. company (Jandira/SP). The materials were analyzed by optical and scanning electron microscopy (SEM/EDS), differential thermal analysis (DTA), macro/microhardness and tensile tests at 25oC and 760oC. Besides, the materials were submitted to solution and ageing treatments at different temperatures and times in order to evaluate de microstructural changes. With the aid of the thermodynamic calculation software Thermocalc, simulations of phase relations were made using the average composition of the MAR-M247 superalloy. The results allowed to obtain a processing condition (pouring temperature and isolation condition) with larger amount of rotors without defects. Moreover, the experiments allowed to define an ideal solution heat treatment condition of MAR-M247 superalloy.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:56:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_ ELIANA FRANCO.pdf: 10762116 bytes, checksum: 0473839f89cd4764137c8cf282af6c0d (MD5) Previous issue date: 2014-06-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Materials or coatings for tools are of primary importance for industrial development. This work proposes the development of tools materials through two routes, one of them using cermets based Fe-NbC as a raw material and the other through thermochemical treatments in steel tool substrates. The specific objectives were planning the processing, manufacture and analyze of Fe-NbC cermets; and to develop a coating composed by B, Nb and C by diffusion thermoreactive in solid-state in M2 high speed steel substrates. There are some studies, even applications of cermets using iron as a matrix, such as cermets with TiC or Ti (C, N) carbides. The Brazilian Society of Mining and Metallurgy (Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração - CBMM) produced the Fe-NbC cermets with different contents of Al and other elements added during the obtaining of cermets. In this work thermal analyzes and calculations of phases equilibrium were performed through ThermoCalc® software to study the thermal behavior of these materials. Also, C and Fe were added to these materials and consolidations by conventional powder metallurgy and by Field Assisted Hot Pressing (FAHP). The results showed that these cermets had a temperature of formation of liquid phase around 1200o C. The Fe and C addition resulted in the disappearance of undesirable phases. The cermet FeNbC5Al exhibited higher hardness with or without additions, 820 HV10 without additions elements and after consolidation by FAHP and annealing. For the development of surface coatings, multicomponent boriding with Nb treatments were performed on substrates of M2; treatments in stages, with diffusion of Nb and B separately; and simultaneous treatments, with diffusion of Nb and B at the same time. Treatments were carried out by the thermoreactive diffusion method on solid-state; calculations were made by ThermoCalc® to estimate the pack composition and treatment temperature. The results showed that by the treatment performed in stages, a coating formed by NbB and NbC phase with hardness 2300 HV was obtained. The wear volume of the material showed high dispersion of results, which can be improved by producing a more homogeneous niobized layer; a suggestion to obtain that layer is using a substrate with a small addition of alloying elements or niobizing in liquid bath. / O interesse por materiais ou recobrimentos para ferramentas é de suma importância para o desenvolvimento industrial. Este trabalho propõe o desenvolvimento de ferramentas através de duas rotas, uma utilizando como matéria prima cermets a base de Fe-NbC e outra por meio de tratamentos termoquímicos em substratos de aço ferramenta. Os objetivos específicos foram planejar o processamento, fabricar e analisar cermets Fe-NbC; e desenvolver um recobrimento a base de B, Nb e C por difusão termorreativa em meio sólido, em substratos de aço rápido M2. Há alguns estudos, e até mesmo aplicações de cermets que utilizam ferro como matriz, como os cermets com carbonetos de TiC ou Ti(C,N). A Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM) produziu os cermets Fe-NbC com diferentes teores de Al, bem como outros elementos, adicionados durante a obtenção dos cermets. Neste trabalho realizaram-se análises térmicas e cálculos de equilíbrio de fases através do software ThermoCalc® para estudar o comportamento térmico destes materiais. Também se fizeram adições de C e Fe a esses materiais e consolidações por metalurgia do pó convencional e por compactação a quente assistida por campo (FAHP). Os resultados mostraram que esses cermets apresentaram uma temperatura de formação de fase líquida em torno de 1200o C. A adição de C e Fe resultou no desaparecimento de fases indesejáveis. O cermet FeNbC5Al exibiu maior dureza com ou sem adições, 820 HV10 sem adição de elementos e após consolidação assistida por campo e recozimento. Para desenvolvimento dos recobrimentos de superfície, realizaram-se tratamentos de boretação multicomponente com Nb sobre substratos de M2; tratamentos em etapas, com difusão de B e Nb separadamente; e tratamentos simultâneos, com difusão de B e Nb ao mesmo tempo. Realizaram-se os tratamentos pelo método de difusão termorreativa em meio sólido, se fizeram cálculos por ThermoCalc® para a estimativa da composição da mistura e temperatura de tratamento. Os resultados mostraram que através do tratamento em etapas, se obteve um recobrimento formado por fases de NbB e NbC com dureza de 2300 HV. O volume de material removido desse material apresentou alta dispersão de resultados, o que pode ser melhorado através da produção de uma camada niobizada mais homogênea; uma sugestão para obtenção de uma camada mais homogênea é através da utilização de um substrato com pouca adição de elementos de liga ou da realização de niobização em banho líquido.

A superliga policristalina à base de níquel MAR-M247 foi desenvolvida na década de 70. Sua ótima composição, estabilidade microestrutural, excelente resistência à fluência e à oxidação e boa resistência à corrosão a quente faz dessa superliga uma das mais utilizadas em rotores durante os últimos 20 anos. Os objetivos do presente trabalho são a produção e caracterização microestrutural e mecânica de rotores da superliga MARM247 (10% peso Co, 10W, 8.25Cr, 5.5Al, 3Ta, 1.5Hf, 1Ti, 0.7Mo, 0.15C, 0.05Zr, 0.015B, Ni balanço). Os rotores foram obtidos pela técnica de microfusão por cera perdida na empresa Açotécnica S.A. (Jandira/SP) em diferentes temperaturas de vazamento e isolamento do molde cerâmico. Os materiais foram analisados por microscopia ótica e eletrônica de varredura (MEV/EDS), análise térmica diferencial (DTA), macro/microdureza e ensaios de tração convencional a 25oC e a 760oC. Além disso, os materiais passaram por tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento em diferentes temperaturas e tempos a fim de avaliar as mudanças microestruturais. Com a ajuda do software de cálculo termodinâmico Thermocalc foram feitas simulações das relações de fases utilizando a composição média da superliga MAR-M247. Os resultados permitiram obter uma condição de processamento (temperatura de vazamento e condição de isolamento) com maior quantidade de peças sem defeitos. Além disso, os experimentos permitiram definir uma condição ideal para o tratamento térmico de solubilização da superliga MAR-M247. / The polycrystalline nickel-based superalloy MAR-M247 was developed in the 1970s. Its optimal alloy composition, microstructural stability, excellent resistance to creep and oxidation and good resistance to hot corrosion make the MAR-M247 superalloy one of the alloys widely used in turbine rotors during the last 20 years. The aims of the present work are the production and the microstructural and mechanical characterization of rotors made of MAR-M247 superalloy (10 wt. % Co, 10W, 8.25Cr, 5.5Al, 3Ta, 1.5Hf, 1Ti, 0.7Mo, 0.15C, 0.05Zr, 0.015B, Ni balance). The rotors were produced by using the lost-wax technique at different pouring temperatures and isolation of the shell mold at the Açotécnica S.A. company (Jandira/SP). The materials were analyzed by optical and scanning electron microscopy (SEM/EDS), differential thermal analysis (DTA), macro/microhardness and tensile tests at 25oC and 760oC. Besides, the materials were submitted to solution and ageing treatments at different temperatures and times in order to evaluate de microstructural changes. With the aid of the thermodynamic calculation software Thermocalc, simulations of phase relations were made using the average composition of the MAR-M247 superalloy. The results allowed to obtain a processing condition (pouring temperature and isolation condition) with larger amount of rotors without defects. Moreover, the experiments allowed to define an ideal solution heat treatment condition of MAR-M247 superalloy.

This geothermobarometric investigation of St Persholmen, Utö, in the south central part of Sweden presents an attempt at determining the metamorphic conditions of this important part of the Svecofennian province. Belonging to the geology of the Bergslagen area, Utö historically represent part of Sweden’s vast ore resources with concentrations of iron, copper and sulfides. Rock types from this area are around 1.91-1.89 Ga old (Stephens et al. 2009) and as such Paleoproterozoic in age. The rocks on Utö are considered representative of Bergslagen and record the closing of an ocean starting with subduction followed by volcanic episodes and orogeny (Talbot 2008). The bedrock we observe at Persholmen is thought to represent the remains of the aforementioned orogeny where greywackes from the oceanic stage have been preserved at the base of the mountain range (Stålhös 1982). The two rock types of interest at Persholmen which have been evaluated in this study are 1) normal greywackes and 2) greywackes which have been migmatised either because of the influence of fluids, reworking in an accretionary prism or melted at the base of a mountain range. In this project the area of study has been mapped and samples have been retrieved in order to distinguish the mineralogy and metamorphic history of the bedrock. After petrographic analysis I have determined mineral chemistry by the use of a SEM (Scanning Electron Microscope). These chemical data have then been entered into the computer programs AX and THERMOCALC for determination of temperature and pressure. For the normal/migmatised greywackes a temperature of 538 ±36/756±133°C and a pressure of 3.1±1.3/3.8±3.2 kbars respectively have been estimated. Two generations of muscovite provide evidence of fluid-rock interactions and at the north coast of Persholmen the occurrence of sillimanite indicates a high grade of metamorphism.

This thesis attempts to interpret the metamorphic condition and fluid composition experienced by metacarbonates on Utö, located in the south-eastern parts of the Stockholm archipelago. Utö is a part of the Svecofennian domain, and the area Bergslagen, that has hosted several mines over the last millennia. The bedrock in this area has been dated by the U-Pb technique to 1.90-1.87 Ga, placing it in the Paleoproterozoic era (Allen et al. 1996, Lundström et al. 1998). The rocks, of the studied area on the island of Utö, are mainly metacarbonates with a varying purity and thin layers of volcanic ash. These rocks become more felsic towards the north-western coast as the layers of felsic ash become more dominant. To determine the P-T-XCO2 of metamorphism, metacarbonates were examined, in the field, in thin sections and mineral chemistry was determined by SEM analysis. Three samples were collected along a 1km transect, along which the assemblage calcite + dolomite + quartz + tremolite + diopside was observed. Petrographic and SEM analysis were performed to gather chemical data from coexisting calcite and dolomite in order to calculate temperature using the calcite-dolomite geothermometer. Chemical data from the SEM analysis were also run with AX and THERMOCALC together with pressure data received from a study by Engström (2011) of the adjacent island, Persholmen, to generate a T- XCO2 diagram. Pressure was estimated to 3.1 +/- 1.3 kbars, temperature calculated to 442°C 30°C and XCO2 to range from 0,00067-0,0038 with the standard deviation taken in to account. These results record equilibration with a CO2-bearing hydrous fluid at greenschist facies conditions. / Metamorphic map of Sweden