Orientador: Ana Paula Rosifini Alves Claro / Banca: Edson Cocchieri Botelho / Banca: Carlos Roberto Grandini / Banca: Sandra Giacomin Schneider / Banca: Sergio Scheneider / Resumo: Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência dos tempos de fotopolimerização nas resinas odontológicas, onde quatro resinas compostas foram utilizadas, sendo três micro híbridas e uma nanoparticulada. Esses compósitos foram submetidos ao desgaste abrasivo de esfera rotativa pelo método de ball cratering. Para tal ação foi projetado e construído um dispositivo de desgaste por micro abrasão de esfera rotativa livre de três corpos. Os corpos de prova foram confeccionados e embutidos em uma matriz de alumínio, com uma profundidade de 2mm. Usam-se o aparelho LED RADII, com os tempos de exposição de 20, 30 e 40 segundos e uma esfera com 15 mm de diâmetro de aço temperada, retificada e revenida. A lama abrasiva utilizada nesse estudo foi uma solução composta por 20% de talco (USP/200) e 80% de soro fisiológico, na quantidade de 3 gotas por segundo. Para comprovação dos resultados obtidos, utilizaram-se os testes de: Espectroscopia por Dispersão de Energia (EDS), Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR), Análise Termogravimétrica (TGA), micro dureza Vickers, ensaio de desgaste de micro abrasão por esfera rotativa pelo método de ball cratering e a análise da superfície desgastada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Esta análise foi realizada para verificar o real mecanismo de desgaste ocorrido. Os resultados obtidos comprovam que o tempo recomendado pelos fabricantes, tem a capacidade suficiente de fotopolimerizar toda a matriz orgânica, comprovaram também que a resina nanoparticulada obteve em todos os ensaios os melhores resultados em relação às resinas híbridas, e que a cultura do acréscimo de até 20s além do recomendado não tem influência direta em relação ao desgaste abrasivo. / Abstract: This work has as an objective to evaluate the influence of photopolymerization in odontological resins, where composed four resins were used, being three of them micro hybrid and one nanoparticulated. These composites were submitted to abrasive wear and tear of rotative sphere by the method ball cratering. For such action a device of micro abrasion of rotative sphere was designed and built free of three bodies. The bodies of proof were produced and put in a matrix of aluminum with a depth of 2mm. The device used was a LED RADII, with exposition time of 20, 30 and 40 seconds and a sphere of 15mm diameter made of tempered steel, rectified and soften, the abrasive lama used in this study was a solution composed by 20% of powder (USP/200) and 80% of physiological serum released at 3 drops per second. For verification of the results obtained the tests of Energy Dispersion Spectrograph (EDS) was used, transformed Infra red of Fourier (FT-IR), Thermogravimetric Analysis (TGA) Vickers micro hardness, wear and tear of micro abrasion by rotative sphere by the method ball cratering and the analysis of worn superficies by Sweeping Electronic Microscopy (SEM). This analysis was carried out to verify the real mechanism of the worn occurred. The results obtained prove that the time recommended by the manufacturer has enough capacity to photopolymerized all the organic matrix, it also proved that the resin nanoparticulated obtained in all the essays the best results in what concerns to the hybrid resins. And the culture of the addition of 20 seconds besides what is recommended has no direct influence in relation to the abrasive wear and tear. / Doutor

Os aços Hardox possuem microestrutura de martensita revenida e são caracterizados pelas elevadas dureza e resistência à tração, sendo empregados em situações que requerem alta resistência ao desgaste. Entretanto, os processos de soldagem alteram significativamente a sua microestrutura e propriedades. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a resistência ao desgaste de juntas soldadas de um aço Hardox 500 produzidas através do processo MAG convencional e, juntamente, com o Hardox sem soldagem (metal base), para comparação. A soldagem ocorreu utilizando dois consumíveis, um recomendado pela empresa fabricante do aço, o AWS ER80S-G, e outro de maior resistência mecânica, o consumível AWS ER120SG. As propriedades mecânicas das juntas soldadas foram avaliadas através de perfis de microdureza, ensaios de tração e dobramento. Ainda, foi realizada uma análise da superfície de fratura dos corpos de prova do ensaio de tração, em microscópio eletrônico de varredura. Foram executados ensaios de desgaste por um abrasômetro do tipo roda de borracha. Análises através de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas para verificar os mecanismos de desgaste nas superfícies submetidas à abrasão Nos ensaios de dobramento, constatou-se que a condição soldada com o arame de menor resistência apresentou maior ductilidade. Verificou-se, também, que com a soldagem houve uma diminuição da resistência mecânica das juntas em comparação ao metal sem soldagem. Em relação aos ensaios de desgaste, com o uso do arame de maior resistência foi atingido um melhor desempenho no desgaste abrasivo em comparação ao de menor resistência, pois as taxas de desgaste foram de 0,058 e 0,083 mm³/m, respectivamente, mas o comportamento foi ainda inferior ao exibido pelo aço Hardox 500 sem soldagem, que apresentou uma taxa de desgaste de 0,031 mm³/m. Constatou-se, também, que os mecanismos de desgaste foram dúcteis em todas as condições estudadas, pois as superfícies desgastadas mostravam predominantemente micro sulcamento e regiões com micro fadiga; essa última parece ter aumentado de tamanho à medida que a dureza do material testado aumentava. / The Hardox steels have a martensite microstructure and are characterized by high hardness and tensile strength. This steel has been used in situations that require high resistance to wear. However, the welding processes significantly alter their microstructures and properties. Thus, the purpose of this study was to evaluate the wear resistance of welded joints of Hardox 500 steel produced by the conventional MAG process and with Hardox without welding (base metal), for comparison. The welding took place using two consumables, one recommended by the steel manufacturer, the AWS ER80S-G and another with higher resistance, the consumable AWS ER120S-G. The mechanical properties of welded joints were evaluated through micro hardness profiles, tensile and bending tests. In addition an analysis of the fracture surface of the tensile test specimen was carried out by scanning electron microscopy. Wear tests were performed by a rubber wheel type abrasometer. Analyses by optical microscopy and scanning electron microscopy were used to verify the mechanisms of wear on surfaces subjected to abrasion In the bending tests, it was verified that the welded condition with the filler metal of lower resistance presented greater ductility. It was also verified that with the welding, there was a decrease in the mechanical strength of the joints in comparison with the base metal. In relation to the wear tests, with the use of the higher strength wire, a better performance was obtained when compared to the lower one, since the wear rates were 0.058 and 0.083 mm³/m respectively, but the behavior was lower in the Hardox 500 steel without welding, which presented a wear rate of 0.031 mm³/m. It was also observed that the wear mechanisms were ductile in all the studied conditions, since the worn surfaces showed predominantly micro plowing and regions with micro fatigue, the latter seem to have increased in size as the hardness of the tested material increased.

O objetivo desta pesquisa é realizar um estudo sobre o desgaste abrasivo do ferro fundido branco alto cromo de acordo com a norma ASTM A532 II D, submetidas à diferentes faixas de temperatura de austenitização, decompondo a faixa de 950 a 1.150 ºC, amplamente usada nas fundições, em intervalos de 50 ºC. Esta liga foi escolhida para estudo em virtude de sua extensa aplicação na indústria de mineração, possuindo como principal característica a utilização em revestimentos de moinhos e martelos de britadores, onde a resistência ao desgaste abrasivo é exigida. Os corpos de prova foram caracterizados através de análise química, dureza, e estrutura metalográfica, avaliando as mudanças na microestrutura, e consequentemente, alterações nas propriedades de resistência ao desgaste abrasivo do material. Na avaliação das amostras, foi utilizada a microscopia ótica e, para simular a condição de desgaste abrasivo, determinando a perda de massa, foi empregando o abrasômetro do tipo roda de borracha, seguindo a norma ASTM G65. Os testes práticos demostraram que o ciclo de temperatura é uma etapa importante na determinação da dureza, que por sua vez, é uma característica fundamental à resistência ao desgaste abrasivo, visto que para o material estudado, quanto maior a dureza, maior foi a resistência ao desgaste abrasivo. / The objective of this research is to perform a study on the abrasive wear of high chromium white cast iron according to ASTM A532 II D, submitted to different austenitizing temperatures, in the range of 950 to 1150 ºC with 50 ºC steps, widely used in foundries. This alloy was chosen for study because of its extensive application in the mining industry, having as main characteristic the use in mill and hammer coatings of crushers where abrasive wear resistance is required. The specimens were characterized by chemical analysis, hardness, and metallographic analysis, evaluating the changes in the microstructure, and consequently changes in the abrasive wear properties of the material. In the evaluation of the samples, optical microscopy was used and, to simulate the abrasive wear condition, determining the mass loss, the rubber wheel type abrasive test was used, following the ASTM G65 standard. The practical tests demonstrated that the temperature cycle is an important step in determining the hardness, which in turn is a fundamental characteristic to the abrasive wear resistance, since for the material studied, the higher the hardness, the higher the resistance to abrasive wear.

O presente trabalho teve por objetivo realizar ensaios de desgaste abrasivo em juntas soldadas pelo processo MAG, em dois aços estruturais de alta resistência e baixa liga utilizados no transporte ferroviário de minério, os quais apresentavam diferentes propriedades mecânicas. No aço de menor resistência (Aço A) foram utilizados os metais de adição AWS ER70S-G (Aço A-70) e AWS ER80S-G (Aço A-80), enquanto no aço de maior resistência (Aço B) os metais de adição AWS ER80S-G (Aço B-80) e AWS ER110S-G (Aço B-110). Os conjuntos soldados foram caracterizados quanto às suas microestruturas, dureza e resistência ao desgaste abrasivo em ensaios de degaste roda de borracha e ensaios de desgaste por deslizamento a seco e com adição de um meio corrosivo (NaCl 0,05M, água arti cial ). Os resultados obtidos a partir dos ensaios de desgaste roda de borracha mostraram que para o Aço A a junta soldada do Aço A-70 apresentou melhor resistência ao desgaste, enquanto para o Aço B a maior resistência ao desgaste foi obtida na junta soldada Aço B-110. Dos resultados dos ensaios de desgaste por deslizamento a seco, as zona afetada pelo calor de grãos grosseiros (ZAC-GG) foram as regiões que apresentaram a maior resistência ao desgaste. Das condições soldadas no Aço A, o metal base (MB) apresentou a menor resistência ao desgaste, entre os metais de solda (MS), o MS do Aço A-80 apresentou a maior resistência ao desgaste. No Aço B, o MS do Aço B-80 apresentou a menor resistência ao desgaste, e o MS do Aço B-110 apresentou a resistência ao desgaste similar ao MB. Foi observado um maior desgaste para as amostras que foram submetidas ao ensaio de desgaste por deslizamento com solução, comparativamente às amostras submetidas aos ensaios a seco, o que, de acordo com a literatura, está associado ao efeito sinérgico entre corrosão e desgaste. / The present work had the objective perform abrasive wear tests on GMA welded joints in two high strength low alloy structural steels used in rail transport of ore, which presented di erent mechanical properties. The AWS ER70S-G and AWS ER80S-G wires were used in the lower strength steel (Steel A), whereas the AWS ER80S-G and AWS ER110S-G wires were used in the higher strength steel (Steel B). The welded joints were characterized in terms of their microstructures, hardness and abrasive wear resistance in dry sand/rubber wheel tests and sliding wear tests dry and with a corrosive medium (0.05M NaCl, arti cial water ). The results obtained from the dry sand/rubber wheel tests showed that for Steel A the welded joint with the wire AWS ER70S-G showed better wear resistance, while for Steel B the highest wear resistance was obtained with the AWS ER110S-G wire. From the results of dry sliding wear tests, the coarse grained heat a ected zone were the regions that presented the highest wear resistance. In Steel A, the base metal (BM) showed the least resistance, and between the weld metals (WM), the WM Steel A-80 showed the highest wear resistance. In Steel B, WM Steels B-80 showed the least wear resistance, while the WM Steels B-110 showed the wear resistance similar to BM. It was observed a higher wear for the samples that were submitted to the sliding wear test with solution, compared to the samples submitted to the dry wear test, which, according to the literature, is associated with the synergic e ect between corrosion and wear.

Concebido há milhares de anos, o forjamento passa por melhorias contínuas, mantendo-se como um processo de fabricação moderno, capaz de agregar características importantes a produtos forjados que são utilizados em inúmeras aplicações. Na indústria automobilística, responsável pelo consumo de cerca de 60% de todos os produtos forjados, o forjamento mostrou-se como um processo de conformação plástica eficaz no atendimento das especificações de resistência mecânica e nos quesitos de produtividade. Esta demanda por produtos forjados estimulou a busca por processos mais robustos, nos quais as ferramentas de forjamento possuem papel fundamental para possibilitar a produção de lotes maiores sem paradas de máquina devido a falhas. Cerca de 70% das falhas estão relacionadas ao desgaste das ferramentas. Este trabalho buscou identificar no ambiente industrial, os modos de desgaste responsáveis pela degradação da superfície de contato de um punção, fabricado em aço H-10. Um conjunto de punções foi utilizado no forjamento a quente em prensa mecânica excêntrica horizontal e automática de múltiplos estágios, que utiliza água na refrigeração das ferramentas, durante a fabricação de porcas de roda, em aço SAE 1045. Os resultados obtidos basearam-se: (i) nas análises da superfície e da seção transversal de seis punções em microscópio eletrônico de varredura, (ii) na análise da nanodureza e (iii) na variação dimensional e da massa dos punções. Os resultados apontaram para o desgaste da superfície dos punções logo nas primeiras peças forjadas devido à transferência de óxidos do blank para a superfície da ferramenta. Nesta camada transferida para a superfície dos punções, foram encontrados danos causados pelo desgaste abrasivo e pela fadiga térmica. / Since the initial development, thousands of years ago, forging has faced continuous improvements, remaining as a modern manufacturing process, capable of adding important characteristics to forged products that are used in numerous applications. In the automotive industry, responsible for the consumption of approximately 60% of all forged products, the forging has proved to be an effective metal forming process in terms of mechanical strength specifications and productivity requirements. This demand for forged parts has stimulated the search for more robust processes in which the forging tool has a fundamental role to enable the production of larger batches without downtime due to failures. Approximately 70% of these failures are related to tool wear. This work aimed identifying, in an industrial environmental, the wear modes responsible for the degradation of the contact surface of a punch, made of H-10 steel. A series of punches was used for hot forging in a horizontal and automatic multi-stage eccentric mechanical press which uses water for tool cooling, during the manufacture of wheel nuts, made of SAE 1045 steel. Results were based: (i) on the analysis of the surface and cross section of six punches in a scanning electronic microscope, (ii) on nanohardness analyses and (iii) as well as on mass and dimensional variations. Results pointed to the punch wear in the first forged pieces, due to oxides transferring from blank to the punch surface. On this transferred layer to punch surface, have also found damage caused by abrasive wear and thermal fatigue.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-27T15:18:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Marcelo Oliveira.pdf: 7846435 bytes, checksum: 4659cf7d50095ccabdf49ebcc00f0bba (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-27T15:18:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Marcelo Oliveira.pdf: 7846435 bytes, checksum: 4659cf7d50095ccabdf49ebcc00f0bba (MD5) Previous issue date: 2016-08-31 / A presente pesquisa teve como objetivo, investigar o efeito do teor de carbono e do tamanho do abrasivo na resistência ao desgaste e no fenômeno de encruamento superficial de quatro aços Hadfield. Para esse estudo, foi montado, o equipamento pino contra disco, e, como abrasivo utilizou-se lixas de ferro, com o tamanho médio entre 36 µm e 93 µm. Para o alcance do objetivo proposto foram delimitados materiais e métodos, a saber: (a) montagem do abrasômetro pino-disco a partir de um dispositivo desativado disponibilizado pelo LFS-USP; (b) confrontar resultados experimentais – dois materiais (Aço 1045 e alumínio 6351) foram submetidos a ensaios realizados na UFPE e USP para fins de estudos comparativos; (c) avaliação da influência de parâmetros do ensaio – três abrasivos com diferentes tamanhos de partículas e diferentes cargas foram submetidos e avaliados mediante o desgaste abrasivo; (d) avaliação do comportamento de diferentes composições do aço Hadfield perante ensaios de abrasividade – aços contendo quatro diferentes teores de carbono foram submetidos a ensaios com lixas #220 e #320; (e) análise das superfícies desgastadas – após os ensaios dos materiais, as superfícies foram realizadas análises por microscópio eletrônico de varredura (MEV) das superfícies desgastadas. Os resultados obtidos com o equipamento na metodologia empregada tiveram uma boa reprodutibilidade. Foram observadas diferenças nos resultados entre os equipamentos da UFPE e da USP. Quanto a este tópico, o desgaste abrasivo do aço Hadfield foi influenciado pelo teor de carbono apresentando uma relação em que maiores teores demonstraram menor efeito de desgaste, diferentes tamanhos de abrasivo ocasionam um efeito de encruamento significativo, onde se observou o ganho de dureza em aços com menores teores de carbono. Contudo, foi apresentada uma oscilação do efeito no abrasivo #320. As micrografias revelaram microssulcos e microcortes provenientes do ensaio e não foram observadas diferenças nas marcas de desgaste quando utilizados tamanhos diferentes de partícula abrasiva. Ao final, chegou-se a conclusão de que os resultados obtidos demonstram que o teor de carbono influência na resistência ao desgaste do aço e consequentemente no encruamento superficial do aço. Observa-se também a influência do tamanho do abrasivo e carga aplicada o ensaio. / This research aimed to investigate the effect of the carbon content and the size of the abrasive in the wear resistance and surface hardening phenomenon four Hadfield steel. For this study , has been assembled , the disc against pin device and abrasive was used iron sandpapers, with average size between 36 m and 93 micrometers. To achieve the proposed objectives were defined materials and methods, namely: (a) mounting the pindisk abrasômetro from a disabled device provided by the LFS-USP; (b) comparing experimental results - two materials (1045 steel and aluminum 6351) were submitted to tests performed at university and USP for purposes of comparative studies; (c) evaluation of the influence of the test parameters - Three abrasive particles with different sizes and different loads were submitted and evaluated by the abrasive wear; (d) assessment of the behavior of different steel compositions Hadfield before abrasiveness tests - steels containing four different carbon contents were subjected to tests with sandpaper # 220 and # 320; (e) analysis of the worn surfaces - after the tests of materials different analyzes were performed by scanning electron microscope (SEM) of worn surfaces. The results obtained with the equipment in the methodology employed had good reproducibility. There were differences in results between the equipment and the UFPE USP. On this topic, the abrasive wear Hadfield steel was influenced by carbon having a relationship in which higher levels showed less wear effect, different abrasive sizes cause a significant strain hardening effect, which was observed gain hardness steel with lower carbon content. However, an oscillation of the abrasive effect on the # 320 was presented. The micrographs revealed microssulcos and microcuts from test and differences were observed in wear marks when using different sizes of abrasive particle. In the end, came to the conclusion that the results show that the influence of carbon content in the wear resistance of steel and consequently the surface of the steel hardening. It is also observed the influence of abrasive size and load applied to the test.

Esta Dissertação de Mestrado tem como Objetivo estudar a influência da tangente delta, envelhecimento termomecânico e força no comportamento de uma borracha de polibutadieno baixo cis perante o desgaste abrasivo através de experimentos em roda de borracha, utilizando planejamento fatorial completo em dois níveis (DOE 2k). A literatura possui muitas informações em relação à força indicando uma relação exponencial com a taxa de desgaste, todavia em relação à tangente delta e ao envelhecimento termomecânico quase não há dados. Ao final do trabalho foi possível verificar que todos os fatores estudados são significativos com relação ao desgaste da borracha, sendo a força a variável com maior influência, seguida pelo envelhecimento. A histerese medida pela tangente delta, apesar de ser um fator importante, só exerce influência no desgaste quando a borracha se encontra no estado envelhecido. Além disto, este trabalho também apresenta informações complementares sobre propriedades que são características da borracha e pouco difundidos, como o smearing, características de ondas de abrasão (abrasion pattern), comprimento de onda (Schallamach wavelength) e ondas de destacamento (waves of detachment). / This goal of this Master thesis is the study the influence of loss factor, thermomechanical aging and applied load to the abrasion behavior of low cis polibutadiene rubber through rubber wheel testing machine experiments using 2k factorial experiment design in two levels (DOE 2k). The literature has many information involving action of force showing exponential relationship between wear rate with applied load, almost no data related to the influence of loss factor and the thermomechanical aging. It was observed that all the studied factors are significant to the wear of rubber, the force being the variable with the greatest influence, followed by aging. The loss factor, despite being an important factor, only influences the wear behavior of aged rubber. In addition, this work presents some information regarding to the typical properties only for rubber and rubber products, such as smearing, abrasion pattern and Schallamach wavelength.

O desgaste abrasivo de dois aços austeníticos ao manganês, materiais com grande utilização na mineração, foi estudado empregando metodologia multiescala (escalas: macro, meso e micro). Na macroescala foram estudados os mecanismos de dano e de desgaste de revestimento de britador utilizado em campo. Na mesoescala foram realizados ensaios de britador de mandíbula e de esclerometria linear. Na microescala o ensaio de esclerometria linear foi utilizado para avaliar os efeitos da camada encruada em campo e da orientação cristalográfica dos grãos austeníticos dos aços com 12 %Mn e 20 %Mn. As técnicas de caracterização utilizadas nesta pesquisa foram: macro e microdureza, nanodureza instrumentada, MO, MEV, DRX, EBSD, FIB e MET. A pesquisa foi dividida em três Capítulos, intitulados: \"Desgaste abrasivo dos aços austeníticos com 12 %Mn e 20 %Mn via ensaio de britador de mandíbula\"; \"Efeito do encruamento e da orientação cristalográfica no desgaste por riscamento dos aços austeníticos 12 %Mn e 20 %Mn\"; e \"Microestrutura da subsuperfície do aço austenítico com 12 %Mn deformado por desgaste abrasivo\". O primeiro Capítulo mostrou, a partir do ensaio de britador de mandíbulas (mesoescala), que o aço com 20 %Mn tem tendência de maior resistência ao desgaste que o aço com 12 %Mn. Este resultado foi obtido para a mandíbula fixa do britador, na qual a severidade de desgaste foi superior a mandíbula móvel, por apresentar microcorte e microsulcamento como micromecanismos predominantes, enquanto na mandíbula móvel o micromecanismo predominante foi a microendentação. No segundo Capítulo observou-se que o desgaste por riscamento (mesoescala e microescala) não depende do perfil de encruamento gerado em campo. Entretanto, foi identificado o efeito da orientação cristalográfica, planos (001), (111) e (101), no desgaste por riscamento dos aços com 12 %Mn e 20 %Mn. No último Capítulo a análise multiescala mostrou que a microestrutura deformada na subsuperfície sofre alterações semelhantes em diferentes intensidades. Nas três escalas de análise foram observadas uma camada com grãos ultrafinos (nanométricos), na subsuperfície, e uma de transição com maclas de deformação. A formação dos grãos ultrafinos foi associada à recristalização dinâmica por deformação plástica, na qual faz parte do mecanismo de auto reparação superficial. Além dos resultados apresentados, o desenvolvimento desta pesquisa de doutorado permitiu a elaboração de duas metodologias: i. análise do efeito da orientação cristalográfica no desgaste por microesclerometria; e ii. análise de microestrutura revelada por ataque iônico - FIB. / The abrasive wear of two manganese austenitic steels, materials broadly used in mining industry, was studied using multiscale methodology (scales: macro, meso and micro). In the macroscale the mechanisms of damage and wear of in-service crusher liner were studied. In the mesoscale, jaw crusher and linear scratch tests were performed. In the microscale the linear scratch test was used to evaluate the effects of the hardening layer and the crystallographic orientation of the austenitic grains of steels with 12 %Mn and 20 %Mn. The characterization techniques used in this research were: macro and microhardness, instrumented nanohardness, OM, MEV, DRX, EBSD, FIB and TEM. The research was divided into three chapters, entitled: \"Abrasive wear of steels with 12 %Mn and 20 %Mn via jaw crusher test\"; \"The effect of the in-service workhardening and crystallographic orientation on the micro-scratch wear of austenitic steels with 12 %Mn and 20 %Mn\"; and \"Subsurface microstructure of the deformed austenitic steel with 12 %Mn by abrasive wear\". The first chapter showed, from the jaw crusher tests (i.e. mesoscale), that the steel with 20 %Mn tends to be more wear resistant than the steel with 12 %Mn. This result was obtained to the fixed jaw crusher, in which the wear severity was superior to the movable jaw, since it presents microcutting and microploughing as predominant micromechanisms, whereas in the mobile jaw the predominant micromechanism was microendentation. In the second chapter, it was observed that scratch wear (i.e. meso and microscale) does not depend on the in-service work-hardening profile. However, it was identified the effect of crystallographic orientation, (001), (111) and (101) planes, on the scratch wear of the steels with 12% Mn and 20% Mn. In the last chapter, the multiscale analysis showed that the subsurface deformed microstructure changes with different intensities. At the three analysis scales, a layer with ultrafine grains was observed in the subsurface and mechanical twins. The formation of this layer, with nanometric grains, was associated with dynamic recrystallization by plastic deformation, in which it is part of the self healing effect. In addition to the results found, the development of this doctoral research allowed for the elaboration of two methodologies: i. Analysis of the effect of crystallographic orientation on the scratch wear; and ii. Microstructure analysis revealed by ion etching - FIB.

Hard anodising on aluminium and its alloys has been widely practised for many years in order to improve the resistance of the otherwise poor wear characteristics of aluminium. In recent years there has been an increasing interest in other treatments and coatings, on both aluminium and other base metals. The aim of this investigation is to explain the tribological performance and wear mechanism(s) of an uncoated aluminium alloy, four anodic coated alloys, and also an electroless nickel alloy. All of the coatings are produced on three different aluminium alloys. The thickness of the anodic films is 30-35 micron, as this thickness falls within the range commonly used by industry. In an endeavour to explain the role of coating thickness on wear life, electroless nickel alloy has been produced in a range of thicknesses of 10, 20 and 30 micron. To evaluate abrasive and adhesive wear, the samples were rubbed against a single point diamond and steel ball, respectively, in a reciprocating movement at room temperature and 65-75% relative humidity, under a wide range of load and sliding distance. Some tests continued to run until a breakdown of the coatings occurred, whilst other tests were interrupted at intermediate stages. This enabled the initiation and propagation of failure mechanisms to be studied. Abrasive wear was performed under dry conditions, whereas, adhesive wear was evaluated under both dry and lubricated conditions. Wear of these coatings was proportional to the applied load and sliding distance, but there was no direct relationship between wear and hardness. The tribological performance of these coatings appears to be dictated by a) the composition of the substrate, b) the chemical and physical nature of the coatings and c) the test conditions. Under boundary lubricated conditions there was a considerable increase in the wear life of the coatings. A three dimensional surface texture is superior to a machined surface, in controlling contact conditions. There is an approximate linear relationship between coating thickness and wear life for electroless nickel alloys. These coatings predominantly fail by adhesion, plastic deformation and brittle fracture. A microscopic model for fracture of brittle materials, under both static and dynamic conditions for abrasive and adhesive wear correlates very well with the behaviour of these coatings. Analytical interpretation of adhesive wear was made by separately calculating the coefficient of wear "K" of the counterbodies. This information enables an improved understanding of the wear test itself to be added to the model of the wear mechanisms involved.

Visando-se a avaliação do desempenho de um sistema de nitretação por plasma que se construiu bem como a determinação da influência das variáveis do processo sobre o desempenho das camadas nitretadas ionicamente, foram nitretadas amostras do aço \"maraging\" com a seguinte composição: Fe - 18Ni - 4.2Mo - 12.3Co - 1.7Ti - 0.15Al - 0.03C. Foram variadas as seguintes condições de processo: tempo, temperatura, freqüência do pulso e condição de tratamento térmico prévio. Foram realizadas análises metalográficas, difração de raios-X, microdureza e ensaios de abrasão do tipo \"pino-sobre-disco\" para caracterização das camadas obtidas. O equipamento de nitretação apresentou excelente desempenho no tratamento das amostras utilizadas e o aço \"maraging\", excelente resposta ao tratamento de nitretação. O tempo de tratamento de 3 horas produziu as camadas mais resistentes à abrasão. Os tratamentos com corrente contínua produziram resistências à abrasão superiores às obtidas com corrente pulsada. As amostras nitretadas após o envelhecimento apresentaram resistências superiores às envelhecidas simultaneamente com a nitretação. / Pursuing the evaluation and performance of a nitration system via plasma for us constructed, as well as the determination of the influence of variables of the process on the performance of ionically nitrated layers, it was nitrated maraging steel samples with the next compositions: Fe -18Ni - 4,2Mo - 12,3Co - 1,7Ti - 0,15AI- 0,03C. The following processing conditions were modified: time, temperature, pulse frequency end previous thermal treatment condition. Metallografic analyses, X-ray diffraction, microhardness and pin-on-dick type abrasion test were practised on samples for characterization of their layers. The nitration equipment had excellent performance in the treatment of samples used while the \"maraging\" steel showed excellent answer to the nitration treatment. A treatment time of three hours produced the more resistant layers to abrasion. The treatments with continuous current produced abrasion resistance higher than in treatment with pulsed current post-aged nitrated samples showed higher resistances than those aged during the nitration.