Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-11-08Bitstream added on 2014-06-13T20:55:52Z : No. of bitstreams: 1 000732516.pdf: 6219966 bytes, checksum: ec07d6ad8f13215da49caa548d237077 (MD5) / A propostadopresente trabalho é desenvolver tubos ARBL contendo 1%Cr e 0,2%Mo fabricados pelo processoERW/HF segundo a norma API 5CT grau T95, sendoeste grau originalmente desenvolvido para processos de fabricaçãode tubos “seamless”. Por conta disso, o presente trabalho possui um caráter inovador e oprincipal diferencial competitivo é ocusto de fabricação aliado ao alto nível de qualidade no processo soldagem e posterior tratamento térmico de têmpera e revenimento. Acomposição química do aço foi pensada de tal forma a garantir as propriedades mecânicas póstempera e revenimento pela adição de Mo, sendo este, o principal mecanismo de endurecimento, ou seja, a presença de martensita. Com isso, foi possível estabelecer níveis de 0,23%C e 0,49%Mnem massa. Adicionalmente,foi incorporado a liga níveis de 0,8%Cr a fim de garantir elevada resistência a corrosão na presença de CO2 para poços injetores. Foi utilizado o modelo de Hollomon para definir a temperatura de revenimentocomo função da propriedademecânica desejada. Para caracterizar otubo, foramrealizadostestes de tração, charpy, dureza, microdureza, microscopia ótica e MEV. A baixa variabilidade nas propriedades mecânicas mostra que o processo de tempera e revenimento foi estável, sendo este apto ao atendimento da norma API 5CT. A microscopia eletrônica de varredura identificou precipitados finos dispersos na matriz martensítica, sendo este, o mecanismo de endurecimento secundário que elevou a temperatura de revenimento conforme previsto pelo modelo de Hollomon. De face dos resultados concluímos que o tubo ARBL contendo Cr-Mo fabricado pelo processo ERW/HF atende aos requisitos da Norma API 5CT e com isso contribuirá significativamente no aumento de competividade na exploração de petróleo e gás / The purpose ofthis work isthe development ofHSLA tubes containing 1% Crand 0.2% Mo produced by the ERW/HF process according to standard API 5CT grade T95. These tubes were originally developed forseamless manufacturing processes. The present work has aninnovative character and the maincompetitive advantage is the cost ofmanufacturingcombined withthe high level of quality in welding process and subsequent heat treatment of quenchingand tempering. The chemical composition of the steel was designed in such a way to ensurethe mechanical properties after quenchingand temperingby addingMo, thisbeing themain hardenability mechanism,in other words, the presence of martensite . Thus,itwas possible toestablish levelsof 0.23%Cand 0.49% Mn byweight. Additionally, levelsof 0.8%Cr were incorporatedto ensurecorrosionresistance inthe presence of CO2 in injection wells. Hollomon model was usedto set the tempering temperatureas a functionofthe aim mechanical property. To characterize the tube, thefollow tests were performed, tensile, Charpy, hardness, microhardness, optical microscopy and SEM. The low variability in the mechanical properties shows that the quench and tempering process was stable, which is able to meet the standard API 5CT. The scanning electron microscopy identified fine precipitates dispersed in a martensitic matrix, this being the mechanism of secondary hardening which raised the tempering temperature as provided by Hollomon model. In view of the results we conclude that the HSLA tube containing Cr - Mo manufactured by the process ERW / HF meets the requirements of Standard API 5CT and thereby contribute significantly in increasing competitiveness in the oil and gas exploration

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12Bitstream added on 2014-06-13T19:37:18Z : No. of bitstreams: 1 furtado_ae_me_guara.pdf: 4157561 bytes, checksum: c59e496f189cae1f505585658dfe2da7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Objetivando um maior compromisso com o meio ambiente, as montadoras ao redor do mundo passaram a investir em veículos menos poluentes e para tanto, um dos caminhos adotados foi a redução do peso para diminuir o consumo de combustível. Um dos meio para atingir esse objetivo foi a utilização dos materiais menos densos, com plástico e o alumínio. Essa política fez cair significativamente a proporção de utilização do aço nos projetos automotivos nos últimos vinte anos. Desta forma, a fim de manter seu volume de vendas no mercado automobilístico, grandes siderúrgicas ao redor do mundo se uniram com o intuito de provar a viabilidade da construção de carros utilizando o aço e ainda assim obter um produto final mais leve e barato. Esse estudo iniciou-se em 1994 e ficou conhecido por Consórcio ULSAB (Ultra Light Steel Auto Body). Esse trabalho tem como objetivos apresentar os projetos da família ULSAB, bem como realizar a análise de um componente da suspensão traseira de um veíclo do segmento popular produzido atualmente em grande escala no Brasil (e em outros países) baseado nesta filosofia. Desta forma, através de diferentes rotas de tratamento térmico, foram obtidas diferentes estruturas (temperada, temperada e revenida, normalizada e bifásicas) para o componente em questão. Foi realizada a análise microestrutual e mecânica dos corpos de prova para a definição de uma proposta de tratamento termicos alternativos para oo componente estudado. Dentre as estruturas obtidas pode-se concluir que os aços bifásicos foram os que apresentaram melhores resultados, ou seja resitência mecânica muito próxima ao nível de resistência atual da superfície temperado do componente,e alongamento ( por analogia, tenacidade) próximo aos níveis atuais atingidos no núcleo do componente. / The adoption of friendly environmental politics OEMs all over the world to invest in low emissions vehicles. A way to achieve this goal is mass reduction in order to improve fuel consumption. This mass recution can be achieved using lighter materials as plastics and aluminum. This politics caused and important reduction in the proportional use of steel in car projects in last twenty years. So, in order to maintain their market share in automotive new projects, thirty -five steel-makers from the five continents have a made a partnership which objective was to prove the viability to build lighter and cheaper steel intensive vehicles. Project team started working in 1994 andwas named ULSAB (Ultra-Light Steel Auto Body). This dissertation has a guidelinesthe presentation of ULSAB family programs and also analyzing a rear suspension part of a small size car produced in large scale in Brazil (and other countries too) base on this philosophy. Thus, using different thermal treatment, different structures(quenching and tempering and dual-phase steels) have been achieved for the component. Mechanical and micro-structural analyses of these different materials permitted to ptopose alternative treatments for the component. The best results among the achieved structures were reached by dual phase steels: mechanical strength very near from the quenched surface and elongation values almost the same as the non treated center of the component.

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-11-25Bitstream added on 2015-03-03T12:06:59Z : No. of bitstreams: 1 000806273.pdf: 2878729 bytes, checksum: 780266454638376c226351f3401f09f2 (MD5) / O objetivo deste trabalho foi a criação de uma modelagem estatística, capaz de substituir o processo utilizado para a preparação de fornos de têmpera e revenimento, que tradicionalmente é realizada por meio de ajustes feitos a partir de resultados de propriedades mecânicas, ensaiadas em laboratório e exigidas em especificações de clientes. Buscou-se compreender a influência das variáveis de entrada (fatores) nas propriedades mecânicas limite de resistência à tração, dureza e estricção, em arames de aço SAE 9254, para os diâmetros 2,00mm e 6,50mm, utilizados na fabricação de molas de válvula e de embreagem para o seguimento automobilístico. Foram investigadas as principais variáveis de entrada do processo diâmetro, velocidade, temperatura de revenimento e a concentração do meio de têmpera polímero, para isso, utilizou-se as metodologias de Planejamento de Experimentos com Análise em Blocos, Regressão Múltipla e Quadrática, Análise de Variância (ANOVA), Análise de Componentes Principais (Estatística Multivariada), Metodologia de Superfícies de Resposta (RSM) e Controle Estatístico de Processo para a análise residual dos modelos estatísticos. Para otimização dos modelos estatísticos foram utilizados os métodos Desirability, Gradiente Reduzido Generalizado (GRG), Algoritmo Genético (AG) e a Meta-heurística Recozimento Simulado. Os resultados revelaram que todas as variáveis consideradas têm influência significativa e os modelos obtidos foram validados utilizando-se métodos estatísticos adequados. Essa modelagem e sua otimização, se implementada e aplicada corretamente, poderá ocasionar avanços científicos que proporcionariam a automatização deste processo, e consequentemente provocaria impacto significativo no aumento de produtividade e qualidade do produto / The purpose of this work was the creation of a statistical modeling able to replace the process used to setup of the ovens of the quench hardening and tempering, that is traditionally accomplished through adjustments made based on the results of mechanical properties as tested in laboratory and required in customer specifications. We sought to understand the influence of the input variables (factors) on the mechanical properties tensile strength, yield point and hardness, in SAE 9254 draw steel wires, with diameters 2.00 mm and 6.50 mm, used in the manufacture of valve springs and clutch for automobile tracking. Were investigated the input variables of the process wire diameter, processing speed, tempering temperature and concentration of polymer. We used the methodologies Design of experiments with analysis in blocks, Multiple regression and quadratic regression, Analysis of variance (ANOVA), Principal Components Analysis (multivariate statistical), Response surface methodology and Statistical Process Control for residual analysis of statistical models. For optimization were used Desirability method, Generalized Reduced Gradient (GRG), Genetic Algorithm (AG) and Simulated Annealing. The results revealed that all variables considered have significant influence and models obtained were validated using appropriate statistical methods. This new modeling and its optimization, if properly implemented and enforced, could lead scientific advances which would provide the automation of this process, and consequently cause great impact on increasing productivity and product quality

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2016-03-21T21:13:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação0180.pdf: 1791551 bytes, checksum: 7bb4200334bbe26a462dabc261bea3b7 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2017-05-03T15:30:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação0180.pdf: 1791551 bytes, checksum: 7bb4200334bbe26a462dabc261bea3b7 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-03T15:30:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação0180.pdf: 1791551 bytes, checksum: 7bb4200334bbe26a462dabc261bea3b7 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / CAPES / Falhas estruturais podem ocorrer por uma combinação dos efeitos das tensões de serviço e das tensões residuais. Estas são geradas após deformação plástica não uniforme causada por processos mecânicos, térmicos ou químicos. Neste trabalho investigaram-se os valores médios das tensões residuais de amostras de aço inoxidável duplex UNS S32304, submetidas a diferentes condições de tratamento térmico e processo de soldagem TIG, por técnica de difração de raios X. A partir dos valores de tensões médias construíram-se perfis de tensões residuais. Para isto, acompanhou-se o comportamento do plano 420 da austenita com radiação CuKα ( ̅ = 0,1542 nm) e o plano 211 da ferrita com radiação CrKα ( ̅ = 0,2291 nm). As amostras foram tratadas a 475, 600 e 750 °C por 8 horas em atmosfera ambiente e resfriadas em água do mar. Os resultados foram analisados pelo método do sen²ψ e indicam que as variações microestruturais e térmicas, relacionadas às diferentes condições experimentais, influenciam o valor médio das tensões residuais do material e consequentemente o perfil de tensões.

Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: João Zangrandi Filho / Banca: José Rubens de Camargo / Resumo: Objetivando um maior compromisso com o meio ambiente, as montadoras ao redor do mundo passaram a investir em veículos menos poluentes e para tanto, um dos caminhos adotados foi a redução do peso para diminuir o consumo de combustível. Um dos meio para atingir esse objetivo foi a utilização dos materiais menos densos, com plástico e o alumínio. Essa política fez cair significativamente a proporção de utilização do aço nos projetos automotivos nos últimos vinte anos. Desta forma, a fim de manter seu volume de vendas no mercado automobilístico, grandes siderúrgicas ao redor do mundo se uniram com o intuito de provar a viabilidade da construção de carros utilizando o aço e ainda assim obter um produto final mais leve e barato. Esse estudo iniciou-se em 1994 e ficou conhecido por Consórcio ULSAB (Ultra Light Steel Auto Body). Esse trabalho tem como objetivos apresentar os projetos da família ULSAB, bem como realizar a análise de um componente da suspensão traseira de um veíclo do segmento popular produzido atualmente em grande escala no Brasil (e em outros países) baseado nesta filosofia. Desta forma, através de diferentes rotas de tratamento térmico, foram obtidas diferentes estruturas (temperada, temperada e revenida, normalizada e bifásicas) para o componente em questão. Foi realizada a análise microestrutual e mecânica dos corpos de prova para a definição de uma proposta de tratamento termicos alternativos para oo componente estudado. Dentre as estruturas obtidas pode-se concluir que os aços bifásicos foram os que apresentaram melhores resultados, ou seja resitência mecânica muito próxima ao nível de resistência atual da superfície temperado do componente,e alongamento ( por analogia, tenacidade) próximo aos níveis atuais atingidos no núcleo do componente. / Abstract: The adoption of friendly environmental politics OEMs all over the world to invest in low emissions vehicles. A way to achieve this goal is mass reduction in order to improve fuel consumption. This mass recution can be achieved using lighter materials as plastics and aluminum. This politics caused and important reduction in the proportional use of steel in car projects in last twenty years. So, in order to maintain their market share in automotive new projects, thirty -five steel-makers from the five continents have a made a partnership which objective was to prove the viability to build lighter and cheaper steel intensive vehicles. Project team started working in 1994 andwas named ULSAB (Ultra-Light Steel Auto Body). This dissertation has a guidelinesthe presentation of ULSAB family programs and also analyzing a rear suspension part of a small size car produced in large scale in Brazil (and other countries too) base on this philosophy. Thus, using different thermal treatment, different structures(quenching and tempering and dual-phase steels) have been achieved for the component. Mechanical and micro-structural analyses of these different materials permitted to ptopose alternative treatments for the component. The best results among the achieved structures were reached by dual phase steels: mechanical strength very near from the quenched surface and elongation values almost the same as the non treated center of the component. / Mestre

Orientador: Messias Borges Silva / Coorientador: Valério Antônio Pamplona Salomon / Banca: Aneirson Francisco da Silva / Banca: Fernando Augusto Silva Marins / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Banca: Jorge LUiz Rosa / Resumo : O objetivo deste trabalho foi a criação de uma modelagem estatística, capaz de substituir o processo utilizado para a preparação de fornos de têmpera e revenimento, que tradicionalmente é realizada por meio de ajustes feitos a partir de resultados de propriedades mecânicas, ensaiadas em laboratório e exigidas em especificações de clientes. Buscou-se compreender a influência das variáveis de entrada (fatores) nas propriedades mecânicas limite de resistência à tração, dureza e estricção, em arames de aço SAE 9254, para os diâmetros 2,00mm e 6,50mm, utilizados na fabricação de molas de válvula e de embreagem para o seguimento automobilístico. Foram investigadas as principais variáveis de entrada do processo diâmetro, velocidade, temperatura de revenimento e a concentração do meio de têmpera polímero, para isso, utilizou-se as metodologias de Planejamento de Experimentos com Análise em Blocos, Regressão Múltipla e Quadrática, Análise de Variância (ANOVA), Análise de Componentes Principais (Estatística Multivariada), Metodologia de Superfícies de Resposta (RSM) e Controle Estatístico de Processo para a análise residual dos modelos estatísticos. Para otimização dos modelos estatísticos foram utilizados os métodos Desirability, Gradiente Reduzido Generalizado (GRG), Algoritmo Genético (AG) e a Meta-heurística Recozimento Simulado. Os resultados revelaram que todas as variáveis consideradas têm influência significativa e os modelos obtidos foram validados utilizando-se métodos estatísticos adequados. Essa modelagem e sua otimização, se implementada e aplicada corretamente, poderá ocasionar avanços científicos que proporcionariam a automatização deste processo, e consequentemente provocaria impacto significativo no aumento de produtividade e qualidade do produto / Abstract: The purpose of this work was the creation of a statistical modeling able to replace the process used to setup of the ovens of the quench hardening and tempering, that is traditionally accomplished through adjustments made based on the results of mechanical properties as tested in laboratory and required in customer specifications. We sought to understand the influence of the input variables (factors) on the mechanical properties tensile strength, yield point and hardness, in SAE 9254 draw steel wires, with diameters 2.00 mm and 6.50 mm, used in the manufacture of valve springs and clutch for automobile tracking. Were investigated the input variables of the process wire diameter, processing speed, tempering temperature and concentration of polymer. We used the methodologies Design of experiments with analysis in blocks, Multiple regression and quadratic regression, Analysis of variance (ANOVA), Principal Components Analysis (multivariate statistical), Response surface methodology and Statistical Process Control for residual analysis of statistical models. For optimization were used Desirability method, Generalized Reduced Gradient (GRG), Genetic Algorithm (AG) and Simulated Annealing. The results revealed that all variables considered have significant influence and models obtained were validated using appropriate statistical methods. This new modeling and its optimization, if properly implemented and enforced, could lead scientific advances which would provide the automation of this process, and consequently cause great impact on increasing productivity and product quality / Doutor

Muitos estudos são realizados para melhorar a resistência à erosão por cavitação dos aços. Entre estes estudos, está a utilização de aços inoxidáveis enriquecidos com nitrogênio na superfície. O presente trabalho estudou o uso da técnica SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding), que consiste em duas etapas. Primeiro utiliza-se a nitretação a plasma, para inserir o nitrogênio no material. Na sequência realiza-se o tratamento térmico de solubilização, para que o nitrogênio fique em solução sólida. Foram utilizados neste trabalho dois aços inoxidáveis martensíticos (ASTM CA-6NM e ASM 15-5PH). A nitretação foi realizada na temperatura de 630°C por 3 horas. Para o aço CA-6NM foram utilizadas três diferentes condições de solubilização (1100°C por 1 hora, NS1, 1200°C por 30 minutos, NS2 e 1200°C por 1 hora NS3). Para o aço 15-5PH foi utilizada apenas 1 condição de solubilização (1200°C por 30 minutos, NS), e realizado posterior tratamento de envelhecimento (390°C por 8 horas, NSE). As amostras foram analisadas por difração de raios-x, microscopia ótica e determinação de perfil de microdureza na secção transversal. Verificou-se um aumento da dureza superficial dos aços CA-6NM, porém não foi observado grande presença de austenita próxima à superfície. No aço 15-5PH, foi observada uma camada de austenita na superfície. O ensaio de cavitação foi realizado conforme norma ASTM G32/09, porém utilizando o método indireto. A região cavitada das amostras foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura. Constatou-se que as amostras tratadas obtiveram aumento de resistência à erosão por cavitação, sendo de mais de 5 vezes para a condição NS1 e de três vezes para a condição NSE. / Several studies are being done to improve the cavitation erosion resistance of steel. Among those studies, is the use of steels with nitrogen enriched surfaces. In this study the use of SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) technique was studied, which consists in performing plasma nitriding, used to add nitrogen to the material, followed by a solubilization treatment so that the nitrogen is in solid solution. On this experiment two martensitic stainless steel were used (ASTM CA-6NM and ASM 15-5PH). Nitriding was performed at 630°C for 3 hours. Three different solubilization conditions were used for CA6NM steel (1100°C for 1 hour, NS1, 1200°C for 30 minutes, NS2 and 1200° for 1 hour, NS3). Only one condition was used for 15-5PH steel (1200°C por 30 minutos, NS), and later used an aging treatment (390°C for 8 hours, NSE). The samples were analyzed through x-ray diffraction, optical microscopy and microhardness profiles. All CA6NM samples had an increase in surface hardness, and no big austenite presence was observed. On 15-5PH steel, an austenictic phase was observed. The cavitation test was conducted according to ASTM G32/09 standard, but using the indirect method. The damaged area of the samples was analyzed by scanning electron microscopy. The treatment increased cavitation erosion resistance of all samples, having increased over 5 times for the NS1 sample and 3 times for NSE sample.

Orientador: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Tomaz Manabu Hashimoto / Banca: João da Cruz Pavão / Resumo: A propostadopresente trabalho é desenvolver tubos ARBL contendo 1%Cr e 0,2%Mo fabricados pelo processoERW/HF segundo a norma API 5CT grau T95, sendoeste grau originalmente desenvolvido para processos de fabricaçãode tubos "seamless". Por conta disso, o presente trabalho possui um caráter inovador e oprincipal diferencial competitivo é ocusto de fabricação aliado ao alto nível de qualidade no processo soldagem e posterior tratamento térmico de têmpera e revenimento. Acomposição química do aço foi pensada de tal forma a garantir as propriedades mecânicas póstempera e revenimento pela adição de Mo, sendo este, o principal mecanismo de endurecimento, ou seja, a presença de martensita. Com isso, foi possível estabelecer níveis de 0,23%C e 0,49%Mnem massa. Adicionalmente,foi incorporado a liga níveis de 0,8%Cr a fim de garantir elevada resistência a corrosão na presença de CO2 para poços injetores. Foi utilizado o modelo de Hollomon para definir a temperatura de revenimentocomo função da propriedademecânica desejada. Para caracterizar otubo, foramrealizadostestes de tração, charpy, dureza, microdureza, microscopia ótica e MEV. A baixa variabilidade nas propriedades mecânicas mostra que o processo de tempera e revenimento foi estável, sendo este apto ao atendimento da norma API 5CT. A microscopia eletrônica de varredura identificou precipitados finos dispersos na matriz martensítica, sendo este, o mecanismo de endurecimento secundário que elevou a temperatura de revenimento conforme previsto pelo modelo de Hollomon. De face dos resultados concluímos que o tubo ARBL contendo Cr-Mo fabricado pelo processo ERW/HF atende aos requisitos da Norma API 5CT e com isso contribuirá significativamente no aumento de competividade na exploração de petróleo e gás / Abstract: The purpose ofthis work isthe development ofHSLA tubes containing 1% Crand 0.2% Mo produced by the ERW/HF process according to standard API 5CT grade T95. These tubes were originally developed for"seamless" manufacturing processes. The present work has aninnovative character and the maincompetitive advantage is the cost ofmanufacturingcombined withthe high level of quality in welding process and subsequent heat treatment of quenchingand tempering. The chemical composition of the steel was designed in such a way to ensurethe mechanical properties after quenchingand temperingby addingMo, thisbeing themain hardenability mechanism,in other words, the presence of martensite . Thus,itwas possible toestablish levelsof 0.23%Cand 0.49% Mn byweight. Additionally, levelsof 0.8%Cr were incorporatedto ensurecorrosionresistance inthe presence of CO2 in injection wells. Hollomon model was usedto set the tempering temperatureas a functionofthe aim mechanical property. To characterize the tube, thefollow tests were performed, tensile, Charpy, hardness, microhardness, optical microscopy and SEM. The low variability in the mechanical properties shows that the quench and tempering process was stable, which is able to meet the standard API 5CT. The scanning electron microscopy identified fine precipitates dispersed in a martensitic matrix, this being the mechanism of secondary hardening which raised the tempering temperature as provided by Hollomon model. In view of the results we conclude that the HSLA tube containing Cr - Mo manufactured by the process ERW / HF meets the requirements of Standard API 5CT and thereby contribute significantly in increasing competitiveness in the oil and gas exploration / Mestre

Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Humberto Lopes Rodrigues / Banca: Pedro Paulo de Campos / Resumo: Estudos de novos materiais, mais resistentes, econômicos e de menor densidade, são de grande interesse para aplicações estruturais em projetos de Engenharias. Propriedades mecânicas antes obtidas principalmente por meio de adição de elementos de ligas, como por exemplo elevada dureza, tenacidade e resistência mecânica, podem ser atingidas atualmente com variações no processamento térmico e termomecânico. Estas alterações têm proporcionado a formação de estruturas multifásicas nos aços, e como elemento deste estudo, os aços bifásicos. Neste trabalho, buscou-se entender os efeitos que processamentos térmicos possuem sobre as microestruturas dos aços de médio teor de carbono (SAE 1045), assim como a sua influência sobre as propriedades mecânicas, especialmente sobre a tenacidade, evidenciada por meio de ensaios de impacto. O material tratado termicamente obteve, sua estrutura transformada, visando à formação de estrutura bifásica (ferrita e martensita) e de estrutura formada por martensita revenida, sendo comparadas com a condição do material como fornecido (ferrita e perlita). A caracterização microestrutural foi realizada para determinação das fases presentes, assim como das frações volumétricas respectivas. Ensaios de tração e de impacto foram realizados visando a determinação das propriedades mecânicas do aço. Os resultados mostraram que a interação entre ferrita e martensita, gerada na condição bifásica, possue forte influência nos resultados referentes à tenacidade, assim como a temperatura em que o material foi ensaiado. Comparando-se três estruturas, comprova-se que a estrutura bifásica possui resistência mecânica e tenacidade mais elevadas que os aços temperados e revenidos, e tenacidade proxima a do aço com médio teor de carbono, sem tratamento térmico. / Abstract: Studies of new materials, more resistance, cheaper costs and lower density, have high interest for structural use in engineering projects. Mechanical properties adquired in the past by alloyes adition, for example igher hardness, toughness and mechanical strenght, nowadays can be reached using controlled thermo mechanical process. These changes have provided the multiphase structures formation in steels, for example the dual phase steel, subject of the present study. In this work it was researched the effects of heat process in microestructure of medium carbon steels (SAE 1045) and the influence over mechanical properties, specially in toughers, realized by impact analysis. The heat treatment material has its structure transformed in dual-phase structure (ferrite and martensite) and compared with supplied material (ferrite and perlite). The microestructural characterization was done to determine the present phase, and the respective volumetric fraction of martensite. Tension and impact analysis were done to determine the steel mechanical properties. Results have shown that the interaction between ferrite and martensite generated in dual-phase condition, has higher influence, related the materials toughness, so the temperature that material was analysed comparing the three structures, verifies that the dual-phase struture has level of mechanical resistence and toughness, higher than quenched and tempered steels, and toughness near of medium carbon steel that has not received heat treatment in higher or lower temperatures. / Mestre

Orientador: Itamar Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T19:34:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sant'Anna_PedroCarneiro_D.pdf: 9344836 bytes, checksum: 94a9ee7db0c54b4a0cb6d76fffb44467 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Investigou-se o efeito de tratamentos térmicos intercríticos na microestrutura e propriedades mecânicas do aço API 5L X65 comumente utilizado em tubulações soldadas para transporte de óleo e gás. Vários pesquisadores demonstraram a existência de zonas frágeis na região intercrítica da zona afetada pelo calor (ZAC) de aços C-Mn e ARBL (alta resistência e baixa liga), produzidas durante o procedimento de soldagem de passe único e passes múltiplos. Além dos efeitos nocivos da martensita e da bainita superior, o microconstituinte formado por martensita-austenita retida, denominado constituinte M-A, é usualmente apontado como sendo o principal responsável pela degradação da tenacidade à fratura de alguns destes aços. Após os tratamentos térmicos de homogeneização e normalização, amostras do aço API 5L X65 foram submetidas a tratamentos térmicos intercríticos, realizados a 780 °C por 20 minutos e resfriadas com taxas equivalentes às dos insumos de calor obtidos em soldagens por arco submerso em chapas de 12 mm. As propriedades mecânicas foram avaliadas por meio dos ensaios de tração, dureza, resistência ao impacto Charpy e tenacidade à fratura CTOD. As características microestruturais foram analisadas por meio de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. O tratamento térmico de homogeneização foi eficiente para eliminar o bandeamento e a linha de segregação central da chapa. Verificou-se que o constituinte M-A está presente em todas as condições de resfriamento dos tratamentos térmicos realizados na região intercrítica, incluindo aquelas que promoveram alta tenacidade à fratura. A redução da taxa de resfriamento aumenta a quantidade do constituinte M-A até um determinado limite, pois ele se decompõe em ferrita + carbonetos. Pode-se concluir que os baixos níveis de tenacidade à fratura e ductilidade estão relacionados com a fração volumétrica da martensita obtida em altas taxas de resfriamento ou ao constituinte M-A com caráter martensítico. A condição intercrítica resfriada com taxa de 19 °C/s foi a que promoveu melhor relação resistência mecânica e tenacidade à fratura. Deve-se, portanto, selecionar procedimentos de soldagem que reduzam a fração volumétrica da martensita e do constituinte M-A / Abstract: The intercritical heat treatment effect on the microstructure and mechanical properties of the API 5L X65 steel, widely used in oil and gas pipeline, was investigated. Many researchers have suggested the existence of local brittle zones in the intercritical heat treatment zone (haz) of C-Mn and HSLA (high strenth low alloy) steels of single and multipass welding. Beyond deleterious effect of the martensite and upper bainite, the martensite and retained austenite microstructure, named MA constituent, is usualy pointed as being responsible for the toughness degradation of some of these steels. The specimens were submitted to homogenization and normalizing heat treatments, and then they were submitted to intercritical heat treatments performed at 780 oC for 20 minutes; after that the specimens were cooled using different cooling rates. The cooling rates were equivalent to the heat input obtained with 12 mm steel plate submerged arc weld. The tension, Vickers hardness, Charpy impact and CTOD tests were conducted. Microstructure characterizations were performed by using optical and scanning electron microscopy. Homogenization heat treatment was efficient to eliminate banding and the centerline segregation. It was verified that M-A constituent is present in all intercritical heat treatment conditons, including those of high fracture toughness. The cooling rate reduction increases the amount of M-A constituent until a certain limit, then it decomposes in ferrite + carbides. It was concluded that low toughness and ductility levels are closely related with the volume fraction of martensite obtained in high colling rates or with M-A constituent with a martensite character. The intercritical condition with 19°C/s cooling rate promoted the best correlation between strength and fracture toughness. To improve the intercrictical HAZ toughness of welds, it is suggested to select a welding procedure that diminishes the proportion of martensite and M-A constituent / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica