O objetivo deste trabalho compreende o estudo dos mecanismos e da cinética formação de fases intermetálicas no aço UNS S31803 envelhecido a entre 700 e 950C. Para este estudo foram conduzidos envelhecimentos isotérmicos por até 360 horas entre 700 e 950C. A identificação das fases foi realizada utilizando-se microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises por Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS), e difração de raios X. Já sua quantificação foi realizada por análise quantitativa a partir de imagens obtidas pela técnica de elétrons retroespalhados e medidas magnéticas. No início do envelhecimento entre 700 e 950 C, anteriormente à formação intensa de sigma, foi observado o reequilíbrio das frações de ferrita e austenita, mostrando que a formação de sigma ocorre quando as frações de ferrita e austenita atingem respectivamente 41,451,7% de ferrita e 56,961,7% de austenita. A análise das imagens obtidas pela técnica de elétrons retroespalhados permite a distinção entre as fases chi e sigma, e o estudo mais preciso dos mecanismos de formação de fase sigma. Evidências mostram que a nucleação e crescimento de sigma para as temperaturas de 700 e 750 C ocorre por precipitação descontínua a partir da ferrita, formando sigma e ferrita secundária, empobrecida em cromo e molibdênio em relação à matriz. Já para as temperaturas de envelhecimento entre 800 e 950 C a nucleação e crescimento de sigma ocorrem por decomposição eutetóide da ferrita gerando sigma e austenita secundária. Após a saturação dos sítios de nucleação heterogênea de sigma, provavelmente o crescimento de sigma ocorre a partir da austenita, gerando fase sigma e austenita empobrecida, à exceção da temperatura de 950 C onde o crescimento a partir da austenita não é observado devido à alta fração de ferrita disponível ao final do envelhecimento. Em todas as temperaturas de envelhecimento estudadas não existe evidência de que o sistema esteja em equilíbrio até 360 h de envelhecimento, e o consumo de chi nos estágios finais de envelhecimento indica que esta fase não é de equilíbrio. O estudo da cinética de formação de sigma a partir do modelo de J-M-A-K mostra a mudança no mecanismo principal de formação de sigma entre 700 e 900 C com o aumento do tempo de envelhecimento. Para a temperatura de 950C o comportamento distinto, já que provavelmente, nesta temperatura a taxa de nucleação de sigma é muito baixa e o mecanismo preponderante seja o crescimento dos núcleos de sigma formados. Foi observado ainda que o aumento da temperatura de envelhecimento reduz o tempo para a transformação do mecanismo de nucleação para crescimento das partículas de sigma formadas provavelmente devido ao aumento das taxas de difusão dos elementos formadores de sigma a altas temperaturas. O estudo cinético permitiu ainda estimar que para temperaturas entre 700 e 850C a energia de ativação necessária para a nucleação de sigma é maior em relação à energia necessária para o crescimento de sigma, mostrando que uma vez nucleada a fase sigma, seu crescimento se daria com mais facilidade devido às altas taxas de difusão propiciadas pelas elevadas temperaturas de envelhecimento. Além disso, os valores estimados neste trabalho para a energia de ativação para a formação de sigma são bastante próximos aos valores relacionados à difusão de molibdênio na ferrita. Esta evidência mostra que possivelmente a difusão de molibdênio, controlaria a nucleação e crescimento de sigma. O diagrama Tempo-Temperatura-Precipitação elaborado prevê o início da formação de sigma e mostra que a máxima cinética de formação de sigma para o aço UNS S31803 ocorre a 850 C.

Foi estudado o efeito do elemento químico berílio nos aços inoxidáveis austeníticos objetivando um material com boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Para isso foram fundidas a vácuo, três ligas inoxidáveis experimentais utilizando a matriz do aço inoxidável austenítico AISI do tipo 18-10. Os resultados foram direcionados às ligas experimentais nos estados solubilizado; solubilizado e envelhecido; solubilizado deformado 30% e envelhecido. Os testes metalográficos, de microdureza, corrosão e dilatométricos evidenciaram o berílio como um elemento de forte efeito envelhecedor, em tempos de tratamento relativamente curtos, propiciando aos aços inoxidáveis experimentais bons padrões de alongamento em parceria com boa resistência ao escoamento. Tais parâmetros possibilitam às ligas experimentais serem utilizadas como materiais que possam ser obtidos em formas desejadas e possuindo a propriedade que não é própria dos aços inoxidáveis austeníticos, isto é, o envelhecimento. / The effect of the chemical element beryllium in austenitic stainless steel was studied as an attempt to design a material with good mechanical properties and resistent to corrosion. Three experimental stainless steel alloy were cast in vaccum using the matrix of the austenitic stainless steel type 18-10. The results were directed with the experimental alloys in the states solubilised, solubilised and aged, and solubilised and worked to 30% and aged. The metallographic, micro-hardness, corrosion and dilatometric tests showed the remarkable effect of the element beryllium as a powerful aging agent for relatively short treatment times giving good paters of elongation as well as good mechanical properties to the tested stainless steels. Such parameters make it possible for the experimental alloys, to be used as materiais in different shapes and having the property which is not a characteristic of this steel, that is, aging.

Estágio realizado na Fundição do Alto da Lixa, S. A. e orientado pelo Eng.º Cláudio Miguel Moreira Campos / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Estágio realizado na SODECIA Centro Tecnológico e orientado pelo Eng.º António Baptista / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Estágio realizado na Oscacer - César Rola, Ld.ª e orientado pelo Dr. João Pedro Rola / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica (Opção de Produção, Desenvolvimento e Engenharia Automóvel). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2014-10-24T21:17:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÂO_AvaliaçãoComportamentalAços.pdf: 7257895 bytes, checksum: 9565c24f4805e50501360db86fa65728 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-11-07T12:24:38Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÂO_AvaliaçãoComportamentalAços.pdf: 7257895 bytes, checksum: 9565c24f4805e50501360db86fa65728 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-07T12:24:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÂO_AvaliaçãoComportamentalAços.pdf: 7257895 bytes, checksum: 9565c24f4805e50501360db86fa65728 (MD5) Previous issue date: 2013 / Os aços utilizados na fabricação de tubos vêm sendo continuamente desenvolvidos com o objetivo de se elevar a resistência mecânica dos mesmos, mantendo-se adequada tenacidade e boa soldabilidade. Com isso, é possível empregar aços com menores espessuras, o que reduz o peso por comprimento de tubo, além de permitir o aumento da pressão de trabalho admissível para tubos de mesma espessura. Este trabalho avaliou as características comportamentais de tubos de aços API 5L, graus X52 e X70, soldados pelo processo ao arco elétrico com eletrodo revestido. Após corte das tubulações, na seção transversal, foram soldadas amostras com chanfro em V, empregando-se eletrodo AWS E6010 para passe de raiz e eletrodo AWS E7018 para passes de enchimento e acabamento. As juntas soldadas foram caracterizadas química, mecânica e metalograficamente. Os ensaios de tração e de dobramento indicaram baixo desempenho das soldas em função da má qualidade dos eletrodos, provavelmente pelo inadequado sistema de armazenamento. Foram realizados ensaios dureza/microdureza na região soldada além de ensaios não destrutivos. Os corpos de prova ensaiados foram analisados macro e, empregando-se microscopia eletrônica de varredura, microfratograficamente. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Steels used in the manufacture of pipes are being continually developed with the objective of raising the strength of the same, keeping adequate toughness and good weldability. This makes it possible to employ steel with smaller thickness, which reduces the weight per length of pipe and also allows increased allowable working pressure for tubes of equal thickness. This study evaluated the behavioral characteristics of steel pipes API 5L X52 and X70 grades, welded by the electric arc process with coated electrodes. After cutting of pipes in cross section, were welded with V-groove samples using AWS E6010 electrode for root pass and electrode AWS E7018 for filling and finishing passes. The welded joints were characterized chemical, mechanical and metallographically. The tensile and bending tests indicated poor performance of welds due to the poor quality of the electrodes, probably due to inappropriate storage system. Assays were performed hardness / microhardness in the weld region. The specimens were tested and analyzed macro, using scanning electron microscopy, microfractografically.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Marise Leite (marise_mg@yahoo.com.br) on 2016-02-26T12:44:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DISSERTAÇÃO_CinéticaOxidaçãoCaracterização.pdf: 1774446 bytes, checksum: e0066dabe4edeab9c94093c543a01049 (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-04-11T12:49:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO_CinéticaOxidaçãoCaracterização.pdf: 1774446 bytes, checksum: e0066dabe4edeab9c94093c543a01049 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-11T12:49:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO_CinéticaOxidaçãoCaracterização.pdf: 1774446 bytes, checksum: e0066dabe4edeab9c94093c543a01049 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2004 / A formação de carepa durante processos industriais a elevadas temperaturas gera perdas que levam a um aumento dos custos de produção. A caracterização da carepa formada industrialmente e o estudo da cinética desta reação podem levar a um melhor conhecimento do processo de formação dessa carepa, otimizando o processo de laminação a quente e de decapagem da ACESITA. Com esse objetivo amostras de dois tipos de aço inoxidável foram oxidadas em um forno tubular na faixa de temperaturas entre 600 - 1200ºC, para avaliar a variação de massa com relação ao tempo e com relação à temperatura de ensaio. Ensaios de difração de raios X e de espectroscopia Mössbauer caracterizaram quais tipos de óxidos foram formados durante a oxidação e quais as proporções desses óxidos na carepa. Diversos parâmetros, como a energia de ativação para o processo de oxidação, foram avaliados. A variação de massa ocorrida durante a oxidação mostrou-se fortemente dependente com relação à temperatura e ao tempo, aumentando consideravelmente com o aumento desses dois fatores. O aço SAE 304 mostrou-se mais resistente à oxidação em relação ao SAE 430. As fases cristalinas encontradas foram principalmente a hematita e a magnetita, ou mais precisamente um espinélio no caso do SAE 304, sendo encontradas outras fases nos ensaios com tempos e temperaturas menores. A hematita parece formar-se antes da magnetita durante a oxidação e à medida que a temperatura aumenta a hematita se transforma em magnetita, lembrando que devemos sempre considerar a redução da temperatura no processo de laminação a quente. A explicação provável para a ausência de óxidos de cromo na maioria das amostras ensaiadas seria a de que tais óxidos volatilizariam a elevadas temperaturas. ____________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The formation of scaling during industrial processes at high temperatures generates losses that lead to an increase of the production costs. The haracterization of the scaling formed industrially and the study of the kinetics of this reaction can result in a better knowledge of the process of formation of this scaling, optimizing the hot lamination process of the ACESITA. Thus, samples of two types of stainless steels were oxidized in a tubular furnace in the range of temperatures between 600 and 1200ºC to evaluate the gain of mass with relation to the time and temperature of assay. Experiments of X-ray diffraction and Mössbauer spectroscopy had learned which types of oxides had been formed during the oxidation and the ratios of these oxides in the scaling as well. Several parameters such as the activation energy for the oxidation process, were evaluated. The gain of mass during the oxidation depends both on the temperature and the time, increasing strongly with the increase of these two factors. Steel SAE 304 revealed to be more resistant to the oxidation in comparison with the SAE 430. The major crystalline phases were hematite and magnetite, or more precisely a spinel in the case of SAE 304. Minor constituents were found depending on the times and temperatures of the experiments. Hematite seems to be formed before magnetite during the oxidation, but as the temperature increases the hematite transforms into magnetite. The probable explanation for the absence of chromium oxide in the majority of the assayed samples is that such oxides are volatilized at high temperatures.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-03-02T18:51:02Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ComportamentoEscóriaMetal.pdf: 5192642 bytes, checksum: 9913d94892f269ac21bf718e2c75b7a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-04-13T15:35:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ComportamentoEscóriaMetal.pdf: 5192642 bytes, checksum: 9913d94892f269ac21bf718e2c75b7a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-13T15:35:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_ComportamentoEscóriaMetal.pdf: 5192642 bytes, checksum: 9913d94892f269ac21bf718e2c75b7a9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Aços denominados clean steel, são produtos de grande importância para a sociedade, devido às suas aplicações mais nobres. A conceito de do aço limpo inclui maximizar a remoção das inclusões durante o processo de refino secundário do aço líquido e/ou atuar na composição, morfologia, tamanho e distribuição das inclusões no aço líquido e no produto final. Visto que os processos de refino envolvem uma complexidade de parâmetros operacionais e variáveis, a utilização de modelagem física e matemática é importante para se investigar os efeitos destes sobre a produtividade e o comportamento metalúrgico da operação de refino. Através de modelagem física foram estudados os principais parâmetros que influem no tempo de misturamento de ligas no interior de uma panela de aciaria agitada por gás inerte, além de medições da(s) área(s) de pluma formada nestas. Via metodologia PIV, foi possível criar um mapa de distribuição de velocidades em uma determinada região da panela. O modelo físico foi recriado via modelagem matemática, de modo a ser uma ferramenta comparativa com os resultados obtidos pelas outras metodologias. Através dos experimentos e análises realizados, foi possível perceber que à abertura do olho da pluma e o tempo de misturamento são afetados pelo nível de enchimento da panela, espessura e viscosidade da escória de topo, diferença de densidade entre metal e a escória, vazão de gás inerte e número de plugues porosos no fundo da panela. Obteve-se boa correlação entre os resultados obtidos pelas simulações numérica e física. Foi satisfatoriamente simulada a situação de agitação em panela industrial contendo aço via modelamento matemático. ______________________________________________________________________________ / ABSTRACT : Clean steels, are very important products for the society due to its noblest applications. The concept of clean steel includes inclusions removing during secondary refining process or act on the composition, morphology, size and distribution of inclusions in the liquid steel and in the final product. Since the refining processes involve a complexity of operating parameters and variables, the use of physical and mathematical modeling is important to investigate their effect on productivity and metallurgical behavior of the refining operation. Through physical modeling the main parameters that influence the mixing time in a steelmaking ladle stirred by inert gas were studied, in addition to the measurement eye plume opening. Using the PIV methodology, it was possible to create a velocity distribution map in a region of the ladle. The physical model was created in mathematical modeling in order to be a comparative tool with the results obtained by other methods. With the experiments and analysis, it is noted that the eye plume opening and the mixing time are affected by the ladle liquid level, thickness and viscosity of the top slag, density difference between metal and slag, inert gas flow and number of porous plugs in the bottom of the ladle. A good correlation between results obtained by physical and numerical simulations was founded. It was successfully simulated the industrial situation by mathematical modeling.