Fadiga é uma causa comum de falhas em componentes mecânicos e estruturas metálicas, quando sujeitos a carregamentos dinâmicos, causadas pelo surgimento e propagação de uma trinca de fadiga, sendo a chamada lei de Paris o principal modelo dessa propagação. Esse trabalho teve o objetivo de gerar e avaliar o processo de fadiga para o aço SAE 4140 em diferentes microestruturas, obtidas por meio da realização de tratamento térmico. As cargas dinâmicas, necessárias para a geração da fadiga nos materiais, foram obtidas mediante a utilização da vibração forçada, servindo também como controle do comprimento de trinca por meio da frequência natural, calculada previamente pelo método de elementos finitos (MEF) e verificada experimentalmente para diferentes comprimentos de trinca. Foram realizados 3 tratamentos térmicos distintos, assim como utilizados diferentes níveis de carga, para avaliação do número de ciclos e a taxa de crescimento da trinca de fadiga. Os ensaios foram feitos em corpos de prova normalizados, temperados e revenidos a 600°C e temperados e revenidos a 500°C. Com a utilização da vibração foi possível exercer dois métodos diferentes de aplicação de carga: por deslocamento e força constantes. Com carregamento por deslocamento constante foram obtidos melhores resultados quando comparado com a outra abordagem, pois na medida em que ocorreu a progressão da trinca, as tensões evoluíram com uma menor intensidade. O material temperado e revenido a 500°C teve durabilidade superior, em comparação com os demais tratamentos, independente do método de carregamento. Nos ensaios com deslocamento constante foi possível realizar o cálculo dos parâmetros m e C do modelo de Paris, obtendo-se o valor de 4,44 e 1,51 x 10-13 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m) para m e C, respectivamente, na amostra normalizada. No material temperado e revenido a 600°C os valores foram 2,61 e 2,20 x 10-10 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m), enquanto que na amostra temperada e revenida a 500°C foi obtido 2,50 e 2,10 x 10-10 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m). / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-10-26T16:24:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Michael Fernando Camilo.pdf: 7969407 bytes, checksum: ed6141b41c6a81cb823e8cf5cb10c31e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-26T16:24:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Michael Fernando Camilo.pdf: 7969407 bytes, checksum: ed6141b41c6a81cb823e8cf5cb10c31e (MD5) / Fatigue is a common cause of failures in mechanical components and metal structures when subjected to dynamic loads, caused by the growth of a crack, with the so-called Paris’ law the main model for crack propagation. This work aimed to generate and evaluate the process of fatigue for the AISI 4140 steel in different microstructures, obtained by distinct heat treatments. Dynamic loads, necessary for the generation of fatigue in the material, were obtained by forced vibration, also serving as the crack length control through natural resonance frequency, previously calculated in finite elements (FEM) with experimental verification for different crack lengths. Three different heat treatments were performed, as well as different levels of loadings, to evaluate the number of cycles and the fatigue crack growth rate. Experiments were done with samples in normalized condition, quenched and tempered at 600°C and quenched and tempered at 500°C. With the use of vibration it was possible to apply two different methods of loading: constant displacement and constant force. With the displacement loading was obtained better results when compared to the other approach, since the propagation of the crack occurs, the stresses developed at a lower intensity. The quenched and tempered at 500°C sample had superior durability in comparison with the other heat treatments, regardless of the loading method. With the constant strain loading it was possible to evaluate the Paris’ law constants, m and C. For the normalized sample, the values were 4,44 e 1,51 x 10-13 (mm⁄cycles (MPa√m) m) for m and C, respectively. With the quenched and tempered at 600°C material it were obtained 2,61 e 2,20 x 10-10 ( mm⁄cycles (MPa√m) m), whereas for quenched and tempered at 500°C the results were 2,50 e 2,10 x 10-10 ( mm⁄cycles (MPa√m) m).

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de formação da apatita na superfície da liga Ti-30TA após modificação da superfície usando o método biomimético com tipos de solução SBF diferentes, convencionais e condensado (5xSBF). A liga Ti-30TA foi obtida a partir do titânio C.P. titânio e tântalo usando um forno de arco voltaico. Os lingotes foram submetidos a um tratamento térmico e foram forjados à frio. O tarugo foi usinado em um torno CNC para atingir microestrutura e morfologia semelhante aos implantes dentários. Foram cortados discos com 13 mm de diâmetro e 3 mm de espessura. Para o tratamento de superfície, as amostras foram imersas em solução aquosa de NaOH 0,5M a 60 º C por 24 horas, lavados com água destilada e seco a 40 º C por 24h. Após o tratamento alcalino, as amostras foram tratadas termicamente a 300 º C por 1 h em um forno elétrico no ar. Os discos foram imersos em SBF para formar uma camada de apatita sobre sua superfície. As superfícies foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM). Medidas de ângulo de contato foram realizadas a fim de avaliar a molhabilidade. Os resultados indicam a formação de um revestimento de nanoapatita sobre a superfície da liga experimental Ti-30Ta. / Abstract: The purpose of this work was to evaluate apatite forming ability in surface of Ti- 30Ta alloy after modification surface using biomimetic method with different SBFs, conventional and condensed (5xSBF). Ti-30Ta alloy was obtained from C.P. titanium and tantalum by using an arc-melting furnace. Ingots were submitted to heat treatment and they were cold worked by swaging. Billet turning on a CNC lathe in order to achieve microstructure and morphology similar to dental implants. Discs with 13 mm in diameter and 3 mm in thickness were cutting. For surface treatment, samples were immersed in 0.5M NaOH aqueous solution at 60ºC for 24 hours, washed with distilled water and dried at 40ºC for 24h. After the alkaline treatment, samples were heat treated at 300 ºC for 2 h in an electrical furnace in air. Discs were soaking in SBF to form an apatite layer on the surface. Surfaces were investigated using scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Contact angle measurements were carried out in order to evaluate the wettability. The results indicate that nanoapatite coating could form on surface of Ti- 30Ta experimental alloy. / Orientador: Ana Paula Rosifini Alves Claro / Coorientador: Maria Cristina Rosifini Alves Rezende / Banca: Marcelo Marotta Araújo / Banca: Sandra Schneider / Mestre

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas, 2013. / Submitted by Victor Alves Girotto Borges (victorgirotto2@gmail.com) on 2014-07-31T13:11:06Z No. of bitstreams: 1 2013_AlexandreGomesNascimento.pdf: 2642733 bytes, checksum: b8ef4b88fabe38aee23232fd8a1d0b26 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-07-31T14:31:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_AlexandreGomesNascimento.pdf: 2642733 bytes, checksum: b8ef4b88fabe38aee23232fd8a1d0b26 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-31T14:31:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_AlexandreGomesNascimento.pdf: 2642733 bytes, checksum: b8ef4b88fabe38aee23232fd8a1d0b26 (MD5) / Dentre as várias classes de aço existentes, a mais utilizada pela indústria de petróleo e gás é a classe API 5L, por ser utilizada na fabricação de tubos para condução de gás e petróleo e seus derivados, pois possuem as seguintes características: alta resistência aos esforços mecânicos, boa tenacidade e boa soldabilidade (devido ao baixo teor de carbono equivalente nestes aços). Com a combinação destes fatores é possível trabalhar em maiores pressões e fluxo de produto utilizando menores espessuras devido às melhores propriedades mecânicas registradas por estes materiais. A pesquisa em questão procura avaliar o efeito do Tratamento Criogênico sobre a resistência à fadiga e à fratura de um dos aços mais usado na indústria petrolífera, o aço API 5L Grau B, com o objetivo primário de permitir a utilização desta material na fabricação de meios de ligação e conexões não soldadas. Nesse sentido, foram conduzidos ensaios de fadiga uniaxial, segundo a norma ASTM E 739-91 seguindo a abordagem S-N com razão de carregamento igual a R = -1. Avaliou-se também a propagação de trincas com controle de ΔK, segundo a norma ASTM E 647, a fim de obter os valores do limiar de propagação de trincas, ΔKth. A razão utilizada foi R = 0,1. Esses ensaio foram conduzidos em corpos de prova com e sem Tratamento Criogênico. Com base nos valores obtidos experimentalmente, o Tratamento Criogênico fez com que o Aço API 5L Grau B aumentasse sua vida em fadiga, e fez com que a trinca, uma vez iniciada propagasse mais rápido do que em relação a este mesmo aço sem tratamento. Os limites de resistência à fadiga do Aço API 5L Grau B obtidos foram: 183 ± 3 MPa – Corpos de prova sem tratamento e 184 ± 7 MPa – Corpos de prova com Tratamento Criogênico. Já os valores médios obtidos de ΔKth foram: 6,3 ± 1,3 MPa√m – Corpos de prova sem tratamento e 4,2 ± 0,4 MPa√m – Corpos de prova com Tratamento Criogênico. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Among the various classes of existing steel, the most commonly used by the petroleum industry is the API 5L class, for use in the manufacture of pipes for conducting oil and its derivatives , because they have the following characteristics: high resistance to mechanical stress , good toughness and weldability ( due to low carbon equivalent steels these ) . With the combination of these factors can work in higher pressures and greater product flow using smaller thicknesses due to improved mechanical properties reported for these materials. The research project seeks to assess the effect of cryogenic treatment on the fatigue strength and fracture in this material commonly used in the oil industry, API 5L Grade B steel, with the primary purpose of enabling the use of this material in the manufacture of means of binding and non-welded connections . In this sense , uniaxial fatigue tests were conducted according to ASTM E 739-91 standard according to S-N approach with loading rate equal to R = -1. Was evaluate too the crack propagation with control ΔK, according to ASTM E647 standard, for purposes of obtaining the values of the threshold crack propagation, ΔKth. The ratio used was R = 0,1. These tests were conducted on specimens with and without Cryogenic Treatment. Based on these values obtained experimentally, Cryogenic Treatment has made the Steel API 5L Grade B increase its fatigue life , and making the crack, once initiated to propagate faster than that for the same steel without treatment. The limits of fatigue resistance of steel API 5L Grade B obtained were 183 ± 3 MPa - Specimens without treatment and 184 ± 7 MPa - Specimens with Cryogenic Treatment. Have average values of ΔKth were: 6.3 ± 1.3 MPa√m - Specimens without treatment and 4.2 ± 0.4 MPa√m - Specimens with Cryogenic Treatment.

Fadiga é uma causa comum de falhas em componentes mecânicos e estruturas metálicas, quando sujeitos a carregamentos dinâmicos, causadas pelo surgimento e propagação de uma trinca de fadiga, sendo a chamada lei de Paris o principal modelo dessa propagação. Esse trabalho teve o objetivo de gerar e avaliar o processo de fadiga para o aço SAE 4140 em diferentes microestruturas, obtidas por meio da realização de tratamento térmico. As cargas dinâmicas, necessárias para a geração da fadiga nos materiais, foram obtidas mediante a utilização da vibração forçada, servindo também como controle do comprimento de trinca por meio da frequência natural, calculada previamente pelo método de elementos finitos (MEF) e verificada experimentalmente para diferentes comprimentos de trinca. Foram realizados 3 tratamentos térmicos distintos, assim como utilizados diferentes níveis de carga, para avaliação do número de ciclos e a taxa de crescimento da trinca de fadiga. Os ensaios foram feitos em corpos de prova normalizados, temperados e revenidos a 600°C e temperados e revenidos a 500°C. Com a utilização da vibração foi possível exercer dois métodos diferentes de aplicação de carga: por deslocamento e força constantes. Com carregamento por deslocamento constante foram obtidos melhores resultados quando comparado com a outra abordagem, pois na medida em que ocorreu a progressão da trinca, as tensões evoluíram com uma menor intensidade. O material temperado e revenido a 500°C teve durabilidade superior, em comparação com os demais tratamentos, independente do método de carregamento. Nos ensaios com deslocamento constante foi possível realizar o cálculo dos parâmetros m e C do modelo de Paris, obtendo-se o valor de 4,44 e 1,51 x 10-13 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m) para m e C, respectivamente, na amostra normalizada. No material temperado e revenido a 600°C os valores foram 2,61 e 2,20 x 10-10 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m), enquanto que na amostra temperada e revenida a 500°C foi obtido 2,50 e 2,10 x 10-10 ( mm⁄ciclos (MPa√m) m). / Fatigue is a common cause of failures in mechanical components and metal structures when subjected to dynamic loads, caused by the growth of a crack, with the so-called Paris’ law the main model for crack propagation. This work aimed to generate and evaluate the process of fatigue for the AISI 4140 steel in different microstructures, obtained by distinct heat treatments. Dynamic loads, necessary for the generation of fatigue in the material, were obtained by forced vibration, also serving as the crack length control through natural resonance frequency, previously calculated in finite elements (FEM) with experimental verification for different crack lengths. Three different heat treatments were performed, as well as different levels of loadings, to evaluate the number of cycles and the fatigue crack growth rate. Experiments were done with samples in normalized condition, quenched and tempered at 600°C and quenched and tempered at 500°C. With the use of vibration it was possible to apply two different methods of loading: constant displacement and constant force. With the displacement loading was obtained better results when compared to the other approach, since the propagation of the crack occurs, the stresses developed at a lower intensity. The quenched and tempered at 500°C sample had superior durability in comparison with the other heat treatments, regardless of the loading method. With the constant strain loading it was possible to evaluate the Paris’ law constants, m and C. For the normalized sample, the values were 4,44 e 1,51 x 10-13 (mm⁄cycles (MPa√m) m) for m and C, respectively. With the quenched and tempered at 600°C material it were obtained 2,61 e 2,20 x 10-10 ( mm⁄cycles (MPa√m) m), whereas for quenched and tempered at 500°C the results were 2,50 e 2,10 x 10-10 ( mm⁄cycles (MPa√m) m).

Orientador: Itamar Franco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T00:00:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_JorgeTeofilodeBarros_D.pdf: 9029250 bytes, checksum: f3ec2a6ac86fad1df85550195db13502 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Os aços inoxidáveis duplex (¿duplex stainless steels ¿ DSS¿) fazem parte de uma classe de materiais com microestrutura composta por duas fases, normalmente a ferrita e a austenita, com frações volumétricas aproximadamente iguais. Estes materiais se caracterizam por apresentarem excepcional combinação de propriedades mecânicas, aliada a uma excelente resistência à corrosão sob condições críticas de trabalho, o que os torna uma alternativa disponível aos aços inoxidáveis austeníticos. Por esse motivo, os aços inoxidáveis duplex possuem um vasto campo de aplicações; no entanto, no que pese a versatilidade desses aços, proporcionada pela interessante combinação de elevadas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão, eles são menos apropriados que os austeníticos para aplicações acima de +250ºC, devido à precipitação de fases frágeis, e abaixo de ¿50ºC, em virtude da fragilidade associada à fase ferrita. Em vista dessas limitações, o presente trabalho pretende estudar o comportamento do aço inoxidável duplex SAF 2205 (UNS S31803), no que se refere à taxa de propagação de trinca por fadiga e mecanismos de fratura na propagação de trinca por fadiga, quando submetido a diferentes temperaturas e a variação na sua microestrutura pela precipitação de fases frágeis, proporcionando, dessa forma, a análise da influência desses dois fatores limitantes do uso do material em termos de propriedades mecânicas. Foram realizados ensaios de propagação de trinca por fadiga em três temperaturas (ambiente, ¿20º e ¿50°C), com o material solubilizado e em quatro outras condições microestruturais com crescentes frações de fases precipitadas, principalmente Sigma e Chi. A fração volumétrica dessas fases foi obtida por meio de tratamentos isotérmicos a 850ºC nos tempos de 5, 20, 35 e 100 minutos, tendo os seus valores variados entre 0,7% e 8,6%. Para a caracterização microestrutural do material foram utilizadas as técnicas de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. Com relação à resistência à propagação de trinca por fadiga, observou-se um aumento para valores iniciais de _K em todas as condições estudadas; todavia, a inclinação da curva, medida por meio do parâmetro m da equação de Paris-Erdogan, aumentou com a elevação da fração volumétrica das fases precipitadas de tal forma que, na condição mais extrema, correspondente ao valor médio de 8,6% dessas fases, a taxa de propagação de trinca nos pontos finais da condição de validade do ensaio atingiu um valor superior em cerca de três vezes ao da condição não tratada, considerando valores próximos de _K. A temperatura, por sua vez, influenciou no sentido de também diminuir a taxa de propagação de trinca, principalmente na temperatura de ¿50°C, e aumentar a inclinação das curvas, proporcionando valores nas taxas de propagação aproximadamente iguais nos pontos finais de validade dos ensaios. Em relação aos mecanismos de fratura observou-se a fratura tipo alveolar, com tendência para aparência de clivagem pelo aumento da quantidade de fases frágeis, não tendo sido observadas modificações consideráveis no aspecto das superfícies de fratura dos corpos de prova ensaiados em temperaturas negativas nos níveis em que foram adotadas neste trabalho / Abstract: Duplex stainless steels (DSS) are part of a materials class with microstructure composed by two phases, usually ferrite and austenite, which are present in approximately equal volume fractions. These materials are characterized by an exceptional combination of mechanical properties and an excellent corrosion resistance under critical conditions of work, that make them an available alternative to the austenitic stainless steels. For that reason, the duplex stainless steels have a wide field of applications; however, despite their versatile's nature, provided by the interesting combination of high mechanical properties and corrosion resistance, they are less appropriate than the austenitics for applications above +250ºC, due to precipitation of brittle phases, and below ¿50ºC, due to fragility associated to the ferrite phase. Because of those limitations, the present work purposes to study the behavior of the duplex stainless steel SAF 2205 (UNS S31803), concerning to the fatigue crack propagation rate and fracture mechanisms in the fatigue crack propagation when submitted to different temperatures and the variation in its microstructure, for the precipitation of brittle phases, providing, in that way, the analysis of the influence of those two factors that restrict the use of the material in terms of mechanical properties. Fatigue crack propagation tests were conduzed at three temperatures (+24°C, ¿20°C and ¿50°C), and under five material conditions (annealed and four microstructures with an increasing fraction of precipitate phases, mainly Sigma and Chi). The volume fraction of those phases was obtained from isothermal heat treatments for 850ºC in the times of 5, 20, 35 and 100 minutes, having its values varied between 0.7% and 8.6%. The microstructural characterization was obtained by using optical and scanning electron microscopies. In regard to the fatigue crack propagation resistance, was observed an increase for initial values of _K in all the studied conditions. On the other hand, the slope of the curve, measure by means of the parameter m of the Paris-Erdogan equation, it increased with the elevation of the volume fraction of the precipitated phases, in such a way that, in the most extreme condition, corresponding to the medium value of 8.6% of those phases, the fatigue crack propagation rate in the final points of the condition of validity of the tests reached a value in about three times higher them the non treated condition, considering values of _K approximately the same. In its turn, the temperature decreased the crack propagation rate, mainly in the temperature of ¿50°C, and increased the slope of the curves, providing approximately the same value in the propagation's rates in the final points of validity of the tests. The fracture mechanism alveolar with trend for appearande cleavage was observed with increasing the fraction of brittle phases. The aspect of the fracture surfaces didn't present considerable modifications with the decrease of the test temperature at the levels in that were adopted in this work / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:11:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_JairoAparecido_M.pdf: 6076848 bytes, checksum: 742363d8456eadb728338e42b630e9bd (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Atualmente, grandes esforços tem sido direcionados no sentido de se obter aços de baixo custo, com rnicroestruturas que proporcionem as melhores combinações de propriedades mecânicas, sobretudo aquelas relacionadas com fadiga em alto ciclo. Este trabalho tem como objetivos analisar as propriedades mecânicas monotônicas e cíclicas do aço API 5L X65 ¿ aço de baixo teor de carbono e microligado com titânio e nióbio-, em duas condições microestruturais distintas; a primeira na condição como fornecida (CF) e a segunda na condição tratada termicamente (T77) (normalizada a 1193K + tratada na região intercrítica a 1043 K e resfriado em óleo a uma taxa de 30 'Ks POT. ¿1¿). A primeira condição analisada, como fornecida (CF) apresentou microestrutura ferrítico-perlítica (84,9% de ferrita para 15,1% de perlita) enquanto a segunda condição (T77) apresentou microestrutura ferrítico-martensítica (82,7% de ferrita para 17,3% de martensita). Foram analisadas as propriedades de tração ('sigma¿ IND. t ), limite de escoamento ('sigma¿ IND. e) redução de área (RA) e o limite de resistência à fadiga ('S IND. f¿) para as duas condições. Verificou-se um aumento do limite de resistência à tração em 14% (de 615 MPa para 800 MPa),uma diminuição de 38% no limite de escoamento (de 530 MPa para 328 MPa), um alongamento de 8,6%, uma redução de área de 17,6% e uma diminuição do limite de resistência à fadiga de 20% (de 372 MPa para 300 MPa) com o tratamento térmico realizado. As fractografias das superfícies de fratura dos corpos de prova ensaiados à fadiga apresentaram-se muito similares, sendo que as estrias de fadiga foram mais evidentes para a condição T77 / Abstract: Nowadays, there is a significantresearch efforts in terms of obtaining economical steels with microstructure resulting in good mechanical property combinations, chief1yhigh fatigue properties. The purpose of this work is to analyze the monotonic and mechanical properties of the API 5L X65 steel, a titanium and niobium microalloyed low carbon steel, in two different microstructural conditions. The first in as received condition (CF) and the second heat treated (T77) (normalized in 1193K+ treated in intercritical region to 1043K and cooled in oil, a rate of 30 'Ks POT. ¿1¿). The CF condition presented a ferritic- perlitic microstruture (84.9% offerrite and 15% of perlite) while the T77 condition presented a ferritic-martensitic microstuture (82,7% of ferrite and 17,3% of martensite). The properties as tensile strength (S IND. u), reduction in area (RA), yield strength ('S IND.y¿) and endurance limit ('S IND. f¿) were analyzed for both conditions CF and T77. There were an increase in tensile strength of 14% (from 615 MPa to 800 MPa), a decrease in yield strength of 38% (from 530 MPa to 328 MPa), an elongation of 8.6%, a reduction in area of 17,6% and a decrease in endurance limit of 20% (from 372 MPa to 300 MPa) with the heat treatment applied. The fractografies of fracture surface were so similars, mean while in T77 condition the fatigue striations were more visible / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T12:12:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_EvaldoJulioFerreira_D.pdf: 5976897 bytes, checksum: 3a90757d7dedddb93e26e91797b38b52 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A melhoria nas propriedades superficiais dos materiais tem sido buscada incessantemente pelas indústrias de transformação. A utilização do laser para tratamento térmico e refusão, entre outros processos, tem possibilitado grandes avanços nesta área. Muito se tem trabalhado na determinação dos parâmetros operacionais do laser e a resultante destas influências sobre as propriedades dos materiais. Os objetivos deste trabalho são estudar os efeitos destes parâmetros operacionais sobre a profundidade da camada superficial e a caracterização microestrutural das amostras submetidas a tratamento térmico a laser. Foram feitos experimentos usando os aços AISI 1045 e AISI 4340, a partir de amostras recozidas, temperadas e nitretadas. Foi utilizado um laser de CO2, pertencente ao LNLS, com potência nominal de 1 kW, desfocado em 2 mm, velocidade de deslocamento do feixe variando de 3000 a 10000 mm/min. Os resultados confirmam o laser como um instrumento eficaz na aplicação dos tratamentos superficiais. Para o aço AISI 1045, verifica-se que as amostras nitretadas apresentam maior profundidade da poça resultante após tratamento a laser. Já para o aço AISI 4340 as amostras endurecidas são as que se apresentam com maiores profundidades de poça. Para ambos os casos, as amostras recozidas apresentam os menores valores de profundidade da poça. Os ensaios de corrosão demonstram, com exceção das amostras nitretadas, uma tendência de elevação na nobreza do potencial eletroquímico do material. Quanto à resistência ao desgaste, com exceção das amostras nitretadas, do aço AISI 4340, todas as amostras apresentaram melhora após submetidas aos tratamentos propostos / Abstract: The industry development during last decades has allowed significant improvements concerning materials surface properties. Laser application for thermal treatment and remelting has also permitted important advances in this area. A lot of work has been spent in order to understand the influence of the operational laser parameters on the products¿ performance. The main objective of this study is to examine the effects of such parameters on the surface layer depth and on the typical microstructural arrangement of the treated samples. Thus, experiments were carried out using the steels AISI 1045 and AISI 4340, which were annealed, tempered and nitrated. Further, It was used a CO2¿s laser equipment, with nominal power of 1kW (defocusing of 2mm) and scan speed varying from 3000 mm/min to 10000 mm/min. The results confirmed the laser as an effective technique for surface treatments application. For steel AISI 1045, it was verified that nitrated samples presented the deepest liquid pool as consequence of the laser treatment. However, for steel AISI 4340, the hardened samples presented the deepest liquid pool. In both cases the annealed samples presented the lowest values concerning such parameter. The corrosion tests demonstrated that, except for the nitrated samples, a tendency of electrochemical potential increasing could be observed for all other studied conditions. Concerning wear resistance, excepting steel AISI 4340 nitrated samples, the others shown an improvement after the proposed treatment / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T02:19:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zuppo_RicardoModesto_M.pdf: 3596508 bytes, checksum: bf0ebfecc1342011718b632b2d65c250 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O objetivo deste trabalho é analisar a possibilidade de substituição do tratamento térmico de têmpera e revenimento pelo tratamento térmico de austêmpera, seguido ou não de conformação plástica a frio, na fabricação de barras laminadas do aço SAE 4140H. A temperatura de austenitização, para ambos os tratamentos, foi de 850ºC, com tempo de encharque de uma hora e quarenta e cinco minutos. Foram utilizados, para o tratamento térmico de austêmpera, temperaturas de 420; 360 e 340ºC, com tempo de encharque de uma hora, com o objetivo de se obter transformação de fase completa da austenita em bainita. Para a etapa de revenimento, das amostras inicialmente temperadas, foram utilizadas as mesmas temperaturas da austêmpera. Foram estudados aspectos microestruturais por meio de análise micrográfica (microscopia óptica) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As propriedades mecânicas foram analisadas por meio de ensaios de dureza, tração e impacto sendo, também, estudado o micromecanismo de fratura dos corpos-de-prova de impacto. Foi realizada uma análise comparativa dos resultados obtidos visando estabelecer os procedimentos que levam a um melhor conjunto de propriedades para determinadas aplicações / Abstract: The purpose of this work is to analyse the possibility of substitution of the heat treatment of quench followed by tempering by the austempering, followed or not by cold forming, to produce rolled bars of SAE 4140H. The temperature of austenitizing, for both treatments, was 850ºC, with soaking time of one hour and forty-five minutes. For the heat treatment of austempering, temperatures of 420, 360 and 340ºC have been used, with the soaking time of one hour, with the purpose of obtaining the complete phase transformation of the austenite in bainite. For the tempering, the same temperatures of austempering have been used. Microstructure aspects based on micrographic analysis (optic microscopy) and scanning electronic microscopy (SEM) have been studied. The mechanical properties have been analysed based on tests of hardness, tension and impact and the fracture micromechanism of the impact test specimen was also studied. A comparative analysis of the obtained results was done in order to establish the proceedings that lead to a better group of properties for determined applications / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Mei / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T12:28:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guimaraes_AdilsonAntoninho_D.pdf: 25767273 bytes, checksum: c33643cf7ea34b13549c31a95275f014 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Foram estudados tubos de aço inoxidável AISI 446, utilizados em fomos de radiação na Usina de Processamento de Xisto da Petrobrás. Foram examinadas amostras de tubos novos e após o uso com o emprego de metalografia ótica, microscopia eletrônica de varredura, espectrometria por energia dispersiva, difração de raios-x, medidas de dureza (macro e microindentação) e dilatometria. Os resultados encontrados mostraram que os tubos novos apresentam carbonetos de cromo e uma amostra apresentou uma pequena quantidade de fase sigma. A quantidade de carbonetos e de fase sigma aumentou consideravelmente após o uso. O estudo da composição química das amostras em diversas posições nos possibilitou verificar uma carbonetação e sulfetação significativas nas amostras dos tubos usados. Esta carbonetação é diretamente responsável pelo aumento da quantidade de carbonetos. Foi possível ainda concluir que há uma diferença significativa de composição química de uma face do tubo para a outra, decorrente da distribuição de temperatura n(,) fomo. Em função desta diferença a carbonetação é muito mais acentuada na região mais quente. Os tubos usados foram submetidos a uma série de tratamentos térmicos, visando pesquisar a possível recuperação dos tubos, com reversão das fases formadas. Foi verificado que a fase sigma se dissolve a 900°C e os carbonetos a 1200°C. Nas condições estudadas o tratamento térmico por até 96 horas não causou a reprecipitação da fase sigma, confirmando que seu aparecimento só ocorre após longos tempos de exposição. A verificação das microestruturas resultantes após os tratamentos térmicos através da difração de raios-x mostrou que os carbonetos mudam de estrutura variando entre Cr2C, Cr3C2 ,Cr23C6 e Cr7C3 dependendo da posição no tubo e da área analisada. O efeito da carbonetação após o tratamento térmico foi de fazer surgir, para as temperaturas acima de 1100°C, a austenita, que em alguns casos se decompôs em perlita mais ferrita. Considerando que o aço AISI 446 é essencialmente ferrítico, a ocorrência da austenita é resultado do enriquecimento em carbono da matriz com o tratamento de solubilização.Visando caracterizar melhor a fase sigma foram fundidas amostras experimentais de Ferro-Cromo. Após laminação estas amostras possibilitaram a identificação inequívoca da fase sigma o que serviu de padrão para ser utilizado nas análises por difração de raios- x dos tubos de aços novos e usados / Abstract: Tubes of AISI 446 ferritic stainless steels used in a heating furnace of a Petrobrás petrochemical plant, were studied. Samples of brand new and used tubes were investigated using optical microscopy, scanning electron microscopy, energy-dispersive spectrometry, X-ray diffraction, hardness and microhardness measurements and dilatometry. It was found that under the working conditions the tubes were subjected to, precipitation of carbides and sigma phase occurs. The amount of carbides and sigma increased considerably after use. The chemical analysis of the samples in several positions made it possible to identify significant sulfidation and enrichment in carbon, in the used samples. This carbon enrichment is directly responsible by the increase in the amount of carbides. It was also possible to establish a significant difference in chemical composition from one side of the tube to the other, due to the temperature distribution in the furnace, in face of this difference, carbon enrichment is much more pronounced in one side than in the other. The tubes were also submitted to a series of heat treatment to check its effect in the components involved. It was seen that the sigma phase does dissolve at 900°C and the carbides also dissolve but at 1200°C. Under the conditions investigated, aging did not resulted in reprecipitation of sigma phase, thus confirm the sluggish nature of its precipitation. The x-ray diffraction results after heat treatment showed a change in structure of the carbides which can be Cr2C ,Cr3C2 ,Cr23C6 and Cr7C3 depending on the position of the sample in tube and the analysed area. The effect of carbon enrichment after heat treatment was sueh that the resulting microstructures after treating above 1100°C showed the presence of austenite which under some conditions decomposed to perlite plus ferrite. Taking in consideration that AISI 446 steel is essentially ferritic, the occurrence of austenite is the result of the matrix enrichment in carbon with the solubilizing treatment. Aiming to better characterize the sigma phase, iron-chrome samples were east in an experimental furnace. After rolling the samples the identification of sigma through x-ray diffraction was easy to be confirmed. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Ana Maria Martinez Nazar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T16:29:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_ClaudioJoseda_M.pdf: 34139604 bytes, checksum: d5162c12e520940a51415f7714556a94 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Um dos problemas de processamento dos aços Maraging diz respeito ao bandeamento da microestrutura que prejudica o comportamento mecânico do material. O bandeamento é normalmente decorrente da segregação interdendrítica que persiste em algum grau após os tratamentos termomecânicos. O presente trabalho aborda este problema apresentando um estudo do efeito de tratamentos termomecânicos no grau de microssegregação de um aço Maragin grau 1900MPa, refundido pelo processo eletroescória. Em relação ao processo de refusão, verificou-se que embora não tenham ocorrido macrossegregações, o material apresentou uma microssegregação significativa. A análise do lingote evidenciou também grandes variações nos espaçamentos dendríticos, acarretando variações nos graus de microssegregação e na distribuição do soluto microssegregado. Os resultados dos tratamentos térmicos de homogeneização indicaram que a cinética de homogeneização é pouco afetada pelas diferenças de estrutura de solidificação. O comportamento do material apresentou uma cinética de homogeneização caracterizada por dois estágios: uma taxa de homogeneização mais elevada para tempos de até 6 horas, sendo consideravelmente menor a partir deste tempo. A utilização de modelos matemáticos mostraram, para o caso do titânio, que o comportamento segue o modelo bidimensional com distribuição parabólica. Isto indica que tal comportamento está associado a existência de altos gradientes de concentração de soluto junto aos pontos de máxima concentração e a diferentes espaçamentos entre esses pontos de máxima e os pontos de mínima. Quanto a conformação mecânica, verificou-se que o processo de laminação a quente utilizado provocou uma homogeneização equivalente a 6 horas de tratamento térmico, indicando claramente sua contribuição no processo de homogeneização / Abstract: One of the main problems in the production of Maraging steels comes from banded structures. This banding is originated by interdendritic segregation during ingot solidification and persists in some degree after thermomechanicaltreatments. In this context, the present work studies the effect of thermomechanical treatments on the microsegregation of an electroslag remelting Maraging steel (1900MPa). Preliminary analysis have not shown any macrosegregation in the material, however, a significant interdendritic microsegregation of alloying elements have been observed. The ingot presents different structures between top and bottom, but homogenization rate is not significantlyaffected by this heterogeneity. The microsegregation curves show that the initial rate of homogenization is very rapid; the rate significantly decreases after approximately 6 hours until complete homogenization. For better understanding this behavior, mathematical models have been applied to titanium. A good agreement can be observed with the parabolic distribution bidimensionalmode!. This result allows to associate the behavior of the homogenization rate to a high solute concentration gradient at the points of maxima, and to different distances between the maxima and minima points. Related to the mechanical treatments, it has been verified that the hot rolling has an effect equivalent to a 6 hours homogenization treatment / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica