Orientador: Antonio Jorge Abdalla / Co-orientador: Tomaz Manabu Hashimoto / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Banca: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Cristina de carvalho Ares Elisei / Resumo: 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)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: 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 / Doutor

Orientador: Fernando de Azevedo Silva / Coorientador: Davi Neves / Banca: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: Os aços avançados de alta resistência são de importância na indústria moderna da mobilidade. Na indústria automobilística, por exemplo, é previsto que o uso destes materiais cresça de maneira acentuada nos próximos anos. Algumas características destes materiais podem ser melhoradas por meio de tratamento térmico, seja ele em toda a extensão do produto ou em partes específicas para as quais se deseja um dado comportamento mecânico. Neste trabalho se propôs a investigação inicial do efeito de um tratamento térmico local por radiação laser, uma forma controlada de adição de energia, nas propriedades mecânicas e na microestrutura de dois destes materiais. Os materiais estudados foram os aços dual phase (DP 600) e o transformed induced plasticity (TRIP 750), e a contribuição pretendida aqui foi prover informações sobre a interação entre a radiação laser e os materiais de estudo, dentro de determinados parâmetros de processamento térmico. Para a caracterização dos materiais, conforme recebidos e após os tratamentos térmicos a laser propostos, foram realizados ensaios metalográficos, de difratometria de raios-X, de dureza e de tração. Verificou-se que, para a faixa de parâmetros de processo experimentada, houve mudanças significativas nas características dos materiais estudados, notadamente um aumento na dureza superficial, alcançando valores correspondentes ao dobro dos relativos aos materiais sem tratamento, nos limites de escoamento, com aumentos de até 15% com relação ao material-base, e de resistência, com aumentos até cerca de 30% com relação ao material-base. Por outro lado, verificou-se uma diminuição no alongamento específico dos materiais, quando submetidos a ensaios de tração, de até 80% com relação aos materiais sem tratamento térmico / Abstract: The advanced high strength steels are of importance in modern mobility industry. In the automotive industry, for example, it is anticipated that the use of such materials will be increased in the near future. Some characteristics of these materials can be improved through heat treatments, considering the entire mass of the product or in specific regions of a part, for which it is necessary a particular mechanical behavior. This work focused on the initial investigation of a local heat treatment by laser radiation, a controlled form of energy addition, in the mechanical properties and microstructure of two of these materials. The studied materials are the dual phase steel (DP 600) and the transformed induced plasticity steel (TRIP 750), and the desired contribution here was to provide information about the interaction between the laser radiation and the studied materials for a given range of thermal processing parameters. To characterize the materials as received and after proposed laser heat treatments, metallographic evaluation, X-ray diffraction, and hardness and tensile tests were performed. It was found that, for the range of process parameters investigated, there were significant changes in the characteristics of the materials, notably an increase in surface hardness, reaching values corresponding to twice of those for materials without treatment, in the yield limits, with increases of up to 15% with respect to the base material, and strength limits, with increases up to about 30% with respect to the base material. On the other hand, there was a decrease in the elongation of materials, when subjected to tensile tests, up to 80% in comparison to materials without heat treatment / Mestre

Orientador: Peterson Luiz Ferrandini / Banca: Carlos Triveño Rios / Banca: Manoel Cleber de S. Alves / Resumo: A atual exigência de qualidade de grandes peças forjadas requeridas pelo mercado nos traz a necessidade de dominar completamente cada etapa do processo de produção das mesmas. O tratamento térmico de homogeneização, processo aplicado a lingotes utilizados na fabricação de cilindros de laminação de tiras a frio, tem como objetivo homogeneizar a microestrutura bruta de solidificação que irá sofrer um processo de conformação mecânica posterior, reduzindo o nível de microssegregações nas regiões interdentriticas da estrutura do lingote. Pode-se quantificar o impacto da temperatura e do tempo deste processo pela análise da microestrutura formada a partir de um resfriamento brusco em amostras retiradas de diferentes regiões do lingote. Este trabalho foi realizado a partir de um lingote de aço do tipo A2, fundido, de comprimento ~2 m e diâmetro ~1 m, a ser forjado e utilizado na fabricação de um cilindro de laminação. Foram retiradas e analisadas amostras da estrutura bruta de solidificação e também de amostras homogeneizadas e temperadas. As amostras foram retiradas na superfície do lingote, no meio raio e na região central; foram aplicados tratamentos térmicos a 1150°C e 1200°C, por 8 h, 16 h e 24 h. Foram utilizadas microscopia ótica e eletrônica de varredura. Como esperado, a estrutura bruta de solidificação apresentou altos níveis de segregação, principalmente na região central do lingote. O tempo de homogeneização de 8 h se mostrou insuficiente a despeito da temperatura utilizada. A temperatura de 1150°C é aceitável para tratamentos de 24 h e a completa homogeneização da estrutura só foi alcançada utilizando-se tratamento a 1200°C. A estrutura bruta de solidificação apresenta uma microestrutura heterogênea, caracterizada pelo aspecto dendritico. A estrutura homogeneizada e temperada apresenta microestrutura ... (Resumo completo, clicar acesso eletronico abaixo) / Abstract: The current requirement for large forgings quality required by the market brings the demand to manage completely each stage of the manufacturing process. The homogenizing heat treatment process applied in ingots used in the manufacture of cold rolling mill rolls aims to homogenize the microstructure of raw solidification that will suffer a subsequent mechanical forming process, reducing the level of microsegregations in interdentrite regions structure of the ingot. We quantified the effect of temperature and time of the process through the analysis of the microstructure formed after a sudden cooling, in samples taken from different regions of the ingot. This task was realized applying an A2 kind of steel, cast, length ~ 2 m, diameter ~ 1 m, to be forged and used in the manufacture of a rolling Mill rolls. Samples of the raw structure solidification and the homogenizations and tempered samples were taken and analyzed .The samples were taken at the ingot surface at the middle radius and the central region; Heat treatments were applied with temperatures between 1150°C and 1200°C through 8 h, 16 h and 24 h. Optical microscopy and scanning electron microscopy were used. As expected, the raw solidification structure showed high levels of segregation, especially in the central region of the ingot. The 8 h proved to be insufficient despite the temperature used. The temperature of 1150 ° C is acceptable for treatment of 24 h and complete homogenization of the structure was only achieved by using treatment at 1200 ° C. The raw structure of solidification has a heterogeneous microstructure, characterized by dendritic appearance. The homogenized and quenched structure resulted in a microstructure composed by austenite, grades of martensite, the solidification carbides and precipitates carbides during heat treatment / Mestre

Resumo: A exigência crescente por melhoria de qualidade, aumento de produtividade e redução de custos tem imposto contínua evolução aos processos de laminação e, consequentemente, aos processos e materiais empregados para a fabricação de cilindros. O desempenho dos cilindros é avaliado basicamente pelo tempo de permanência no laminador durante a operação, pelo consumo específico e pela qualidade superficial dos produtos laminados, todos relacionados a propriedades como resistência mecânica, tenacidade e resistência ao desgaste. Nesse trabalho foram avaliadas as propriedades mecânicas e a resistência ao desgaste abrasivo de um ferro fundido branco multicomponente empregado na fabricação de cilindros de laminação, submetido a diferentes condições de tratamento térmico. Foram propostas duas condições de tratamento térmico para essa avaliação, utilizando-se diferentes taxas de resfriamento após austenitização. Em cada condição proposta foram retiradas amostras durante as principais etapas do ciclo de tratamento térmico: após têmpera, após o primeiro revenimento e após o segundo revenimento. A microestrutura, as propriedades mecânicas obtidas pelos ensaios de flexão, dureza e tenacidade à fratura utilizando a metodologia chevron, assim como a resistência ao desgaste abrasivo obtida pelo ensaio pino-contra-disco, foram comparadas e correlacionadas nas diferentes condições de tratamento térmico. As características microestruturais da matriz foram modificadas conforme as taxas de resfriamento utilizadas após a austenitização. As amostras resfriadas dentro do forno apresentaram menor dureza, menor resistência ao desgaste e maior tenacidade à fratura que as amostras resfriadas ao ar. Não houve diferença significativa nas propriedades mecânicas após o primeiro revenimento para ambas as condições de resfriamento estudadas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The growing demand for quality improvement, productivity increase, and costs reduction has been imposing a continuous evolution on the rolling processes and, as a consequence, on the processes and materials used in the rolls manufacturing. The rolls performance is basically evaluated by the available time during mill operation, by the specific consumption and by the surface quality of the rolled products, all of which related to properties such as mechanical resistance, toughness and wear resistance. In this work the mechanical properties and resistance to abrasive wear of a multicomponent white cast iron for rolling mill rolls, submitted to different heat treatment conditions were evaluated. Two heat treatment conditions were proposed for this evaluation, using different cooling rates after austenitization. During each proposed condition, samples were collected during the main stages of the heat treatment cycle: after quenching, after the first tempering and after the second tempering. The microstructure, the mechanical properties obtained from the bending, hardness and fracture toughness utilizing chevron-notch methodology, as well as the resistance to abrasive wear obtained from the pin-on-disc test, were compared and correlated in the different heat treatment conditions. The matrix microstructural characteristics were modified according to the cooling rates utilized after austenitization. The samples cooled inside the furnace showed lower hardness, lower wear resistance and higher fracture toughness than those air cooled samples. No major differences in the mechanical properties were noticed after the first tempering cycle for both cooling conditions under study. The results obtained from the bending tests were similar in the different heat treatment conditions. The wear rate showed a strong correlation with the matrix hardness. The same behavior was observed... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Valdir Alves Guimarães / Coorientador: Mario Boccalini Junior / Banca: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Claudia Regina Serantoni / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-06Bitstream added on 2014-06-13T18:30:59Z : No. of bitstreams: 1 xavier_rr_me_guara.pdf: 3115978 bytes, checksum: 7db6ba36d2a9bfdf5cd273684d4a7265 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A exigência crescente por melhoria de qualidade, aumento de produtividade e redução de custos tem imposto contínua evolução aos processos de laminação e, consequentemente, aos processos e materiais empregados para a fabricação de cilindros. O desempenho dos cilindros é avaliado basicamente pelo tempo de permanência no laminador durante a operação, pelo consumo específico e pela qualidade superficial dos produtos laminados, todos relacionados a propriedades como resistência mecânica, tenacidade e resistência ao desgaste. Nesse trabalho foram avaliadas as propriedades mecânicas e a resistência ao desgaste abrasivo de um ferro fundido branco multicomponente empregado na fabricação de cilindros de laminação, submetido a diferentes condições de tratamento térmico. Foram propostas duas condições de tratamento térmico para essa avaliação, utilizando-se diferentes taxas de resfriamento após austenitização. Em cada condição proposta foram retiradas amostras durante as principais etapas do ciclo de tratamento térmico: após têmpera, após o primeiro revenimento e após o segundo revenimento. A microestrutura, as propriedades mecânicas obtidas pelos ensaios de flexão, dureza e tenacidade à fratura utilizando a metodologia chevron, assim como a resistência ao desgaste abrasivo obtida pelo ensaio pino-contra-disco, foram comparadas e correlacionadas nas diferentes condições de tratamento térmico. As características microestruturais da matriz foram modificadas conforme as taxas de resfriamento utilizadas após a austenitização. As amostras resfriadas dentro do forno apresentaram menor dureza, menor resistência ao desgaste e maior tenacidade à fratura que as amostras resfriadas ao ar. Não houve diferença significativa nas propriedades mecânicas após o primeiro revenimento para ambas as condições de resfriamento estudadas... / The growing demand for quality improvement, productivity increase, and costs reduction has been imposing a continuous evolution on the rolling processes and, as a consequence, on the processes and materials used in the rolls manufacturing. The rolls performance is basically evaluated by the available time during mill operation, by the specific consumption and by the surface quality of the rolled products, all of which related to properties such as mechanical resistance, toughness and wear resistance. In this work the mechanical properties and resistance to abrasive wear of a multicomponent white cast iron for rolling mill rolls, submitted to different heat treatment conditions were evaluated. Two heat treatment conditions were proposed for this evaluation, using different cooling rates after austenitization. During each proposed condition, samples were collected during the main stages of the heat treatment cycle: after quenching, after the first tempering and after the second tempering. The microstructure, the mechanical properties obtained from the bending, hardness and fracture toughness utilizing chevron-notch methodology, as well as the resistance to abrasive wear obtained from the pin-on-disc test, were compared and correlated in the different heat treatment conditions. The matrix microstructural characteristics were modified according to the cooling rates utilized after austenitization. The samples cooled inside the furnace showed lower hardness, lower wear resistance and higher fracture toughness than those air cooled samples. No major differences in the mechanical properties were noticed after the first tempering cycle for both cooling conditions under study. The results obtained from the bending tests were similar in the different heat treatment conditions. The wear rate showed a strong correlation with the matrix hardness. The same behavior was observed... (Complete abstract click electronic access below)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T21:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T16:38:01Z : No. of bitstreams: 1 174507.pdf: 26634807 bytes, checksum: 20272cb154a9a8624e2143a37b4d302a (MD5) / As chapas finas de aço ABNT 1006 e as semi-processadas produzidas por processos de laminação a frio são normalmente utilizadas na fabricação de estatores e rotores de motores elétricos. Estas chapas têm uma expressiva influência nas perdas elétricas dos motores, bem como no seu rendimento. As chapas de aço após serem estampadas (cortadas) são submetidas ao processo de tratamento térmico de descarbonetação, crescimento de grão e formação da camada de óxido a fim de melhorar as propriedades magnéticas das mesmas. Este trabalho tem por objetivo caracterizar a microestrutura, as propriedades mecânicas, as propriedades magnéticas e a composição química antes e após o tratamento térmico. Com isto foi possível relacionar a microestrutura, composição química e propriedades mecânicas antes do tratamento térmico com as propriedades magnéticas e microestrutura após o tratamento térmico. Também foi possível verificar a influência do tratamento térmico nas propriedades avaliadas e comparar os dois tipos de aços estudados.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T01:27:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:53:24Z : No. of bitstreams: 1 143984.pdf: 5252282 bytes, checksum: 7b2d65b891f853cb5c0df910222c5caa (MD5)

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T05:20:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T00:20:44Z : No. of bitstreams: 1 150847.pdf: 24667434 bytes, checksum: 29b0f014d56fa3f5259ed6eb10420e4e (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-24T23:18:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 297995.pdf: 5226341 bytes, checksum: 635f6290e1ae95cf3d9b18cda4a93ffa (MD5) / Os ferros fundidos brancos de alto cromo são amplamente utilizados na indústria de mineração e moagem entre outras, devido às suas propriedades de alta dureza e resistência ao desgaste abrasivo, e essas características são por sua vez, principalmente afetadas pela composição química da liga, pelos tratamentos térmicos e pelas técnicas de fabricação desses materiais. A literatura que trata dessas ligas mostra poucas informações específicas sobre o efeito da adição de molibdênio na profundidade de endurecimento de peças fundidas de diâmetro superior a 50 mm. Sabe-se que na prática industrial, mesmo em fundidos de seção menor, a seleção dos teores de elementos de liga deve considerar a seção. Neste trabalho foram fabricados cilindros de diferentes diâmetros (25, 75 e 150 mm) e de igual composição, diferindo apenas no percentual de molibdênio de zero a três por cento em massa, com o objetivo de estabelecer um perfil de dureza ao longo do diâmetro dos mesmos para cada percentual de molibdênio e para cada diferente diâmetro. Adicionalmente, um grupo de amostras cilíndricas foi termicamente tratado, com o objetivo de desestabilizar a matriz austenítica, causando a precipitação de carbonetos secundários e a formação de martensita. Foram então analisados os efeitos de diferentes diâmetros, teores crescentes de molibdênio, e do tratamento térmico de desestabilização sobre a dureza e microestrutura de solidificação da liga metálica utilizada, cuja composição é determinada pela norma ASTM A-532. A caracterização microestrutural foi realizada via microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As fases presentes foram identificadas por análise de difração de Raios X (DRX). A macrodureza das amostras foi medida ao longo do diâmetro e a microdureza das principais fases presentes foi tomada. Os resultados mostram que a dureza apresenta queda gradual ao longo do raio das amostras no estado bruto de fusão, independentemente do teor de molibdênio. Conforme se aumenta o teor de molibdênio na liga, a macrodureza sofre gradual acréscimo, como conseqüência do aumento do volume de carbonetos secundários precipitados, mesmo efeito apresentado pelo aumento do diâmetro das amostras analisadas. O tratamento térmico de desestabilização da austenita mostrou efeito mais acentuado do que a adição de molibdênio no aumento na macrodureza da liga. A diminuição na velocidade de solidificação resfriamento causou pronunciada alteração na dureza e na microestrutura da liga. Este trabalho também mostrou que é possível obter peças de ferro fundido branco de alto cromo de diâmetros entre 25 e 150 mm com a composição química da liga IIB da norma ASTM A-532, isentas de perlita, sem a adição de molibdênio.

Orientador: Luís Augusto Sousa Marques da Rocha / Banca: Conrado Ramos Moreira Afonso / Banca: Carlos Roberto Grandini / Resumo: O titânio, e as ligas baseadas nesse elemento, são amplamente utilizados como biomateriais, com aplicações tanto como implantes dentários quanto ortopédicos. Para isso, apresentam características importantes como: biocompatibilidade, resistência à corrosão, em geral baixo módulo de elasticidade e baixa densidade. O titânio possui uma temperatura de transformação alotrópica, que propicia o controle das propriedades da liga pela manipulação de sua microestrutura, através da adição de elementos de liga e/ou tratamentos térmicos. De fato, para ligas de titânio com uma composição definida, a realização de tratamentos térmicos, permite modificar a microestrutura da liga e, consequentemente, modificar as propriedades mecânicas do material em questão, fator essencial para o estudo em aplicações como um implante médico. O presente trabalho tem como objetivo o estudo detalhado de diferentes tipos de tratamentos térmicos de ligas do sistema Ti-Zr-Mo. Diferente de outros trabalhos da literatura, o estudo foi feito para cada tratamento térmico separadamente, analisando a microestrutura e a microdureza das ligas visando uma aplicação biomédica. Primeiramente, as ligas foram fundidas em um forno de fusão à arco voltaico, com quatro composições diferentes de liga: Ti-15Zr, Ti-15Zr-5Mo, Ti-15Zr-10Mo e Ti-15Zr-15Mo. Dessa maneira, pretendeu-se obter amostras com microestruturas de fase α, α+β e β. Através de uma análise por EDS, um estudo sobre a composição química das amostras foi realizado, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The element titanium and its alloys are widely used as biomaterials with applications in both dental implants as in orthopedics materials. Therefore, important features are required such as: biocompatibility, corrosion resistance, low values of Young modulus and low density. Also, titanium has an allotropic transformation temperature, which provides controlling the mechanical properties of the alloy. A microstructure manipulation can be achieved by the addition of certain alloying elements and heat treatments. In fact, for titanium alloys with a defined composition, heat treatments allow microstructure modification, hence alteration in the mechanical properties of the material, an essential subject for the study of medical implants applications. This study provides a detailed study of heat treatment conditions in a Ti-Zr-Mo system alloy. Unlike other papers in the literature, this study was done for each heat treatment separately, analyzing the microstructure and microhardness of the alloys for a biomedical application. First, the alloys were melted in an arc voltaic furnace, with four different alloys compositions: Ti-15Zr, Ti-15Zr-5Mo, Ti-15Zr-10Mo and Ti-15Zr-15Mo. In order to obtain samples with α, α+β and β phase microstructures. Through EDS analysis, a study on the chemical composition of the samples was performed. It was determined that the alloys were cast with good quality and without the presence of agglomerates or segregates. Microstructural analysis with optical m... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre