Orientador: Valdir Alves Guimarães / Banca: Ana Paula Rosifini Alves Claro / Banca: Marcelino Nascimento / Banca: Carlos de Moura Neto / Banca: Wanderson Santana da Silva / Resumo: Materiais utilizados em tubulações petrolíferas são altamente suscetíveis a mudanças estruturais quando expostos em meio ambiente hostil e em baixas temperaturas. Para entender melhor o comportamento de tenacidade de fratura nos aços API 5l X70 e API 5L X80 conhecidos como aços microligados de Alta Resistência e Baixa Liga (ARBL), é proposta a avaliação da tenacidade à fratura verificando o conceito da curva mestra do método convencional da norma ASTM E1921-05. Esta metodologia usa o conceito da dependência da temperatura universal da tenacidade à fratura na região de transição dúctil para frágil, assim chamado de curva mestra. A metodologia sugere que pode ser aplicável em aços ferríticos CCC, incluindo aços martensíticos-ferríticos temperados. Neste trabalho, as amostras foram submetidas a tratamentos térmicos com o intuito de alterar a microestrutura e as propriedades mecânicas. Foram aplicados ensaios Charpy, tração, tenacidade à fratura e medições de dureza. As amostras foram testadas em várias temperaturas na região de transição para permitir a aplicação do procedimento da análise da curva mestra e a estatística de Weibull, mediante a norma ASTM E1921. Foram realizadas análises em microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura para avaliar as mudanças microestruturais e as superfícies de fratura, respectivamente. Os resultados dos aços API 5L X70 e API 5L X80 ensaiados mostraram uma ampla variedade de dados com características relevantes e dispersas. Com respeito ao valor de 100 MPa√m de tenacidade, o aço API X80 mostra melhor desempenho e confiabilidade do que o aço API X70. Ambos os aços mostraram fratura frágil com mecanismos de clivagem e uma microestrutura predominante de ferrita bainítica / Abstract: Materials used in oil pipelines are highly susceptible to structural changes when exposed to a hostile environment and at low temperature. For better understanding the behavior of the fracture toughness in the API 5L X70 and X80 steels, both known as high strength and low alloy (HSLA) micro-alloys steels, the fracture toughness assessment checking the master curve concept of the conventional ASTM E1921-05 standard was proposed. This methodology uses the universal dependence temperature concept of fracture toughness in brittle to ductile transition region, so-called master curve. The methodology suggests that it may be applicable in CCC ferritic steels, including hardened martensitic-ferritic steels. In this work the samples were submitted to heat treatments, in order to change their microstructures and mechanical properties. Charpy impact test, tensile test, fracture toughness and hardness measurements were applied. The samples were tested at various temperatures on the transition region to allow the master curve analysis application and the Weibull statistics by using the ASTM E1921 standard. Analysis in optical microscope and scanning electron microscope were done in order to assess the fracture surface changes and their microstructures. Both results of the API 5L X70 and 80X steels tested showed a wide range of data with relevant characteristics and scattering. According to a 100 MPa√m toughness, the API X80 steel showed better performance and reliability than the API X70 steel. Both steels showed brittle fracture with cleavage mechanisms and a ferritebainite microstructure predominant / Doutor

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T03:18:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T22:56:31Z : No. of bitstreams: 1 138755.pdf: 10803259 bytes, checksum: 995401a44dadcffa26eb6bf5fd45724b (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T22:31:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294986.pdf: 2679609 bytes, checksum: b14be9aa872a7efc9fddaf2dda4b0a4a (MD5) / As ligas com memória de forma são definidas como uma distinta classe de materiais inteligentes que apresentam duas propriedades únicas: o efeito de memória de forma (EMF) e a superelasticidade. Estas propriedades são atribuídas à transformação de fase que as ligas de memória de forma apresentam em conseqüência da variação da temperatura (EMF) ou aplicação de tensão (superelasticidade). As temperaturas nas quais ocorrem as transformações de fase são parâmetros importantes para as condições de contorno no qual o material será aplicado, apresentando propriedades diferentes para cada fase. O NiTi é o material mais comumente estudado dentre as ligas de memória de forma. De acordo com literatura publicada, o EMF e a superelasticidade podem ser manipuladas por meio da deformação a frio, tratamento térmico ou a combinação de ambos. Dentre os parâmetros do processo de tratamento térmico do NiTi, o tempo é uma variável que exerce forte influência nas propriedades do material tratado. As temperaturas de transformação podem ser capturadas por diferentes técnicas de caracterização. Neste trabalho foi verificada a influência do tempo de tratamento térmico na temperatura final de transformação austenítica (Af) de fios de NiTi conformados a frio. Amostras, na forma de fios fornecidos no estado encruado, foram tratadas termicamente durante patamares de tempo de 20, 30 e 60 minutos a uma temperatura de 500°C. Para fins de comparação, também foram utilizadas amostras não tratadas. Após os tratamentos, o material foi caracterizado mecanicamente via ensaios de carregamento e descarregamento. Foram realizadas análises térmicas por meio de ensaios de calorimetria diferencial exploratória (DSC) e análises dinâmico-mecânica (DMA), com o objetivo principal de caracterizar as temperaturas finais de transformação austenítica. Verificou-se, por meio dos resultados obtidos nos ensaios mecânicos, que as amostras sem tratamento não apresentaram patamares de tensão, diferenciando-se das amostras tratadas. À medida que se aumenta o tempo de tratamento ocorre a redução das tensões de patamares e o aumento da deformação residual. Nas amostras tratadas com 30 e 60 minutos ficou evidenciada a presença da fase R, verificada no ensaio de DSC e de carregamento e descarregamento. Os resultados obtidos por meio dos ensaios de DSC e DMA permitiram identificar que a intensidade da transformação de fase aumenta com o tempo de tratamento, devido à liberação da martensita ancorada na estrutura, aumentando a quantidade de material sujeito à transformação. As tensões aplicadas nas amostras de DMA provocaram um aumento da Af quando comparada com os resultados obtidos nos ensaios de DSC. O tempo de tratamento térmico modifica o comportamento mecânico e a temperatura final de transformação austenítica de fios de NiTi conformados a frio. Estas modificações estão associadas a fenômenos de restauração da estrutura encruada e precipitação de compostos intermetálicos. Alteração do tempo de tratamento pode acarretar em alterações no desempenho e características de componentes fabricados a partir desse material, permitindo a otimização das propriedades para adequação ao uso pretendido.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-26T02:22:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T20:44:43Z : No. of bitstreams: 1 299907.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / A adição de baixos teores de boro nos aços baixo e médio carbono apresenta a característica de aumentar a temperabilidade por atuar na redução da energia livre nos contornos de grão austenítico devido à segregação de átomos de boro nos contornos, reduzindo a formação de ferrita pró-eutetóide. A composição química, a temperatura de austenitização, temperatura de revenido e a velocidade de resfriamento influenciam consideravelmente no efeito do boro no aumento da temperabilidade. O tratamento térmico de têmpera de componentes fabricados em aço ao boro possui alguns fatores que influenciam na escolha das temperaturas de austenitização. Dentre estes fatores há a necessidade de se obter a microestrutura martensítica através de temperaturas que minimizem a degradação do forno de tratamento térmico. Os objetivos desta tese foram estudar o efeito da temperatura de austenitização na precipitação de carbonetos/borocarbonetos e nas propriedades mecânicas dos aços ao boro PL22 e 15BCr30 após têmpera e revenido e a correlação entre as microestruturas obtidas, propriedades mecânicas e temperabilidade. Para avaliar o efeito da temperatura de austenitização e a solubilização do boro foram utilizadas três temperaturas, uma a comumente utilizada na indústria (870ºC - pouco acima da linha Ac3), uma temperatura um pouco acima da temperatura usual (1050ºC) e outra bastante acima (1200ºC). Observou-se inicialmente que o tamanho de grão austenítico aumenta com a temperatura de austenitização após têmpera e revenido. As análises de microestrutura mostraram que a maior porcentagem de martensita foi obtida com a temperatura de austenitização de 1050ºC, devido à redução da energia livre nos contornos de grão austenítico que reduz a nucleação de ferrita. Na temperatura de austenitização de 870ºC a menor quantidade de martensita foi atribuída à baixa porcentagem de boro em solução e a 1200ºC à maior segregação de não-equilíbrio de boro nos contornos de grão, indicada pela precipitação de borocarbonetos. Nas análises realizadas por microscopia eletrônica de transmissão foi observado a presença de borocarbonetos Fe23(C,B)6 em todas as condições de austenitização, tanto na matriz, quanto nos contornos de grão, porém uma menor quantidade para a austenitização à 1050ºC, proporcionando um melhor efeito do boro no aumento da temperabilidade para esta condição. Finalmente, foram comparados os resultados das propriedades mecânicas com a microestrutura encontrada nos dois aços ao boro. Os resultados mostraram boa concordância entre os valores obtidos nos ensaios e as porcentagens de martensita e a presença de borocarbonetos. Os limites de escoamento e resistência obtidos a partir da austenitização a 1050ºC apresentaram os maiores valores devido ao maior percentual de martensita que está relacionado à menor segregação total de boro nesta condição.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T04:39:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As ligas de ferro fundido branco de alto cromo (estipuladas pela norma ASTM A532) são amplamente fabricadas e utilizadas pelas indústrias catarinenses, o que tem motivado a sua pesquisa durante os últimos anos na UFSC. Os estudos tem como foco principal a otimização do tratamento térmico e da resistência ao desgaste, assim como a análise microestrutural das ligas empregadas na fabricação de rolos de moinhos de carvão. Os rolos dos moinhos tradicionalmente são fabricados da liga II D da norma ASTM A532 (20% Cr), porque este material apresenta uma boa resistência ao desgaste. Porém, existem evidências que apontam que ao diminuir o teor de cromo para 16% (classe II B da norma ASTM A532) e otimizar termicamente a liga a resistência ao desgaste pode aumentar, sendo este o ponto de partida desta tese. A resistência ao desgaste da liga II B no presente trabalho foi estudada em escala laboratorial (ensaio de desgaste segundo norma ASTM G65) e industrial (protótipos testados em moinho rolo sobre pista). Em laboratório a liga II B otimizada termicamente, obteve melhor dureza (HV 120), microdureza (0,05 HV) e resistência ao desgaste em comparação a liga II D. Este resultado alavancou a fabricação e os testes em escala industrial de três rolos (a massa de cada rolo foi de 1,5 ton). Um dos rolos foi fabricado na liga II D e os outros dois na liga II B. Os rolos foram instalados no moinho e testados por um período de 30 meses. Os resultados foram aparentemente contraditórios, já que os rolos II B tiveram uma resistência ao desgaste de 81% da resistência do rolo II D, sendo isto uma conseqüência dos rolos II B apresentarem durezas e microdurezas inferiores às obtidas pelo rolo II D, resultado inverso ao obtido em laboratório. Este resultado mostrou que tanto em escala laboratorial como industrial, a dureza e proporcional à resistência ao desgaste, e que o ensaio roda sobre borracha reproduz os micromecanismos de desgaste do moinho. Para realizar a passagem da escala laboratorial para a escala industrial durante a pesquisa, se analisou a influência da microestrutura (Microscópio ótico e eletrônico, EDX, programa Imago, espectofotômetro de emissão ótica), da tenacidade ao impacto (Charpy sem entalhe) e da corrosão (ensaio potenciodinâmico) na resistência ao desgaste das ligas II B e II D. / The alloys of high chromium white cast iron (stipulated by the standard ASTM A532) are widely manufactured and used by industries in Santa Catarina, which has spurred on research about them at UFSC during the last few years. The studies focus mainly on optimizing the thermal treatment and wear resistance, as well as the microstructural analysis of the alloys used for manufacturing coal mill rollers. The rollers of the mills are traditionally made of alloy II D from the standard ASTM A532 (20% Cr), because this material shows good wear resistance. However, there is evidence to suggest that by reducing the chromium content to 16% (class II B of the ASTM A532 standard) and thermally optimizing the alloy, wear resistance can increase, this being the starting point for this thesis. The wear resistance of alloy II B in this work was studied on a laboratory scale (wear tests according to the ASTM G65 standard) and industrial scale (prototypes tested on a mill roller on tracks). In the laboratory, the thermally optimized alloy II B had better hardness (HV 120), microhardness (HV 0.05) and wear resistance compared to alloy II D. This result leveraged the manufacturing and industrial-scale tests of three rollers (the mass of each roller was 1.5 tons). One of the rollers was manufactured with the alloy II D and the other two with the alloy II B. The rollers were installed in the mill and tested for a period of 30 months. The results were apparently contradictory, since the rollers II B had a wear resistance of 81% of the resistance of the roller II D, this being a consequence of the rollers II B having hardnesses and microhardnesses lower than those obtained by roller II D, the opposite result to that obtained in the laboratory. This result showed that both on the laboratory and industrial scale, hardness is proportional to wear resistance, and that the rubber wheel test reproduces the wear micromechanisms of the mill. In order to make the transition from laboratory scale to industrial scale during the research, we analyzed the influence of the microstructure (optical and electron microscopy, EDX, Imago program, optical emission spectrophotometer), impact strength (Charpy unnotched) and corrosion (potentiodynamic test) on the wear resistance of alloys II B and II D.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T23:59:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:46:58Z : No. of bitstreams: 1 141759.pdf: 20021427 bytes, checksum: 9ba4851551575470b326e981778a5505 (MD5)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-29Bitstream added on 2014-06-13T20:27:51Z : No. of bitstreams: 1 000732465.pdf: 4760737 bytes, checksum: 7ffde63436c075a407c32fae439adf89 (MD5) / Este trabalho realizoua caracterização mecânica e a análise microestrutural por tríplice ataque do aço de ultra-alta resistência AISI4350,que possui médio teorde carbono ebaixa liga, e correlacionou os aspectos microestruturais com as propriedades mecânicas alcançadas. Estaanálise é fundamental para secompreenderquais das estruturas obtidasapresenta uma melhor relação de correspondência entre resistência e ductilidade/tenacidade. Destinado a aplicações aeronáuticas,este aço,após tratamentostérmicos específicos, possui umamicroestrutura complexa que podeser composta pordiferentes fraçõesvolumétricas das fases, como: ferrita, bainita, martensita, além de austenita retida. Noprocedimento experimental, uma barracilíndrica do aço AISI 4350 foiusinada por eletro-erosão a fio, ondeforam obtidos CDP’s planos, queforam submetidos aos diferentes tratamentos térmicos para formação de microestruturasmultifásicasdiversificadas. Posteriormente, foifeita a caracterização mecânica através deensaios de tração e dedurezae a análisemicroestrutural foi realizada pelouso da técnica de tríplice ataque, associada à microscopia óptica, e também por MEV. A técnicade tríplice ataque é considerada uma ferramenta valiosa por revelar e permitir quantificar todas as fases presentes, esta faz uso dos reagentes: nital 2%, solução aquosa de metabissulfito de sódio 10%e o reagente LePera. A análise das informações geradas, tornou possível avaliar a relação de correspondência entre os tratamentos térmicos aplicados, as microestruturas formadas e as propriedades mecânicas alcançadas. Observou-se que a fase martensítica tem grande contribuição para a elevação da resistência, com destaque para a estrutura bifásica ferrítica-martensítica, porém reduz a ductilidade. Os tratamentos isotérmicos para a formação de bainita (superior ou inferior)... / This work conducted to characterize mechanicalandmicrostructural analysis by triple chemical etching techniqueof the steel ultra-high strength AISI 4350, whichhas medium-carbon and low-alloy and microstructuralaspects correlated with the mechanicalproperties achieved. This analysis is essential to understandthe structures obtained which shows a better relation correspondence between strength andductility /toughness.Intended foraeronautical applications, this steelafter specific heat treatment has a complex microstructure which can becomposed of different volume fractionsof the phases, as ferrite, bainite, martensite, andretainedaustenite. Experimental procedure in an cylindrical bar of AISI 4350 steel was machined by wire electro-erosion, which were obtained CDP's plans, whichwere subjected to different heat treatmentsto form diversemultiphase microstructures.Later, was characterizedbymechanical tensile and hardness and microstructuralanalysis was performed by using triple chemical etchingtechnique,associatedwith opticalmicroscopy and alsobySEM.The triple chemical etchingtechnique isconsidered avaluable tool for revealing and quantifying allow all phases present, it makes use of reagents: nital 2%, aqueous solution of 10% sodium metabisulfite and LePera reagent. The analysis of the information generated, made it possible to evaluate the correspondence relation between the heat treatment applied, the formed microstructures and mechanical properties achieved. It was observed that the martensitic phase has great contribution to the rise of resistance, in particular the two-phase ferritic-martensitic structure, but reduces ductility. The isothermal treatments for the formation of bainite (upper or lower), with or without the presence of ferrrite, proved most advantageous in achieving high levels of resistance while maintaining a good level of ductility

Orientador: Prof. Dr. Silvio Brunatto / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 22/02/2016 / Inclui referências : f. 86-89 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: Nitretos e carbonetos dos materiais de transição dos grupos IV, V e VI usualmente apresentam características físico-químicas de interesse como resistência mecânica e elevada dureza, resistência ao desgaste e à corrosão e excelente estabilidade térmica. Devido à estas propriedades, esses materiais são potenciais candidatos para ser modificados através de tratamentos superficiais termoquímicos. Diversas técnicas para obtenção de carbonetos de nióbio têm sido desenvolvidas, porém não existem resultados apresentados na literatura da sua obtenção através do processo de cementação assistida por plasma. Este trabalho teve como objetivo desenvolver o processo de cementação de nióbio por plasma, com o intuito de aumentar a sua dureza superficial, através da difusão de carbono. Para tanto, amostras de nióbio puro foram submetidas ao tratamento de cementação por plasma utilizando uma fonte de potência de corrente continua pulsada de onda quadrada de 4,16 kHz. As amostras foram preparadas a partir de barras de nióbio com 98,9% de pureza, com 90% de redução na laminação a frio, e que posteriormente foram submetidas ao tratamento de recozimento de recristalização em forno de alto vácuo, em pressão de 1,33 Pa (10-3 Torr) e temperatura de 1000 ºC, durante 60 minutos. Na condição recristalizada, as amostras foram cortadas nas dimensões 10 x 10 x 4 mm3. O presente trabalho foi desenvolvido em duas etapas: i) realização do estudo preliminar do desenvolvimento do processo de cementação de nióbio por plasma onde se obteve as condições necessárias para a realização dos estudos apresentados, apresentados no anexo do trabalho e ii) o estudo da influência da temperatura e do conteúdo de CH4 na mistura gasosa. Os tratamentos de cementação foram realizados em temperaturas na faixa de 800 a 1100 °C e mistura gasosa composta de (80% Ar + 20% H2) e variação em volume do % de CH4 em 0,25, 0,5 e 1%, sob um fluxo de 300 sccm e pressão de 9 Torr, em uma tensão de pico de 680 V e um período de 240 ?s. O aquecimento das amostras foi realizado por bombardeamento pelas espécies rápidas do plasma. Após os tratamentos, as amostras foram caracterizadas por difratometria de raios X, microscopia eletrônica de varredura, ensaios de nanoindentação (dureza e resistência ao risco) e rugosidade 2D e 3D. De forma comparativa ao substrato de nióbio não-tratado, houve um aumento significativo da dureza da superfície cementada, sendo que os valores obtidos por nanoindentação foram da ordem de 21 GPa e o módulo de elasticidade correspondeu a 500 GPa, devido à presença das fases de carboneto de nióbio na superfície cementada. / Abstract: Nitrides and carbides of transition metals of groups IV, V and VI usually show physical-chemical characteristics of interest in mechanical field as high hardness, good abrasion wear resistance, corrosion resistance and excellent thermal stability. Due to it, these materials are good candidates to have their surfaces altered by thermochemical treatments. Several techniques for obtaining niobium carbides have been developed, however, too little or nothing has been met on plasma carburizing of niobium in specialized literature. The main goal was to develop a process of niobium carburizing, increasing in this way its hardness through the diffusion of carbon. In order to do that, plasma carburizing was obtained by using a dc square wave pulsed power supply of 4.16 kHz. Samples of 10 x 10 x 4 mm3 dimensions were cut from 90% reduction cold rolled 98.9% purity niobium bar, which was previously subjected to a recrystallization annealing treatment carried out at 1000 °C, for 60 minutes, in vacuum furnace at 1.33 Pa (10-3 Torr). The present work was developed in two steps: i) in the initial preliminary stage it was obtained the necessary conditions for development of the process of niobium plasma carburizing (the results are presented in annex), and ii) the study of the influence of the temperature and content of CH4 in the gas mixture. The carburizing process was performed in temperatures varying from 800 to 1100 ºC, using a 80% Ar + 20% H2 (-based) gas mixture, varying the vol. % CH4 content for 0.25, 0.50 and 1.00, under a flow of 300 sccm, pressure of 9 Torr, using 680 V voltage, and a period of 240 ?s. The sample heating in the plasma treatment was achieved by the plasma species bombardment. After treatment, the samples were characterized by xray diffractometry, scanning electron microscopy, 2D and 3D laser interferometry, and nanoindentation techniques (hardness and scratch). Comparing with the non-treated niobium substrate, it was a significant increase in hardness of the carburizing surface, with values of about 21 GPa and elastic modulus of 500GPa, this effect mainly due to the presence of the niobium carbides phases on the carburized surface.

Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Cristina de Carvalho Ares Elisei / Banca: André Luis Moreira de Carvalho / Resumo: Na exploração e produção de petróleo e gás existe uma demanda crescente por aços especiais e de alta resistência. Com os campos mais fáceis e de melhor relação custo benefício já em produção, as empresas estão se movendo para exploração e produção de áreas não convencionais. O aumento da perfuração nessas áreas críticas traz um impacto direto no consumo de produtos de alta tecnologia, como tubulações fabricadas com aços de alta resistência. Para obtenção de aços de alta resistência, o mercado tem investido no desenvolvimento de aços, com progresso considerável nos processamentos térmicos e termomecânicos. Neste contexto, a martensita revenida, obtida através de têmpera e revenimento, representa uma alternativa importante, tendo em vista que esta estrutura pode aumentar a resistência, mantendo um bom nível de tenacidade. Os aços ligados ao boro são de baixo custo, boa temperabilidade e baixa dureza do material na condição após laminado, o que facilita sua conformação, e o torna um boa opção para fabricação de tubos. Com o tratamento térmico de têmpera e revenimento, há a possibilidade de obtenção de distintas propriedades mecânicas em função da variação das temperaturas de revenimento. Neste projeto, objetivou-se otimizar os parâmetros de tratamento térmico (têmpera e revenimento), para obtenção de uma microestrutura martensítica revenida, a partir de um aço de baixo carbono ligado ao boro utilizado na fabricação de tubos. Foram realizadas caracterizações mecânicas e microestruturais do material tratado termicamente em distintas faixas de temperatura. O material apresentou alta temperabilidade após têmpera, e foi possível verificar a mudança das propriedades em função das distintas temperaturas de revenimento. As características microestruturais e mecânicas (resistência à tração, limite de escoamento e ductilidade) são apresentadas neste trabalho. / Abstract: The exploration and production of oil and gas has increased its demand for special steels and high resistance steels. With the easiest, most cost-effective fields already in production, oil companies are now moving to non-traditional areas and fields that are more difficult to develop. Increased drilling in those critical environments will have a direct impact in the consumption of high-steel grade tubulars. In oder to attend this demand, the market has invested in R&D of high resistance steels, focusing on heat treatment and thermomechanical processes. In this sense, tempered martensite microstructure represents a good steel design alternative, since that microstructure can increase steel resistance maintaining its toughness properties. Boron bearing steels are low cost, have excellent hardenability and low hardness on the as-rolled condition, which makes it a good alternative for pipe manufacturing. This characteristic has put the tempered martensite as one of the microstructures with high potential in terms of utilization for pipe manufacturing. The quench and tempering heat treatments gives the possibility of obtaining different mechanical properties as a result of changes in the tempering temperatures. This project aimed to optimize quench and tempering heat treatment processes in order to obtain tempered martensite microstructures utilizing a boron microalloyed steel. The material presented high hardenability after quenching and it was verified mechanical properties changes after tempering at different temperatures. The microstructural characteristics and mechanical properties (tensile strength, yield strength and ductility) are presented in this work. / Mestre

Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Herman Jacobus Cornelis Voorwlad / Banca: Antonio Jorge Abdalla / Resumo: Foram caracterizados os comportamentos eletroquímicos e avaliadas as resistências à corrosão das ligas aeronáuticas 2024-T351 e 7050-T7451 em soluções aquosas de cloreto contendo cromato, molibdato e tungstato. Foram realizados ensaios de corrosão não-eletroquímicos de imersão prolongada acompanhados de análise metalográfica de superfície por microscopia óptica e identificação dos produtos de corrosão por difratometria de raios-X. A análise quantitativa de superfícies das ligas após a imersão, indica que os pites formados têm áreas médias similares. Os pites são mais largos do que profundos e de geometria, predominantemente, cônica ou quase-cônica e irregular. Em todos os produtos de corrosão de cada liga foi encontrado hidróxido de alumínio, em suas diferentes formas cristalinas. Medidas de perda de dureza, como uma conseqüência da deterioração superficial, também foram determinadas. Além disso, ensaios eletroquímicos como medidas de potencial em circuito aberto, curvas de polarização e voltametria cíclica complementaram este estudo. Em meio aerado os resultados obtidos mediante medidas eletroquímicas são consistentes com aqueles obtidos nos ensaios de imersão, em particular o efeito do CrO42- e do MoO42-. O WO42- mostrou-se agressivo em períodos prolongados de imersão. Apesar dos ensaios revelarem uma redução parcial de MoO42- em ambas as ligas, o efeito desse oxi-ânion parece ser diferente sobre cada liga. Em meio desaerado as ligas apresentam passivação em todos os eletrólitos. A adição dos oxi-ânions não modificou significativamente o potencial de pite para a liga 7050, enquanto que para a liga 2024 ele foi deslocado levemente para valores mais positivos. / Abstract: It has been characterized the electrochemical behavior and evaluated the 2024-T351 and 7050-T7451 aircraft alloys corrosion resistance in chloride aqueous solutions containing chromate, molybdate and tungstate. It has been carried out non-electrochemical long immersion corrosion testings accompanied by surface metalography analysis achieved by light microscopy and corrosion products identification by X-ray difratometry. Surfaces quantitative analysis upon the alloys after immersion, indicates that formed pits have similar average area. Pits are widther than deeper and own predominantly a conical or quasi-conical and irregular geometry. In all corrosion products of each alloy it has been found aluminum hydroxide in its different crystalline ways. Hardness loss measurements have also been determined. In addition, electrochemical testings such as open circuit potential measures, polarization curves and cyclical voltammetry have completed this study. In aerated means the obtained results before electrochemical mesurements are similar to those obtained in the immersion tests, in particular CrO42- and MoO42- effects. WO42- has been found to be aggressive in very long immersion period. Though tests display a MoO42- partial reduction in both alloys, this oxi-anion effect seems to be different upon each alloy. In de-aerated means alloys present passivation in all eletrolytes. Oxi-anion addition has not changed significantly pit potential for 7050 alloy, while for 2024 alloy it has been dislocated, slightly, for more positive values. / Mestre