As trincas superficiais são defeitos que podem ocorrer durante a fabricação de aços. A incidência e gravidade desses defeitos aumentam quando há a adição de elementos químicos fragilizantes na sua composição química, especialmente no fabrico de aços especiais microligados e acalmados ao alumínio.Para neutralizar o efeito nocivo desses elementos (ex: Nb, N e V), tem-se que otimizar os parâmetros do processo de lingotamento contínuo. Este trabalho buscou a otimização dos parâmetros de lingotamento para diminuir as trincas superficiais do aço DIN-20MnCr5 Mod.Os pontos básicos aqui tratados foram: otimização do pó de molde; otimização do resfriamento secundário e; otimização da velocidade de lingotamento. Pode-se concluir que o uso de um pó de molde de alta basicidade, a aplicação de baixas intensidades de resfriamento secundários e as altas velocidade de lingotamento diminuem a formação de trincas superficiais. Algumas conclusões foram tiradas em laboratório através de um simulador termomecânico e todos os resultados foram validados na planta da Gerdau Aços Finos Piratini.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento realizado para a implantação do novo sistema de despoeiramento dos Fornos Elétricos a Arco da Aciaria da Gerdau Riograndense. O desenvolvimento do novo sistema iniciou com a necessidade de substituir o antigo sistema de captação, pois este não estava obtendo o desempenho esperado. Os principais resultados obtidos com a implantação deste projeto foram o atendimento das especificações do projeto, comprovado pelos resultados obtidos nas medições de material particulado (MP), uma vez que as concentrações de material particulado medido estão abaixo do limite de emissão estabelecido pelo órgão de controle ambiental, e os resultados do estudo de dispersão, realizados para avaliar a qualidade do ar, utilizando modelagem matemática, atenderam aos limites legais de emissão estabelecidos pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente - CONAMA. O estudo de dispersão foi elaborado após a implantação do sistema de despoeiramento, considerando os dados de entrada obtidos nas medições realizadas na saída dos gases da nova casa de filtros. As causas para o sucesso do projeto estão associadas a sólidos conhecimentos das tecnologias disponíveis da equipe responsável pela implantação do investimento, a visitas realizadas em outras empresas siderúrgicas, ao modelamento hidráulico que estabeleceu o dimensionamento correto do sistema e as experiências adquiridas na operação do antigo sistema de despoeiramento, pois orientaram as decisões tomadas no decorrer do projeto. A garantia da continuidade do desempenho do sistema implantado está assegurada por sua inclusão no programa de gestão ambiental da empresa.

O tratamento de modificação de óxidos (e sulfetos) com cálcio tornou-se usual na produção de aços de elevada limpeza interna. O conhecimento da composição química de inclusões, dependendo da composição do aço líquido, é requisito fundamental para garantir a lingotabilidade desses aços e propriedades mecânicas adequadas dependendo da aplicação dos mesmos. O objetivo deste trabalho foi o estudo da composição química de inclusões ao longo do processo de refino secundário, com enfoque no tratamento com cálcio. Para tanto, foram comparados dados experimentais (planta industrial) com simulações via termodinâmica computacional (software FactSage). A metodologia utilizada consistiu em: a) obtenção de dados experimentais para determinar os dados de entrada das simulações; b) utilizar os bancos de dados e a rotina de minimização da Energia de Gibbs do software FactSage, para calcular o equilíbrio entre as fases aço líquido (modelo associado) e inclusões (escória - modelo quase-químico modificado) e; c) comparar os resultados obtidos na planta industrial com os simulados via FactSage. O acompanhamento do processo de elaboração do aço na Gerdau Aços Especiais Piratini (AEP) foi fundamental para identificar eventuais desvios de processo, bem como para interpretar eventuais discrepâncias entre os resultados Na simulação de todas as provas, verificou-se que é fundamental um baixo desvio-padrão na análise dos elementos, se o objetivo é simular um padrão de elaboração de aço. Como resultado deste trabalho, verificou-se ainda que entre 10 e 14 ppm é a faixa ideal de cálcio para a formação de inclusões líquidas com teor mínimo de CaS, para os níveis de oxigênio, enxofre e alumínio do SAE 8620 na etapa final do processo de elaboração desse aço na AEP. É importante destacar que faixas mais amplas de cálcio podem ser utilizadas, dependendo do tipo de processo na aciaria e do tipo de produto requerido.

Nos últimos anos, as exigências de qualidade dos aços estão aumentando rapidamente. Isso vem fazendo com que o distribuidor de lingotamento contínuo seja utilizado para ajudar na remoção das inclusões do aço líquido. A flotação de inclusões é afetada diretamente pelas condições de escoamento no distribuidor. Portanto, alterando o fluxo de fluido no distribuidor é possível melhorar a limpeza inclusionária do aço. Para alterar o escoamento no distribuidor é comum o uso de modificadores de fluxo, também chamados de barreiras. Para projetar corretamente as barreiras é comum o uso de modelos que trabalham com água como fluido de simulação, ou seja, modelos físicos. Nesse trabalho são apresentados resultados experimentais de visualização do escoamento e distribuição dos tempos de residência no modelo físico do distribuidor da Gerdau - Aços Finos Piratini. Ao final do estudo pôde-se concluir que os objetivos inicialmente propostos foram alcançados. Ou seja, configurou-se uma barreira de fácil utilização no distribuidor industrial e que cria condições de fluxo favoráveis à flotação de inclusões. / Over the past years, steel quality requirements have been growing fast. This fact demands the use of a tundish as a tool for the removal of inclusions in liquid steel. Inclusion flotation is influenced by fluid flow, so it is possible to improve steel cleaness by changing flow patterns. Flow modifiers are commonly used to improve flow conditions. These flow modifiers are refractory baffles which cause inclusions to rise to the surface of the tundish slag. Since it is impossible to visualize the flow pattern in a real tundish, water-based physical models are often used to select the best baffles. This work shows the experimental results of flow visualization and residence time distribution in the tundish of Gerdau - Aços Finos Piratini. The main objective of this work has been achieved, that is, an easy-to-use baffle was configured in a real tundish and the inclusion flotation was improved.

O presente trabalho centra-se no fenômeno denominado de Fragilidade à Têmpera. Este fenômeno, observado em aços de alto carbono temperados, leva a uma fratura intergranular e está associado a segregação de fósforo e formação de cementita nos contornos de grão. Durante este estudo dois aços com composição química típica dos aços comerciais SAE 5160, mas com dois diferentes níveis de fósforo, foram utilizados para avaliar a influência da Fragilidade à Têmpera na resistência ao Impacto Charpy a temperatura ambiente. Os diferentes tratamentos térmicos realizados incluíram têmpera e revenidos convencionais e tratamentos térmicos especiais realizados na Gleeble 1500. Com o tratamento térmico convencional microestruturas martensíticas e bainítica foram obtidas. Para os aços martensíticos as temperaturas de austenitização variaram entre 830 e 1100 oC com o revenido variando entre como temperado até 500 oC por uma hora. A Gleeble 1500 foi utilizada para estudar a influência de um curto ciclo de austenitização na Fragilidade à Têmpera. Os resultados indicaram um melhor desempenho do aço de baixo P para todas as condições de tratamento térmico utilizadas. Os ciclos curtos de austenitização indicaram que a fragilidade à têmpera não pode ser evitada por este procedimento. Baseado na análise dos experimentos realizados com o aço SAE 5160 são apresentadas sugestões para minimizar os efeitos da Fragilidade à Têmpera em aços de alto carbono temperados e revenidos. / The present work is centered on the quench embrittlement phenomena. This phenomenon, observed in hardened high carbon steels, leads to intergranular fracture and is associated with phosphorus segregation and cementite formation at grain boundaries. During this study, two steels with compositions typical for commercial SAE 5160 steel, but with two different levels of phosphorus, were utilized to evaluate the influence of quench embrittlement on room temperature impact toughness. The heat treatment included conventional quench and temper treatments and special heat treatments processed on the Gleeble 1500. With conventional heat treatment martensitic and bainitic microstructures were obtained. For the martensitic microstructures, austenitizing temperatures ranged from 830 to 1100 oC with tempering temperatures from as quenched to 500 oC. The Gleeble 1500 was used to study the influence of short time heat treatment on the quench embrittlement. The low P steel exhibited better performance than the high P steel under all heat treatment conditions. Results on the short-holding-time treatment indicated that the QE can not be avoided by this procedure and a similar behavior between conventional and shortholding time treatment was observed. Based on an analysis of the experiments realized with the SAE 5160 steel suggestions to minimize the effects of quench embrittlement in high carbon quench and tempered steels were discussed.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a nitretação de aços rápidos com o objetivo de melhorar as suas propriedades tribológicas e produzir uma camada nitretada ótima para a resistência ao desgaste. O efeito de diferentes parâmetros de tratamento na nitretação do aço rápido AISI M2 foram investigados, comparando-se o seu comportamento tribológico e associando-se os mecanismos de desgaste com a microestrutura da camada nitretada. Uma vez que em algumas condições de tratamento existe uma tendência em se produzir uma camada frágil, especial atenção é dedicada aos fatores que causam a fragilização e como evitá-la. Amostras foram nitretadas em um reator a plasma em temperaturas entre 350° e 550°C, tempo entre 18 minutos e 20 horas, composição do gás de tratamento entre 5 e 75% de nitrogênio, balanço hidrogênio e pressão na câmara entre 200 e 900 Pa (2 e 9 mbar). Os ensaios de desgaste foram realizados utilizando-se um equipamento Amsler com a configuração do tipo disco contra superfície plana enquanto que os mecanismos de desgaste foram identificados em microscopia eletrônica de varredura. Simultaneamente foram realizadas análises de difração de raios-X, micro e nanodureza superficial, perfil de composição química por espectroscopia óptica em descarga incandescente (GDOS), metalografia óptica, microscopia eletrônica de transmissão e medição de tensões residuais. As amostras nitretadas em temperaturas de 550°C apresentaram lascamentos durante ensaio de desgaste indicando uma camada frágil enquanto amostras nitretadas entre 400°C e 500°C demonstraram um baixo coeficiente de atrito e reduzido desgaste adesivo. Portanto, o emprego de baixas temperaturas de tratamento é sugerida para a nitretação de aços rápidos. / The present work shows a study about plasma nitriding of high speed steel intending to improve its tribological properties and produce an optimum nitrided layer to wear resistance. The effect of different nitriding processes on the high speed steel AISI M2 has been investigated, comparing the wear performance and the microstructure of the steel. As with some treatment parameters there is a tendency to be produced a brittle layer, special effort is dedicated to establish the factors that produce the embrittlement and how to avoid it. Samples have been nitrided at temperatures between 350°C to 550°C from 18 minutes to 20 hours, at pressures between 200 to 900 Pa (2 to 9 mbar) using a gas composition from 5% to 75% of nitrogen, balance hydrogen. The wear tests were carried out using an Amsler machine using a wheel-flat type test while the wear mechanisms have been identified in scanning electron microscope. X-ray diffraction analyses, GDOS chemical composition depth profiles, micro and nanohardness tests, optical microscopy, transmission electron microscopy and residual stress measurements of the nitrided layers have been performed. The samples nitrided at temperatures of 550°C have shown spalling in wear tests indicating a brittle surface, while samples nitrided between 400°C to 500°C demonstrated reduced friction coefficients and adhesive wear. Therefore the low temperature treatment is suggested for nitriding of high-speed steel.

Neste trabalho estudou-se o eletropolimento do aço ABNT 301, em soluções de ácidos sulfúrico e fosfórico, à temperatura de (SO+S)QC, visando a otimização do processo. Inicialmente realizou-se ensaios em Célula curvas de polarização potenciostáticas anódicas, eletropolimento e alguns estudos complementares. tentou-se estimar, através de modelos matemáticos, composição da solução. de Hull, ensaios de Finalmente a melhor Observou-se que o abrilhantamento ocorre somente acima do potencial crítico (início da região pseudopassiva), sendo provavelmente o filme polarizante responsável pelo brilho. Notou- se, ainda, que o ácido fosfórico facilita a formação do filme polarizante; a água atua como um despolarizador anódico e o ácido sulfúrico tende a formar produtos insolúveis pouco condutores na superfície. O potencial de corrosao torna-se mais nobre após o processo e as soluções, com o seu envelhecimento, reduzem a eficiência anódica e o abrilhantamento. As soluções utilizadas podem alisar a superfície, no entanto exigem longos tempos de tratamento. As soluções mais diluídas requerem potenciais mais elevados para o abrilhantamento sem pites. / In this work it was studied the electropolishing of ABNT 301 steel in sulphuric and phosphoric acid solutions at the temperature of (50+5)QC in arder to obtain the optimization of the process. At first, Experiments in Hull Cell, anodic potenciostatic polarization curves, electropolishing expe~iments and some complementary studies were performed. Finally it was tried to estimate, through mathematical models, the best solution composition. It was observed that the brightening occurs only above the critical potencial (start of the pseudopassivity region). Brighteness is probably dueto the polarizing film. The phosphoric acid facilitates the polarizing film formation; water acts as an anodic depolarizer and the sulphuric acid tends to form low conductivity insoluble products at the surface. The corrosion potential becomes more noble after and the ageing of the solutions reduces their the process anodic efficiency and brightening capacity. The used solutions can smooth the surface, but long treatment times are required. The more diluted solutions require higher potentials in arder that brightening occurs without pit formation.

Um estudo sobre a suscetibilidade à corrosão-sob-tensão do aço inoxidável austenítico SAE 304 foi feito utilizando-se principalmente uma solução aquosa MgCl2 a 125°C pelo método da tração com baixa taxa de elongamento. Para tanto montou-se um sistema que pudesse realizar os testes, constituído por uma máquina de tração e acessórios. Constatou-se a eficácia deste sistema por meio de ensaios onde se procuravam os potenciais críticos para a solução pura ou adicionada de NaNO3. Os potenciais críticos encontrados para a solução de MgCl2 pura estiveram entre -145 e -160 mVH, e entre -90 e -100 mVH para a solução adicionada de 2,5% de NaNO3. A comparação destes resultados com outros provindos de testes com carga constante mostrou haver uma boa correlação. Usando-se soluções aquosas de NaCl em concentrações de 10 e 25%, os resultados mostraram-se pouco claros, devido ao uso de uma taxa de elongamento inadequada. / A study has been made of the stress corresion cracking susceptibility of type 304 austenitic stainless steel rainly in aquesus solution of MgCl2 at 125°C using strain-rate technique. A system was built up wich constitutes of a tensile test machine and the peripheric equipment. The efficacy of this system has been tested by running experiments for determination of critical potentials in MgCl2 with or without aditions of NaNO3. Critical potentials were found be between -145 and -160 mVH for pure MgCl2 and between -90 and -100 mVH for MgCl2 plus 2,5% NaNO3. From comparisons of these results with others of constant load tests a good agreement was found. With aqueous solution of 10% an 25% NaCl the results were not clear due to the inadequacy of the imposed strain-rate.

O presente trabalho estuda o polimento eletrolítico de aço inoxidável ABNT 302 em soluções de ácidos sulfúrico e fosfórico, contendo, como aditivos, três glicóis de massas moleculares pequena, média e grande. Neste estudo, foi seguido um procedimento experimental dividido em três etapas sequenciais, partindo do geral para o particular. Assim, na primeira etapa foram executados ensaios em célula de Hull, os quais tiveram o objetivo de selecionar as soluções mais promissoras. Em sequência, foram traçadas curvas de polarização potenciostáticas anódicas das soluções selecionadas que apresentaram características comuns no traçado. Nas curvas obtidas foram calculadas as resistências ôhmicas totais e parciais. Em função deste critério, foram selecionadas duas soluções de maior e duas de menor resistência. Na última etapa, foram realizados ensaios de polimento nas quatro soluções selecionadas de um total inicial de noventa e seis soluções, que foram avaliados em função do abrilhantamento e rugosidade produzidos. O trabalho, como um todo, proporcionou identificar comportamentos característicos e efeitos produzidos pelas soluções investigadas. Pela célula de Hull, faixas de densidades rle corrente nas quais se obtém abrilhantamento; pelas curvas de polarização potenciostáticas, patamares de passividade e pseudopassividade; nas soluções selecionadas, pelo critério da maior e menor resistência ôhmica, o efeito produzido em termos de abrilhantamento e rugosidade. / The present work studies the electrolytic polishing of ABNT 302 stainless steel in sulfuric and phosphoric acid solutions containing, as additives, three glycols of low, medium and high molecular weights. In this study, the experi.mental procedure was done in three successive stages, starting with the whole to a more specific case. At the first stage, experinents were done in Hull cell with the aim of selecting most promising solutions. The second part of the experiments was the plot of anodic potentiostatic polarization curves of the selected solutions. These curves presented similar characteristics in the cing. In the obtained curves the total and partial ohnic resistances werc calculated. Owing to this criteria, two solutions of major and minar resistance were selected. In the last stage, polishing experiments were done in four solutions, selected from ninety six initial ones, which were evaluated in accordance with the brightening and roughness produced. The work, as a whole, made it possible to identify typical behaviours and effects produced by the investigated solutions. Through the Hull cell, current densities zones, where brightening is obtained, were identified. Using the potentionstatic polarization curves, effect brightening and roughness was determined.

Este estudo busca avaliar a influência do elemento bismuto na usinabilidade do aço DIN-20MnCr5. Para isso utilizou-se três aços desta qualidade com diferentes concentrações de bismuto (sem Bi, 0,026% Bi e 0,046% Bi). Um quarto aço contendo 0,016% de bismuto foi utilizado em ensaio de campo. Algumas propriedades mecânicas foram testadas a fim de verificar possíveis alterações decorrentes da adição do bismuto. Este estudo foi feito com barras redondas laminadas de bitola 73,03 mm. Com o objetivo de minimizar efeitos do histórico termo-mecânico do material, os aços foram submetidos a um tratamento térmico de normalização anteriormente aos testes. Para a avaliação do desempenho dos três materiais testados quanto à usinabilidade, utilizou-se o método comparativo direto. A caracterização metalúrgica dos materiais estudados envolveu análise da composição química, microestrutura e inclusões. Para a verificação das propriedades mecânicas foram realizados ensaios de dureza, impacto Charpy, resistência à tração e ductilidade a quente. A usinabilidade foi avaliada pela forma do cavaco, através da operação de torneamento cilíndrico e desgaste de flanco através da operação de furação, todos os ensaios conduzidos sem a utilização de fluido de corte. Os resultados obtidos mostram uma influencia significativa do bismuto sobre a usinabilidade do material estudado, com considerável evolução no desempenho do aço com 0,026% e 0,046% de bismuto. Quanto às propriedades mecânicas, não foram verificadas diferenças significativas entre os três diferentes materiais à exceção da ductilidade a quente que se mostrou prejudicada em função da adição de bismuto. O ensaio de campo consistiu no acompanhamento do desempenho do material no processo de fabricação de peças para veículos agrícolas, os resultados encontrados mostraram ganhos expressivos com a utilização do aço com 0,016% de bismuto. / This study evaluates the influence of the element bismuth on the machinability of steel DIN-20MnCr5. For this three different bismuth concentrations were tested (NoBi, 0.026wt.% Bi and 0.046wt.% Bi). A fourth steel containing 0,016%wt.%Bi was used in the field test. Some mechanical properties were also analyzed to verify changes due to the addition of bismuth. This study was done using hot rolled round bars with 73.03 mm in diameter. In order to minimize effects of thermal or mechanical history prior to testing the steels were submitted to a normalizing heat treatment. The direct comparative method was used to evaluate the machinability performance of the three steels tested. The metallurgical characterization of the materials studied involved chemical, microstructural and inclusions analyses. To verify the mechanical properties hardness, Charpy impact, tensile strength and hot workability tests were performed. The machinability was evaluated by the shape of the chip, through turning machining and flank wear through the drilling operation, all tests were performed without the use of cutting fluid. The results show a significant influence of bismuth on the machinability of the material studied, with considerable enhancement in the performance of the steel 0,026wt.%Bi and 0,046wt%Bi. The mechanical properties did not show significant differences between the three steels with the exception of the hot workability which was impaired due to the addition of bismuth. The field test consisted in monitoring the performance of the material in manufacturing parts for agricultural vehicles, the results showed significant gains with the use of steel with 0,016wt.%Bi.