A corrosão seletiva de fases de dois tipos de aços inoxidáveis fundidos foi analisada, ao serem submetidos a vários valores constantes de potencial, a partir da região catódica para a anódica da curva de polarização. Os aços estudados foram: austenítico (ACI CF-3M) solubilizado e martensítico (ACI CA-6NM) normalizado e revenido. As curvas de polarização foram traçadas potenciodinamicamente, a uma velocidade de varredura de 0,16 m.V.s-1 em solução aerada contendo H2SO4 1M e NaCl 1M, pH 0,35, à temperatura ambiente. Vários valores de potencial foram selecionados, previamente localizados nas regiões catódica, ativa, passiva e transpassiva da curva de polarização. Potenciostaticamente, foram atingidos os valores de potencial selecionados, sendo eles mantidos fixos por 1800 s. Após o ataque potenciostático, as aparências metalográficas dos aços foram verificadas, desde a região catódica até a anódica. Por microssonda eletrônica, foram quantificados os elementos químicos presentes nas fases dos aços. Para melhor avaliar o início de propagação de pite, foi determinada a porcentagem de íons liberados para o eletrólito, após a imposição de valores de potencial críticos de pite predeterminados pelas curvas de polarização, pelas aparências metalográficas e pelas curvas de densidade de corrente em função do tempo. / The selective corrosion of phases present in two types of cast stainless steels was analyzed, when submitled to several constant values of potential, starting from the cathodic to the anodic regions of the polarization curve. The cast stainless steels were: austenitic (ACI CF-3M) solubilized and martensitic (ACI CA-6NM) normalized and tempered. The polarization curves were obtained at a scanning rate of 0.16 mV.s-1 in 1M H2S04 and 1M NaCI solution, pH 0.35 and at room temperature. Several potential values were selected, previously located in the cathodic, active, passive and transpassive regions of the polarization curve. The values of the selected potential were maintained fixed for 1800 s. After the potentiostatic etching, the metallographic appearances of the steels were verified, from the cathodic to the anodic region. Through electronic microprobe analysis, the present chemical elements were quantified in the phases of the steels. For betler evaluating the beginning of pitling propagation in the studied steels, liberated ion percentage for the solution was determined, after the imposition of critic pitting potential values predetermined from the polarization curves, through the metallographic appearances obtained after potentiostatic etching of the samples and the current density curves as a function of time.

Tendo em vista a tendência mundial de se buscar a diminuição de peso de estruturas metálicas de veículos, o desenvolvimento de aços de resistência mecânica superior apresenta-se como um importante fator para a competitividade e sustentabilidade da indústria brasileira, além da segurança do usuário. No setor automobilístico, as reduções no peso e no consumo de combustível requerem não somente a pesquisa de novos aços, mas também a utilização de componentes híbridos, resultantes, entre outros, da união entre os aços austeníticos inovadores de alta liga e baixo custo (TRIP) e aços ferríticos comerciais (ARBL). Na presente dissertação foram investigadas as propriedades mecânicas microestruturais, antes e após o processo de soldagem TIG, dos aços TRIP e ARBL utilizados pela indústria automotiva. O principal objetivo do trabalho foi avaliar possíveis estruturas e modificações nas propriedades das juntas soldadas de acordo com parâmetros de soldagem pré-determinados. Primeiramente, verificaram-se as extensões da zona termicamente afetada dos corpos de prova soldados. Os perfis de microdureza indicaram que não houve uma alteração significativa de dureza na zona termicamente afetada do aço de efeito TRIP, enquanto que para o aço ARBL observa-se um considerável aumento. Os limites de escoamento determinados pelos ensaios de tração realizados permitiram a obtenção dos níveis de resistência mecânica das juntas soldadas. Através dos ensaios de microscopia eletrônica de varredura e microscopia ótica foi possível observar a influência do aporte térmico na zona termicamente afetada do aço ARBL. A análise de EDX nas juntas dissimilares permitiu observar a presença de zonas parcialmente diluídas na zona fundida do lado do metal de base ARBL, a caracterização da composição química nas interfaces entre os metais de base e o metal de solda e prever a microestrutura destas regiões. As fases presentes nos metais de base e na zona fundida foram caracterizadas também pela difração de raios x. Por meio da estereologia quantitativa caracterizou-se as fases presentes na zona fundida e determinou-se suas proporções em função do aporte térmico. / In view of the global trend of searching for the weight reduction of metal frames in vehicles, the development of superior mechanical resistance steels presents itself as an important factor for the competitiveness and sustainability of the Brazilian industry, as well as to user safety. In the automotive industry, the reductions in vehicle weight and fuel consumption not only require research of new types of steel but also the use of hybrid components, which result, amongst other things, between the union of austenitic innovative high alloy and low cost (TRIP) with commercial ferritic steels (HSLA). This dissertation analyses the microstructural mechanical properties before and after the TIG welding process, the TRIP steel, and HSLA used by the automotive industry. The main objective of this study was to evaluate possible phase changes in steel structures and transformation in the properties of the welded joints according to pre-determined welding parameters by analyzing extensions of the heat-affected and melted zones of welded specimens. The micro hardness profiles showed no significant changes in hardness in the heat affected HSLA steel, while the TRIP steel showed considerable increase. Additionally, the yield point determined by the traction tests performed, allowed the obtainment of the mechanical resistance levels of the welded joints. Through the tests of scanning electron and optical microscopy was observed the influence of heat input on heat affected zone of HSLA steel. EDX analysis allowed us to observe the presence of molten zones partially diluted in the side of the base metal HSLA, characterization of the chemical composition at the interface of the base metal and weld metal and predicting the microstructure in these regions. The phases present in the base metal and weld zone were characterized too by x-ray diffraction. By quantitative stereology characterized by the phases present in the weld zone and their proportions were determined as a function of heat input.

Nenhuma / Neste trabalho propõe-se uma nova metodologia para a análise do ruído magnético Barkhausen, as transformadas Wavelet., uma ferramenta de processamento de sinais que possibilita exibir o comportamento das freqüências e a quantidade de informações presentes em um determinado sinal. As transformadas Wavelet são utilizadas para a análise de sinais não estacionários, proporcionando uma representação tempo-frequência do sinal simultaneamente. Foram estudados três tipos de materiais ferromagnéticos, os aços ASTM A 515, USI SAC 50 e AISI 1045. A primeira fase dos estudos abordou a análise do ruído magnético Barkhausen para a avaliação de tensões mecânicas presentes nestes materiais. Os experimentos foram realizados utilizando-se as transformadas Wavelet contínua, Wavelet discreta e Wavelet Packet Entropia Wavelet e o método RMS convencional, sendo comparados os resultados obtidos pelos dois métodos. Verificou-se que a utilização da transformada Wavelet Packet Entropia Wavelet apresentou melhores resultados do que os obtidos pelo método RMS. Na segunda fase, os experimentos foram realizados de forma a verificar a possibilidade de emprego do método para a diferenciação das amostras estudadas. Os estudos foram realizados para valores de tensões mecânicas entre -30 MPa e 30 MPa e os resultados obtidos pelo método tradicional RMS e pelo método de Entropia Wavelet foram submetidos a uma análise estatística que possibilitou diferenciar, por intervalos de confiança de 95%, as amostras dos diferentes materiais. As principais conclusões deste trabalho é que a análise do ruído magnético Barkhausen utilizando a técnica de processamento de sinais pelo uso de Entropia Wavelet possibilita a diferenciação de amostras dos diferentes materiais ferromagnéticos estudados e apresenta sensibilidade para a detecção de variações de tensões numa faixa de tensões superior ao método tradicional RMS. Os resultados obtidos com o uso das transformadas Wavelet contínuas e das outras transformadas Wavelet discretas não apresentaram informações relevantes para estas aplicações. / In this study, a new methodology for Barkhausen noise analysis of ferromagnetic materials is proposed. This methodology is based on the use of the Wavelet transforms, a signal processing tool capable of providing the frequency content and he amount of information of a particular signal. The Wavelet transforms are used for non-stationary signals analysis and are capable of providing the time and frequency information simultaneously, hence giving a time-frequency representation of the signal. Three different ferromagnetic materials were investigated, the ASTM A 515, USI SAC 50 and AISI 1045 steels. The first part of the study was directed to the analysis of the magnetic Barkhausen noise for evaluation of the mechanical stresses present in these materials. The experiments were performed using the Continuous Wavelet Transforms, the Discrete Wavelet Transforms, the Wavelet Packet Transform Wavelet Entropy and the conventional RMS Method. The results obtained from these methods were compared. The results obtained from the use of the Wavelet Packet Transform Entropy Wavelet were more representative than those obtained from the use of the RMS method. In the second part of this study, the experiments were performed in order to verify the use of these methods to separate the materials studied. The experiments were performed in the stress range from 30 MPa to 30 MPa and the results obtained from the RMS Method and the Wavelet Packet Transforms Method Entropy Wavelet were submitted to a statistical analysis that allowed differentiating, with 95% on confidence interval, the samples of the materials studied. The mains conclusions obtained from this study are: the stress range where the Wavelet Packet Transforms - Entropy Wavelet Method presented sensitivity for stress changes in the materials studied was larger than the presented by the RMS Method and the use of this Wavelet Transforms was adequate to differentiate the materials used in this work. The results obtained from the Continuous Wavelet Transforms and the other Discrete Wavelet Transforms did not present relevant information for these applications.

O objetivo dessa tese é contribuir para o entendimento da precipitação de compostos intermetálicos e da reversão da martensita por meio de modelos cinéticos, tanto em experimentos isotérmicos no aço maraging 350 (350B) como em estudos não-isotérmicos nos aços maraging 300 (300A), maraging 350 (350C). Além da cinética das transformações de fase, foram estudadas também as mudanças da microestrutura e dos mecanismos de endurecimento decorrentes de tratamentos térmicos de envelhecimento para o aço maraging 350B. Para estas finalidades, foram usadas diversas técnicas complementares de caracterização microestrutural, como microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) com espectroscopia por dispersão de energia de raios X (EDS), microdureza Vickers, difração de raios X (DRX) e ferritoscopia. Já a calorimetria exploratória diferencial (DSC) foi usada para estudar a precipitação de compostos intermetálicos e reversão da martensita em experimentos não-isotérmicos. Os resultados dos experimentos não-isotérmicos de DSC com os aços maraging 300 e 350 evidenciaram que a precipitação ocorre em duas etapas. A primeira relacionada à difusão de soluto no volume com energia de ativação próxima da difusão do níquel e molibdênio na ferrita, enquanto a segunda acontece por meio da difusão de soluto ao longo das discordâncias com energia de ativação menor que a difusão do níquel e do molibdênio na ferrita. Observou-se também que a reversão da martensita pode ocorrer em duas etapas. A primeira etapa foi associada à difusão de soluto, enquanto a segunda foi relacionada ao mecanismo de cisalhamento. Já as observações microestruturais, por meio de microscopia óptica e de microscopia eletrônica de varredura, evidenciaram que a austenita revertida formou-se nas regiões de interface, como os contornos de grão, contornos de pacote e contornos de ripas da estrutura martensítica para temperaturas a partir de 520 °C, enquanto a austenita revertida encontrada no interior das ripas da martensita formou-se a partir de 560 °C. O estudo da cinética de precipitação e do comportamento da curva de envelhecimento em um aço maraging 350 (350B), para tratamentos isotérmicos entre 440 e 600 °C, mostrou que as medidas de microdureza podem ser muito úteis para estudos dessa natureza nesses aços. A análise cinética da precipitação, realizada por meio do ajuste dos dados experimentais aos modelos JMAK e Austin-Rickett, mostrou que eles se ajustam bem a esses modelos com coeficiente de correlação próximo de 1. Entretanto, a interpretação dos valores de n, obtidos pela equação Austin-Rickett, mostrou que eles têm maior concordância com as mudanças microestruturais observadas nos aços maraging, em estudos anteriores, se comparados com aqueles estimados por meio da equação JMAK. A interpretação das constantes n, usando a equação Austin-Rickett, permitiu estabelecer diversas etapas para a precipitação. Na primeira ocorre a precipitação nas discordâncias para 440 °C, seguida pelo crescimento de cilindros longos e finitos em comparação com a distância de separação deles para 480 °C e, por fim, o crescimento de precipitados partindo de dimensões pequenas com taxa de nucleação zero para 520 e 560 °C. Já o estudo do comportamento da curva de envelhecimento para diversos tempos entre 440 e 600 °C em aço maraging 350 (350B) mostrou que esse aço apresenta uma etapa de endurecimento e outra de amolecimento. Essa etapa de endurecimento, comumente atribuída à formação de fases intermetálicas coerentes e semicoerentes, pode subdividir-se em dois estágios para as temperaturas de envelhecimento de 440 e 480 ºC ou apresentar um único estágio para 520 e 560 ºC. Já a etapa de amolecimento é associada não somente ao mecanismo clássico de superenvelhecimento em que a queda na resistência mecânica ocorre em virtude da perda de coerência e do engrossamento de precipitados, mas também como consequência da formação de austenita revertida a partir da martensita, especialmente, para temperaturas entre 520 e 600 ºC. / The purpose of this thesis is to contribute to the understanding of precipitation of intermetallic compounds and reversion of martensite through kinetic models, as in isothermal experiments in maraging 350 steel (350B) as in non-isothermal studies in maraging steels 300 (300A) maraging 350 (350C). In addition to kinetics of phase transformation, they were also investigated both the changes of the microstructure and the mechanisms of hardening due to aging heat treatments for the maraging steel 350B. For these purposes, we used several complementary techniques for microstructural characterization, such as optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), Vickers hardness, X-ray diffraction (XRD) and feritscope, while differential scanning calorimetry (DSC) was used to study the precipitation of intermetallic compounds and reversion of martensite in non-isothermal experiments. The results of the non-isothermal DSC experiments with the maraging steel 300 and 350 showed that precipitation occurs in two steps. First stage related to the diffusion of solute in bulk with activation energy next to nickel diffusion and molybdenum in the ferrite, while second stage occurs through the solute diffusion along dislocations with lower activation energy than the diffusion of nickel and molybdenum in ferrite. It was also observed that the reversion of the martensite can occur in two steps. First stage was associated with the solute diffusion, while the second stage is related to the shear mechanism. Microstructural observations by optical microscopy and scanning electron microscopy showed that austenite reverted was formed in the interface regions, such as grain boundaries, packet boundaries and lath boundaries of martensitic structure for temperatures from the 520 °C, while the reverted austenite found within the martensite laths formed from 560 °C. Study of the kinetics of precipitation and aging hardening behavior in a 350 maraging steel (350B), by isothermal treatments between 440 and 600 °C, showed that the microhardness measurements can be very useful for such studies in these steels. Kinetics of precipitation analysis was carried out by adjusting the experimental data to JMAK and Austin-Rickett models. It showed that they fit well to these models with a correlation coefficient close to 1. However, the interpretation of the n values, obtained by Austin-Rickett equation, they have showed higher agreement with the observed microstructural changes in the maraging steel, in previous studies, when compared with those estimated by JMAK equation. The interpretation of the constants, using the Austin-Rickett equation, revealed several steps to precipitation. In the first precipitates on dislocations for 440 °C followed by growth of long and finite cylinders in comparison with the distance their separation for 480 °C and, finally, the growth of precipitates starting from small dimensions with nucleation rate zero for 520 and 560 °C. Study of aging hardening behavior curve for various times between 440 and 600 °C in maraging steel 350 (350B) showed that the steel has a hardening step and another softening. This step of hardening, commonly attributed to the formation of intermetallic phases coherent and semicoerentes, it can be divided into two stages to the aging temperatures of 440 and 480 °C or present a single stage 520 and 560 °C. Since the softening stage is associated not only to classic overaging mechanism in which a drop in mechanical strength occurs due to loss of coherence and precipitate coarsening, but also as a consequence of austenite formation reverted from the martensite especially to temperatures between 520 and 600 °C.

A soldagem a ponto por resistência é o processo mais usado na montagem de estruturas, tais como: automóveis, caminhões, aviões, vagões de trem, etc. Como exemplo, na montagem das carrocerias de automóveis são necessários em média 5.000 pontos de solda. Segundo a ANFAVEA a produção em 2010 no Brasil ultrapassou 3,5 milhões de automóveis, ou seja, aproximadamente 17,5 bilhões de pontos de solda por ano. Estes fatos evidenciam a importância deste processo de soldagem na montagem de carroceria devido a sua eficiência, rapidez e facilidade na automação. Além disso, o comportamento da soldagem a ponto por resistência é extremamente importante para a qualidade de toda a estrutura soldada. O presente trabalho será voltado para a avaliação e estudo da soldabilidade de chapas de aço de 0,8 mm, revestidas e não revestidas com zinco, na indústria automotiva, comparando-se dois equipamentos de soldagem com dois tipos de corrente de soldagem: corrente alternada (CA) e corrente contínua de média freqüência (CC). Foram feitos diagramas de soldabilidade: corrente (kA) x tempo (ms) com força constante e corrente (kA) x força (kgf) com tempo (s) de soldagem constante e localizada suas respectivas áreas comuns. Em seguida foram feitos diagramas em terceira dimensão (3D) com os três principais parâmetros (força, corrente e tempo) e localizado um ponto otimizado. Posteriormente foram analisadas, nos pontos otimizados, as dimensões geométricas do ponto através da macrografia, a resistência mecânica com ensaio de tração e, durante a soldagem, a resistência dinâmica e a energia elétrica dinâmica. Foram seguidos como requisitos técnicos para qualificação de soldagem conforme norma. Os resultados mostraram que, a soldagem em CC apresentou-se melhor em chapas sem revestimento se comparada com a soldagem em CA. E a soldagem em CA apresentou-se melhor em chapas com revestimento de zinco se comparada com a soldagem em CC. A queima do revestimento de zinco e a rugosidade superficial das chapas não afetaram a formação do ponto de solda. As durezas nas regiões da ZAC e no ponto de solda apresentaram-se maiores em chapas sem revestimento. Todos os pontos de solda com os parâmetros otimizados, encontrados pelo método apresentado neste trabalho, foram aprovados conforme norma. / Resistance spot welding is highly used in the structures assembly, such as: cars, trucks, planes, trains, etc. For example, 5.000 weld spots are necessary in an auto-body assembly. According to ANFAVEA, Brazilian production in 2010 overtook 3.5 millions of cars, in order words, around 17,5 billions weld spot per year. This fact evidences the importance of this welding process due to its efficiency, rapidity and easiness in the automation. Moreover, the resistance spot welding behavior is highly important for all the welded structure quality. This work aimed to study the weldability of zinc non-coated and zinc coated steel sheets of 0,8 mm thickness for automotive industry, comparing two welding equipments with two kinds of current: alternating current (AC) and medium frequency direct current (DC). The weld lobes are presented: current (kA) x time (s) with constant force (kgf) and current (kA) x force (kgf) with constant welding time. After, lobes in third dimension (3D) with the three main parameters were done (force, current and time) and located the great point. Afterwards, the great points were characterized using, optic metallografly, mechanical resistance with tensile-shear test and, during welding, the dynamic resistance and dynamic energy. The describe techniques were followed as technical requisites according to the standard. The results showed that the welding in DC presented better performance in uncoated sheets when compared to the AC welding. And the AC welding presented better performance in zinc coated sheets when compared to DC welding. Zinc coating burning and sheets surface roughness did not affect the spot weld formation. The hardness in the HAZ regions and in the spot weld was higher in uncoated sheets. All spot welds with the optimized parameters, found by the method presented in this work, were approved according to the standard.

Este trabalho investiga o comportamento dúctil de aços microligados classe API utilizado em tubulações na indústria do petróleo, e apresenta um estudo exploratório da aplicação da abordagem local e do modelo micromecânico de células computacionais para modelar a extensão estável de trinca em Modo I de abertura em aço ARBL. Ensaios laboratoriais na temperatura ambiente do aço API 5L X70 (utilizando corpos-de-prova normalizados) fornecem a curva de resistência à fratura (curva-R) do material. Esta curva foi utilizada para calibrar os parâmetros micromecânicos de células computacionais empregados no modelo. Este modelo foi utilizado para prever a pressão de colapso de dutos de paredes finas utilizados no transporte de gás, que apresentam defeitos longitudinais de diferentes razões entre profundidade de trinca e espessura de parede (a/t). As análises numéricas realizadas demonstram a capacidade da metodologia de células computacionais 2D em simular o rasgamento dúctil e o crescimento estável de trincas em corpos-de-prova de mecânica da fratura, assim como prever a pressão de colapso de estruturas tubulares contendo defeitos (trincas). / This study presents the experimental investigation of the ductile behaviour of microalloyed pipeline steel. Additionally, it extends the computational cell methodology to model Mode I crack extension in a high strength low alloy HSLA steel. Laboratory testing of an API 5L X70 steel at room temperature using standard, deep crack C(T) specimens provides the crack growth resistance curve to calibrate the micromechanics cell parameters for the material. The cell model incorporating the calibrated material-specific parameters is then applied to predict the burst pressure of a thin-walled gas pipeline containing longitudinal cracks with varying crack depth to thickness ratios (a/t). The numerical analyses demonstrate the capability of the computational cell approach to simulate ductile crack growth in fracture specimens and to predict the burst pressure of thin-walled tubular structures containing crack-like defects.

Com a tendência da indústria automobilística em produzir motores com maior potência e menor consumo de combustível, a redução em peso dos componentes tem sido cada vez mais exigida. Isto tem desafiado a Ciência dos Materiais em desenvolver novos produtos que apresentem alta resistência mecânica para compensar a redução de peso desejada. No entanto, a fabricação de aços especiais implica em características de produto e de processamento altamente complexas. As diferentes rotas de fabricação apresentam limitações termodinâmicas, cinéticas e físicas, de recursos e de equipamentos, que devem ser balanceadas, visando viabilidade produtiva mas atendendo às especificações e às exigências da aplicação final. Assim são os desenvolvimentos de elementos de suspensão automotiva, que tem característica fundamental a redução de peso, implicando portanto em desafio constante para o projeto da peça e para o aço especificado. O presente trabalho teve como objetivo principal o desenvolvimento de um aço para aplicação em suspensão automotiva com alto desempenho em fadiga, menor peso e custo otimizado. A rota simplifica o processo produtivo, eliminando etapas intermediárias e também abre possibilidade da utilização de aços de aciaria elétrica, uma rota inovadora e desafiadora em relação à utilização de matéria-prima reciclada. Os objetivos foram alcançados através de um processo de engenharia de inclusões. O controle e a caracterização destas inclusões foram fundamentais, sendo necessárias técnicas diferenciadas como complemento às técnicas tradicionais. Foram utilizadas técnicas de microscopia ótica, microscopia eletrônica, espectrometria e dissolução ácida, visando complementar as caracterizações superficiais, volumétricas, e composicionais, além de testes dinâmicos, aumentando-se a amostragem tradicionalmente utilizada. O material estudado foi gentilmente cedido pela Gerdau Aços Especiais Brasil de Pindamonhangaba - SP, onde também foram realizados os testes e análises. Observou-se que a metodologia com diferentes técnicas de caracterização mostrou-se boas para avaliação do aço. Ainda, que o controle dos parâmetros de fabricação do aço líquido é fundamental para o desempenho final do produto e que a rota de aciaria elétrica e lingotamento contínuo mostraram-se viáveis para produção da matéria-prima de elementos de suspensão de alto desempenho. No entanto, é necessário um controle diferenciado de inclusões. Essa rota e controles levaram ao desenvolvimento de um material com alto limite de resistência mecânica, até 2100Mpa conforme as condições de tratamento térmico. Foi possível também associar a vida em fadiga às dimensões das inclusões, sendo que inclusões acima de 30?m reduziram a vida em fadiga do arame em 4 vezes. / Following the tendency of automotive industry to produce motors with higher power and less fuel consumption, weight reduction of components has been more and more demanded. This has defied Materials Science to develop new materials with higher mechanical resistance, to match the aimed weight reduction. However, production of special steel grades implies in highly complex product and process characteristics. There are different production routes, with thermodynamic, kinetic and physical limitations, as well of resources and of equipment, which must be balanced, aiming production feasibility and also matching product specifications and its final applications. Development of automotive suspension components have, for example, the weight reduction as main characteristic, what implies a constant challenge to the design project and also to the specified steel. This work aimed to develop a new steel applied to automotive suspension, with high fatigue performance, lower weight and optimized cost. The proposed route simplifies the productive process, eliminating intermediate steps and also uses steel melted in electric arc furnace, an innovative and challenging route concerning recycled raw material. The objectives were achieved through a process of inclusion engineering. The control and characterization of these inclusions were fundamental, and differentiated techniques were used, complementing the traditional ones. It was used optical microscopy, electron microscopy, spectrometry and acid dissolution, to complement the surface, volumetric and compositional characterization, and also dynamic testing, increasing the usual sampling. The studied material was kindly provided by Gerdau Aços Especiais Brasil - Pindamonhangaba - SP, where the tests and analysis were performed. It was observed that the methodology was suitable for the steel evaluation. And that the control of the steelmaking parameters is fundamental for the final performance of the product. It was also possible to conclude that the steelmaking based on electric arc furnace and continuous casting can be feasible to produce raw-material for high-performance suspension applications, once a differentiated inclusion control is applied. It was concluded that the methodology with different characterization techniques was good for the analysis, complementing each other. Liquid steel parameters control is fundamental for the final performance of the product. Electric Arc Furnace and Continuous Casting route are reliable for the production of raw material for high performance suspension parts. However, it is necessary to control the inclusions. The applied route created a material with high mechanical resistance, up to 2100MPa, depending on the heat treatments conditions. It was also possible to associate the fatigue life to the inclusion dimensions, and the inclusions above 30?m reduced the fatigue life of the wire in about four times.

A demanda por produtos mais econômicos, eficientes e menos poluentes faz com que a indústria automobilística invista em novos e melhores materiais e processos de produção. Assim, surgiu o processo de estampagem à quente chamado Press Hardening e seus produtos, os Press Hardened Steels. Esta classe de aços é capaz de produzir uma microestrutura totalmente martensítica durante o rápido resfriamento em prensa. Com o aumento da produção de peças por Press Hardening, evidenciou-se um grave problema: a suscetibilidade à fragilização por hidrogênio dos aços submetidos a esse processo. A ocorrência das chamadas fraturas retardadas induzidas por hidrogênio é relatada na literatura e uma pesquisa indica que microadições de nióbio ao aço 22MnB5 poderiam aumentar a resistência à fratura induzida por hidrogênio. Para estudar os efeitos do hidrogênio no aço 22MnB5, foram utilizadas seis diferentes composições A, C, CP, Ec, Ep e N (contém nióbio) em dois ensaios principais: ensaio de permeabilidade de hidrogênio e trincamento induzido por hidrogênio. A técnica de microdureza Vickers foi posteriormente utilizada para verificar possíveis efeitos do ensaio de permeabilidade de hidrogênio. Quatro das seis ligas receberam inicialmente o tratamento de press hardening e todas as seis apresentavam estruturas martensíticas nos ensaios de permeabilidade e trincamento. Por meio do método tlag, os parâmetros de difusão dos ensaios de permeabilidade foram calculados e comparados à literatura. As ligas CP e N apresentam os maiores valores de difusividade aparente de hidrogênio, menores valores de concentração máxima de hidrogênio e menores densidades de sítios de aprisionamento, sendo assim menos suscetíveis à fragilização por hidrogênio. Os ensaios de trincamento revelaram que as composições A, C e Ec apresentam trincas maiores do que as demais ligas, corroborando os resultados obtidos nos ensaios de permeabilidade (melhor resistência à fragilização por hidrogênio das ligas CP e N que contém Nb). Os ensaios de microdureza Vickers mostraram que não há redução na dureza após o ensaio de permeabilidade. Palavras-chave: A demanda por produtos mais econômicos, eficientes e menos poluentes faz com que a indústria automobilística invista em novos e melhores materiais e processos de produção. Assim, surgiu o processo de estampagem à quente chamado Press Hardening e seus produtos, os Press Hardened Steels. Esta classe de aços é capaz de produzir uma microestrutura totalmente martensítica durante o rápido resfriamento em prensa. Com o aumento da produção de peças por Press Hardening, evidenciou-se um grave problema: a suscetibilidade à fragilização por hidrogênio dos aços submetidos a esse processo. A ocorrência das chamadas fraturas retardadas induzidas por hidrogênio é relatada na literatura e uma pesquisa indica que microadições de nióbio ao aço 22MnB5 poderiam aumentar a resistência à fratura induzida por hidrogênio. Para estudar os efeitos do hidrogênio no aço 22MnB5, foram utilizadas seis diferentes composições A, C, CP, Ec, Ep e N (contém nióbio) em dois ensaios principais: ensaio de permeabilidade de hidrogênio e trincamento induzido por hidrogênio. A técnica de microdureza Vickers foi posteriormente utilizada para verificar possíveis efeitos do ensaio de permeabilidade de hidrogênio. Quatro das seis ligas receberam inicialmente o tratamento de press hardening e todas as seis apresentavam estruturas martensíticas nos ensaios de permeabilidade e trincamento. Por meio do método tlag, os parâmetros de difusão dos ensaios de permeabilidade foram calculados e comparados à literatura. As ligas CP e N apresentam os maiores valores de difusividade aparente de hidrogênio, menores valores de concentração máxima de hidrogênio e menores densidades de sítios de aprisionamento, sendo assim menos suscetíveis à fragilização por hidrogênio. Os ensaios de trincamento revelaram que as composições A, C e Ec apresentam trincas maiores do que as demais ligas, corroborando os resultados obtidos nos ensaios de permeabilidade (melhor resistência à fragilização por hidrogênio das ligas CP e N que contém Nb). Os ensaios de microdureza Vickers mostraram que não há redução na dureza após o ensaio de permeabilidade. / The demand for more economical, efficient and less polluting products makes the automobile industry invest in new and better materials and production processes. In this way, arose the hot stamping process called Press Hardening and its products, the Press Hardened Steels. This class of steels is capable of producing a fully martensitic microstructure during rapid cooling in the press. With the increase of the production of pieces by Press Hardening, a serious problem was evidenced: the susceptibility to the hydrogen embrittlement of the steels made by this process. The occurrence of the so-called hydrogen-induced delayed fractures is reported in the literature and a research indicates that micro-alloying of niobium to 22MnB5 steel may increase hydrogen-induced fracture resistance. In order to study the hydrogen effects on the 22MnB5 steel, were used six different compositions A, C, CP, Ec, Ep and N (which contains niobium) in two main tests: hydrogen permeation test and hydrogen induced cracking. The Vickers micro hardness technique was later used to verify possible effects of the hydrogen permeation test. Four of the six alloys received the press hardening processing and all six had martensitic structures in the permeability and induced cracking tests. By means of the tlag method, the diffusion parameters of the permeability tests were calculated and compared to the literature. The CP and N alloys present the highest values of hydrogen apparent diffusivity, lower values of maximum hydrogen concentration and lower densities of trapping sites, thus being less susceptible to hydrogen embrittlement. The induced cracking tests showed that compositions A, C and Ec present higher cracks than the other alloys, corroborating the results obtained in the permeability tests (better resistance to hydrogen embrittlement of the alloys CP and N containing Nb). The Vickers microhardness tests showed that there is no reduction in hardness after the permeability test.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruna Corina Kurelo.pdf: 9097435 bytes, checksum: 9e2ea56fd2dfc2427ab47a5b071d8244 (MD5) Previous issue date: 2013-04-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nitriding by glow discharge (DL) and a new technique called luminous glow discharge with cathodic cage (DLGC) were techniques widely employed today for surface treatment. In the present work were investigated nanoscale tribo-mechanical properties of three grades:austenitic stainless steel (AISI 316), Martensitic (AISI 420) and supermartensitic (HP13Cr) subjected to treatments by DL and DLGC techniques. Martensitic steels have been previously heat-treated in 1025 C (AISI 420) and 1100C (HP13Cr) with subsequent rapid cooling in oil. The three classes of steels have been nitrided using the following parameters of temperature – time : 350 C/6 h, 400 C/6 h e 450 C/6 h (to DL and DLGC). The nitriding treatments were held in atmospheres of N2/H2 in the proportions of 20 %-80 % (in volume) to DL and 80 %-20 % (in volume) to DLGC. For the characterization of the samples were employed the techniques of x-ray diffraction (DRX), scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy (OM), atomic force microscopy (AFM) and Energy Dispersive X-ray Spectrometry (EDS). The mechanical properties were evaluated by instrumented indentation (II), and, with the same equipment, the nano scratch tests. In the samples treated by DL the temperature influence the formation of different stages (γN or αN, γ'-Fe4N, ε-Fe2 + xN, CrN). In the treatments carried out at low temperature (350 C) the predominant phase formed is γN to austenitic steel AISI 316 and phases γ' and ε for martensitic steels HP13Cr and AISI 420, due to difference in solubility and diffusivity of nitrogen in the austenite and martensite phases.Nitriding treatments by DL cause the effect of chromium depletion to all steels in the temperature of 450°C. To DLGC treatments occurs the formation of ε phase regardless of temperature. By this way higher temperatures favor the formation of the phases γN and αN. In treatments by DLGC, hardness of the deposited layer measured by II remained, regardless of steel, next to that of the reference sample. The hardness of the modified layers existing below the films produced by DLGC is next the hardness of the layers produced by DL but no border effect and low roughness. In treatments by DL, the hardness increased from 2,5 GPa up to 15,5 GPa for steel AISI 316. The estimated thicknesses of modified surfaces treated by DL are superior to those of the layers deposited and modified by DLGC at same parameters. The scratch resistance of modified surfaces by DL increases to any conditions of treatment. The greatest value of critical load of scratch resistance obtained (126.7 ± 32.1 mN) for the layers deposited by DLGC is too low for typical applications expected of these steels. However, further analyzes are necessary in the modified layer to check the applicability of this technique for these steels.The conditions of excellence found for DL technique can provide an increase in the useful life of the parts treated in the media, where they are employed that require good mechanical and tribological properties. / Dentre as várias técnicas empregadas na atualidade para tratamento de superfícies, destaca-se a nitretação por Descarga Luminosa (DL) e uma nova técnica denominada nitretação iônica por DL com Gaiola Catódica (DLGC). No presente trabalho investiga-se as propriedades tribo-mecânicas em nanoescala de três classes de aços inoxidáveis: austenítico (AISI 316), martensítico (AISI 420) e supermartensítico (HP13Cr) submetidos a tratamentos pelas técnicas de DL e DLGC. Os aços martensíticos foram previamente tratados termicamente em 1025 °C (AISI 420) e 1100 °C (HP13Cr) com posterior resfriamento rápido em óleo. Os três aços foram nitretados nas seguintes condições de temperatura/tempo: 350 °C/6 h, 400 °C/6 h e 450 °C/6 h (DL e DLGC). As nitretações foram realizadas em atmosferas de N2/H2 nas proporções de 20 %-80 % para DL e 80 %-20 % para DLGC. As superfícies foram caracterizadas pelas técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA) e espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDS). As propriedades mecânicas foram avaliadas por indentação instrumentada (II), e, com o mesmo equipamento, realizaram-se os ensaios de nanorisco. Na técnica de DL ocorre influência da temperatura de tratamento na formação das diferentes fases (γN ou αN, γ’-Fe4N, ε- Fe2+xN, CrN); nos tratamentos realizados a baixa temperatura (350 °C) predomina a formação da fase γN para o aço austenítico AISI 316 e das fases γ’ e ε para os aços HP13Cr e AISI 420, de estrutura martensítica, devido a diferença de solubilidade e difusividade de nitrogênio nas diferentes fases austenita e martensita. Os tratamentos de nitretação por DL causam o efeito da depleção do cromo em quaisquer dos aços na temperatura de 450 C. Nos tratamentos por DLGC ocorre a formação da fase independentemente da temperatura. Entretanto temperaturas mais altas propiciam a formação das fases γN e αN. Nos tratamentos por DLGC, a dureza da camada depositada medida por II permaneceu, independentemente do aço, próxima à da amostra de eeferência. A dureza das camadas modificadas existentes abaixo dos filmes produzidos por DLGC é próxima a dureza das camadas produzidas por DL mas sem efeito de borda e com baixa rugosidade. Nos tratamentos por DL, a dureza elevou-se de 2,5 GPa a até 15,5 GPa para o aço AISI 316. As espessuras estimadas para as camadas modificadas de amostras tratadas por DL são superiores às das camadas depositadas e modificadas de amostras tratadas por DLGC nos mesmos parâmetros. A resistência ao risco das superfícies modificadas por DL aumenta para quaisquer condições de tratamento. O maior valor de carga crítica de resistência ao risco (126,7 ± 32,1 mN) obtido para as camadas depositadas por DLGC é um valor muito baixo para as aplicações típicas esperadas desses aços. No entanto, são necessárias análises complementares na camada modificada para verificar a aplicabilidade dessa técnica para estes aços. As condições de excelência encontradas para a técnica de DL podem proporcionar um aumento da vida útil das peças tratadas nos meios onde são empregadas que exigem boas propriedades mecânicas e tribológicas.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:43:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jamil M Guimaraes Junior.pdf: 6099500 bytes, checksum: a74509c2e4fa6af13be50e78a82c9a13 (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Stainless steels with properties which allow high conformability and satisfactory mechanical resistance due to phase transformations are becoming prominently active for industries and metallurgical research centers. Therefore, the phenomena related to the work hardening must be understood and mastered, once the strain has an extremely important function on the phase transformation of these materials. For the investigations, are conducted different kinds of strains on the stainless steels by filing, compression and cold rolling at 12%, 31%, 50%, 70%, 80% and 90% reduction levels. In order to compare the materials, are conducted the following technics: optical microscopy, EDS, EBSD, X ray diffraction, hardness measurements and ferritoscope. The high hardness presented by these as received materials is attributed to the fact that they were not annealed. Low rolled steels showed high transformation into ε-martensite, and high rolled levels (like 90%) showed high grain elongation and very high α’- martensite fractions. Filling and compression also showed high α’- martensite fractions for the AISI 304. However, the AISI 316 didn’t show a significant fraction of α’- martensite after the compression test. Therefore, the high hardness showed by AISI 316 steel after the compression test is certainly due to classic work hardening mechanisms, not due to a α’- martensite transformation, which depends on the Stacking Fault Energy (SFE). / Aços inoxidáveis com propriedades que permitam alta conformabilidade aliada a resistência mecânica satisfatória devido a transformações de fase vêm sendo destaque nas indústrias e centros de pesquisa de metalurgia. Para tanto, os fenômenos relacionados ao encruamento devem ser compreendidos e dominados, pois os processos de deformação desempenham uma função extremamente importante na transformação de fases desses materiais. As investigações são conduzidas com deformações plásticas nos aços inoxidáveis por meio de limagem, compressão a 60% de redução da altura e laminação a níveis de 12%, 31%, 50%, 70%, 80% e 90% de redução. Para fins comparativos, são conduzidas análises microestruturais por meio de: microscopia óptica, EDS, EBSD, difração de raios X, medidas de dureza e ferritoscopia. Percebeu-se uma dureza acima do esperado nos materiais inicialmente caracterizados devido ao fato de os mesmos não estarem na condição de recozidos. Baixos níveis de redução na espessura promoveram elevados índices de transformação da austenita para martensita ε, enquanto que altos níveis de redução resultaram em elevado alongamento dos grãos e as maiores frações de martensita α’ entre todas as condições de deformação. Deformação por meio de limagem e por meio de compressão promoveram altos índices de transformação da austenita em martensita α’ para o aço inoxidável AISI 304, porém quando submetido à compressão, o aço AISI 316 não apresentou consideráveis frações de martensita na microestrutura. Sendo assim, conclui-se que o aumento de dureza do aço AISI 316 se deu por mecanismos clássicos de endurecimento, e não pela formação de martensita induzida por deformação. Isso porque a tendência em formar martensita induzida por deformação é dependente da EDE, e consequentemente, da composição química do material.