Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Larissa Ferreira dos Angelos (ferreirangelos@gmail.com) on 2010-03-01T19:38:52Z No. of bitstreams: 1 2009_AlexanderFrancoHernandez.pdf: 4016404 bytes, checksum: 92c90d0567f0bdb2645d6f8f148f4a21 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2010-05-10T19:01:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_AlexanderFrancoHernandez.pdf: 4016404 bytes, checksum: 92c90d0567f0bdb2645d6f8f148f4a21 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-10T19:01:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_AlexanderFrancoHernandez.pdf: 4016404 bytes, checksum: 92c90d0567f0bdb2645d6f8f148f4a21 (MD5) Previous issue date: 2009-03 / O Tratamento Criogênico Profundo, Deep Cryogenic Treatment (DCT) em inglês, vem sendo muito utilizado na indústria para o melhoramento das propriedades mecânicas dos aços, fundamentalmente a resistência ao desgaste. Neste trabalho foi utilizado tratamento criogênico a –1900C por 20 horas, após tratamento térmico de têmpera e revenido, no aço inoxidável martensítico do tipo CA6NM, para melhorar a resistência mecânica associada à resistência ao desgaste abrasivo. Os 36 corpos-de-prova, divididos em dois grupos de 18, foram austenitizados por quarenta e cinco minutos a 9650C e 10650C, respectivamente, com posterior têmpera em óleo a temperatura ambiente e revenimento a 565ºC por 90 minutos, com resfriamento ao ar. 24 amostras foram em seguida tratadas criogenicamente, seguindo-se, para uma parte destas, 12 amostras, um novo ciclo de revenimento a 565ºC por 90 minutos. Foram realizados os seguintes testes nos corpos tratados com e sem criogenia: Dureza Brinell, Difratometria de Raios X, Metalografia e ensaio de desgaste micro-abrasivo. Foram encontradas variações na microestrutura com melhoria na resistência ao desgaste nas amostras austenitizadas a 9650C e tratadas criogenicamente, em comparação àquelas apenas submetidas ao tratamento convencional. Estas variações devem-se ao efeito positivo do DCT sobre a microestrutura do aço austenitizado a baixa temperatura. A microestrutura passa de ripas de martensita, distribuídas paralelamente formando blocos - obtidos do tratamento convencional -, a pequenos pacotes paralelos ou quase paralelos de finas agulhas formando grãos austeníticos. Encontram-se traços de austenita anterior ou revertida delimitando os grãos. Presume-se a formação de microcarbonetos homogeneamente distribuídos na matriz e nos contornos de grão da austenita revertida. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Deep Cryogenic Treatment (DCT) has been used in the industry for the improvement of steel mechanical properties, basically the resistance to the abrasive wear resistance. At this work the cryogenic treatment at -1900C for 20 hours was applied, after conventional head treatment, to the martensitic stainless steel grade CA6NM to improve the mechanical resistance associated to the abrasive wear resistance. The specimens, divided in two groups, had been austenitized for forty and five minutes at 9650C and 10650C, respectively, then quenched in oil at room temperature. After that they were tempered at 565ºC for 90 minutes, then cooled in air. Subsequently some samples were treated cryogenically, and some of them were submitted to a new cycle of tempering at 565ºC for 90 minutes. The performed experiment included: Hardness Brinell, Difratometry X ray, Metallography and micro-abrasive wear test. Variations in the microstructure with an improvement in the abrasive wear coefficient were found, in the samples austenitized at 9650C, comparing the cryogenically treated and those only submitted to the conventional treatment. These variations are probably a positive effect of the DCT on the samples’ microstructure. The microstructure was transformed blocks of parallel lath martensite to small parallel or almost parallel packages of fine needles forming austenite. Traces of previous or reverted austenite were found delimiting the grains. It is presumed that micro-carbide homogeneously distributed in the matrix and in the grain’s contours of the reverted austenite was formed.

El interés por los tratamientos térmicos de criogenia se ha ido incrementando notablemente en los últimos años, gracias al potencial que tienen de generar mejoras significativas en la resistencia al desgaste en numerosos tipos de materiales, especialmente en aceros para herramientas y matricería, de manera sencilla y con un bajo costo asociado. En la presente tesis doctoral se aborda el estudio de los efectos de la aplicación de distintos tratamientos de criogenia en un acero inoxidable martensítico AISI 420 de bajo contenido de carbono. Para ello se evaluaron los cambios microestructurales mediante técnicas de microscopía óptica y electrónica de barrido y de transmisión, así como también las modificaciones en la dureza del material, en su resistencia al desgaste a través de ensayos de deslizamiento lubricados y en atmósfera inerte y su comportamiento a la fractura, empleando ensayos normalizados de tenacidad al impacto y de tenacidad a la fractura. Finalmente, se evaluó la resistencia a la corrosión electroquímica del material tratado de manera convencional y con criogenia. A partir de los resultados obtenidos, pudo concluirse que los tratamientos de criogenia generan una disminución en el tamaño de los carburos, los cuales además se encuentran distribuídos en el volumen del material de manera más uniforme. A este cambio microestructural se le atribuye el incremento de dureza, de resistencia al desgaste y de tenacidad a la fractura observado en los especímenes tratados criogénicamente, mientras que la resistencia a la corrosión no fue modificada por la aplicación de dichos tratamientos. La modificación de las propiedades mecánicas no involucró la transformación de austenita retenida, lo que representa una contribución a la comprensión de los efectos metalúrgicos de los tratamientos criogénicos y refuerza la tendencia de aplicarlos en aceros de baja aleación e incluso en materiales no ferrosos. / The interest for cryogenic treatments has been increasing in the last years, due to their potential for improving wear resistance in many types of materials, especially in tool and die steels, in a simple and economic way. The present doctoral thesis addresses the effects of the application of cryogenic treatments on an AISI 420 low carbon martensitic stainless steel. In order to do so, the microstructural modifications were evaluated using optical, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Hardness was measured at macro and nano scales, while its wear resistance was tested by means of sliding tests in lubricated and inert conditions. The fracture behavior was analyzed through impact and fracture toughness tests. Additionally, the corrosion resistance of the material was evaluated using electrochemical methods. From the obtained results, it could be concluded that cryogenic treatments reduce the size of carbides and generate a more uniform volumetric distribution of them in the metallic matrix. Therefore, the hardness, wear resistance and fracture toughness increases found in cryogenically treated specimens can be attributed to this microstructural modification. The corrosion resistance of the material remained unchanged after the application of the cryogenic treatments. The modification in the mechanical properties did not involve the transformation of retained austenite into martensite, which contributes to the understanding of the metallurgical effects of the cryogenic treatments and strengthens the tendency to apply them in low alloy steels and even in non-ferrous materials.

Esta tese apresenta a modelagem de transistores MOS a temperaturas criogênicas (77K). Considerando-se que os transistores MOS são os blocos básicos para a construção de circuitos integrados e que o projeto de circuitos mistos a temperaturas criogênicas ainda hoje se mostra como um grande desafio para a comunidade científica e industrial devido à falta de modelos de simulação confiáveis e precisos, o presente tema reveste-se da mais alta relevância acadêmica e estratégica para o país. Duas ferramentas computacionais open-source (PExPY e SimulPY) baseadas no modelo EKV2.6 foram desenvolvidas para a implementação de um método físico inovador de criação de bibliotecas de simulação, apresentando erros relativos menores que 1,1 e 7% respectivamente. Dois novos modelos e uma macro-célula SPICE foram propostos. O primeiro modifica as equações que regem o comportamento dos parâmetros semicondutores, adaptando-os à física de temperaturas criogênicas. O segundo propõe funções de ajuste para o comportamento MOS, e facilita a construção de uma macro-célula SPICE, que torna todas as alterações transparentes ao usuário. A modelagem de três diferentes tecnologias (MOSIS 0,35m, XFAB 0,18 m e CI ALD 1105) com transistores NMOS e PMOS demonstra a correção, acurácia e viabilidade do método e dos modelos propostos. Resultados de simulações realizadas a partir dos três modelos apresentam erros relativos médios menores que 10% em todas as regiões de operação, quando comparados com resultados experimentais.

Tese (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-07-05T14:12:29Z No. of bitstreams: 1 2017_WeimarSilvaCastilho.pdf: 11425631 bytes, checksum: 7ed2c8cfd2a72a3b8f4856c130c8dbb2 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-11T16:21:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_WeimarSilvaCastilho.pdf: 11425631 bytes, checksum: 7ed2c8cfd2a72a3b8f4856c130c8dbb2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-11T16:21:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_WeimarSilvaCastilho.pdf: 11425631 bytes, checksum: 7ed2c8cfd2a72a3b8f4856c130c8dbb2 (MD5) Previous issue date: 2017-08-10 / As ligas com memória de forma possuem a habilidade de retornar, após uma deformação pseudoplástica a um formato ou tamanho previamente definido, quando submetidas a um ciclo termomecânico adequado. Essas ligas exibem duas propriedades fundamentais: a pseudoelasticidade e o efeito memória de forma. O tratamento criogênico é muito utilizado na indústria para melhorar as propriedades mecânicas dos aços, fundamentalmente a resistência ao desgaste. O objetivo desta pesquisa foi investigar se e como o tratamento criogênico afetaria as propriedades térmicas e mecânicas de duas ligas de NiTi, sendo uma austenítica Ni57Ti43 e outra martensítica Ni55Ti45 na faixa de temperatura de 24°C à 27°C. A metodologia empregada consistiu de uma análise experimental comparativa entre propriedades térmicas e mecânicas das ligas como recebidas, com as tratadas criogenicamente. E de análise microestrutural dos mesmos materiais para explicar os resultados. O tratamento criogênico consistiu em um resfriamento à -196 °C, por imersão em nitrogênio líquido, em diferentes tempos de imersão que variaram entre 6 e 48 horas. As propriedades térmicas (temperaturas de transformação de fase e calor latente de transformação) foram avaliadas por Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), e as mecânicas (módulo de elasticidade e amortecimento) por excitação por impulso, também foi avaliada a dureza Rockell - B. A análise microestrutural foi realizada por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de raios X (DRX) e Fluorescência de raios X (FRX). Os resultados mostraram que, independente do tempo de resfriamento criogênico, o módulo elástico, a dureza e as fases presentes no material não sofreram modificações. Porém, houve aumento nas seguintes propriedades das ligas: temperatura de transformação de fase, histerese térmica e amortecimento. As observações das análises microestruturais permitiram concluir que não houve aumento no tamanho médio do grão. / The shape-memory alloys bear the ability of returning, after a pseudoplastic deformation, to a size or shape previously when submitted to an adequate thermomechanical cycle. Those alloys present two fundamental properties: the pseudoelasticity and the shape-memory effect. The cryogenic treatment is very much used in industry for the improvement of the mechanical properties of the steel, essentially the abrasion resistance. The objective of this research was to investigate whether and how the cryogenic treatment would affect the thermal and mechanical properties of two shape-memory alloys, one austenitic Ni57Ti43 and another martensitic Ni55Ti45, in a temperature range from 24 ºC to 27º C . The method consisted of an experimental comparative analysis of the thermal and mechanical properties of the alloys in as received and the cryogenically treated conditions. Also a microstructural analysis of the same material was carried out to explain the results. The cryogenic treatment consisted of a cooling action at -196 º C through immersion in liquid nitrogen in different periods of immersion that varied between 6 and 48 hours. The thermal properties (phase transformation temperatures and transformation latent heat) were evaluated by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and the mechanic (modulus of elasticity and damping) technique through impulse excitation; the hardness was also evaluated. The microstructural analysis accomplished through Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD) and X-Ray Fluorescence (XRF). The results showed that apart the cryogenic cooling time, the modulus of elasticity, the hardness and the phases that were present in the material did not undergo modifications. Nevertheless, there was an increase in the following properties of the alloys: toughness, phase transformation temperature, thermal hysteresis and damping. The observations of the microstructural analyses enabled the conclusion that there was no increase in the average grain size.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NeymarPC.pdf: 3020681 bytes, checksum: 48c16b28c034f7abb4c4e6b49c509e50 (MD5) Previous issue date: 2007-09-28 / Water still represents, on its critical properties and phase transitions, a problem of current scientific interest, as a consequence of the countless open questions and of the inadequacy of the existent theoretical models, mainly related to the different solid and liquid phases that this substance possesses. For example, there are 13 known crystalline forms of water, and also amorphous phases. One of them, the amorphous ice of very high density (VHDA), was just recently observed. Other example is the anomalous behavior in the macroscopic density, which presents a maximum at the temperature of 277 K. In order to experimentally investigate the behavior of one of the liquid-solid phase transitions, the anomaly in its density and also the metastability, we used three different cooling techniques and, as comparison systems, we made use of the solvents: acetone and ethyl alcohol. The first studied cooling system employ a Peltier plate, a device recently developed, which makes use of small cubes made up of semiconductors to change heat among two surfaces; the second system is a commercial refrigerator, similar to the residential ones. Finally, the liquid nitrogen technique, which is used to refrigerate the samples in a container, in two ways: a very fast and other one, almost static. In those three systems, three Beckers of aluminum were used (with a volume of 80 ml, each), containing water, alcohol and acetone. They were closed and maintained at atmospheric pressure. Inside of each Becker were installed three thermocouples, disposed along the vertical axis of the Beckers, one close to the inferior surface, other to the medium level and the last one close the superior surface. A system of data acquisition was built via virtual instrumentation using as a central equipment a Data-Acquisition board. The temperature data were collected by the three thermocouples in the three Beckers, simultaneously, in function of freezing time. We will present the behavior of temperature versus freezing time for the three substances. The results show the characterization of the transitions of the liquid / A ?gua ainda representa, em suas propriedades cr?ticas e transi??es de fase,um problema de interesse cient?fico atual, em conseq??ncia das in?meras quest?es em aberto e da insufici?ncia dos modelos te?ricos existentes, principalmente relacionados ?s diferentes fases s?lidas e l?quidas que esta subst?ncia possui. Por exemplo, das 13 formas cristalinas conhecidas, a ?gua exibe diferentes fases amorfas, sendo que uma delas, o gelo amorfo de muito alta densidade (VHDA), foi observada apenas recentemente. Outro exemplo ? o comportamento an?malo na densidade que apresenta um m?ximo a 277K. Para investigar experimentalmente o comportamento de uma das transi??es de fase l?quida s?lida da ?gua, a anomalia na sua densidade e tamb?m a meta estabilidade, usamos tr?s diferentes sistemas de refrigera??o e empregamos como sistemas de compara??o, os solventes: Acetona e ?lcool et?lico. O primeiro sistema de refrigera??o usa uma placa Peltier, um dispositivo relativamente novo, que usa pequenos cubos semicondutores para trocar calor entre duas superf?cies; o segundo foi um refrigerador comum, semelhante aos residenciais, uma geladeira. Finalmente o nitrog?nio l?quido, que ? usado para refrigerar as amostras num container de duas maneiras, uma muito r?pida e outra, quase est?tica. Nesses tr?s sistemas foram utilizados tr?s beckers de alum?nio (com volume de 80ml, cada), contendo ?gua, ?lcool e acetona, fechado se mantidos ? press?o atmosf?rica. Dentro de cada becker foram arranjados tr?s termopares, dispostos ao longo do eixo vertical dos beckers, um pr?ximo a superf?cie inferior, outro ao n?vel m?dio e o ?ltimo pr?ximo a superf?cie superior. Um sistema de aquisi??o de dados foi montado via instrumenta??o virtual usando como equipamento central um Data Acquisitions. Com isso, foram coletados os dados de temperatura pelos tr?s termopares nos tr?s beckers, simultaneamente, em fun??o do tempo de congelamento. Apresentaremos o comportamento de temperatura versus tempo de congelamento para as tr?s subst?ncias. Os resultados mostram a caracteriza??o de transi??es das fases l?quido s?lidas nos tr?s l?quidos, com ocorr?ncia da fase meta est?vel tanto para a ?gua quanto para o ?lcool e acetona, indicando a din?mica da ?gua nos diferentes aparatos de medida

Há alguns anos, diversos estudos da influência dos parâmetros do tratamento térmico vêm sendo desenvolvidos, para a obtenção de propriedades que permitam atingir os requisitos de trabalho e que gerem ferramentas de vida útil estendida. Nesse contexto, tem sido demonstrado que o tratamento criogênico não só provoca a transformação da austenita residual, trazendo melhorias no dimensional da ferramenta, mas também pode promover a precipitação de carbonetos finos, com ganho em tenacidade e propriedades de desgaste.Neste estudo são relatados os resultados obtidos de ensaios de dureza, desgaste, impacto Charpy e microscopia TEM, efetuado em amostras de aço H13.Os tratamentos térmicos foram realizados em forno a vácuo com resfriamento por nitrogênio sob 5 bar de pressão, sendo utilizados os seguintes parâmetros: austenitização1040ºC, têmpera, e revenimento a 540ºC. As amostras foram comparadas com a condição de base que passou por tratamento térmico convencional, as outras condições foram submetidas a um revenido alternado com o banho criogênico. Nas rotas criogênicas o tempo de encharque em nitrogênio líquido foi de 1, 24 e 48 horas. Uma análise desses resultados permitiu constatar que o tratamento criogênico melhora a resistência ao desgaste, e influencia levemente a dureza. / A few years ago, several studies of the influence of parameters heat treatment have been developed to obtain properties that could meet the job requirements and managing tools for extended life. In this context, it has been demonstrated that the cryogenic treatment not only causes the transformation of austenite residual, bringing improvements in dimensional tool, but also can promote the precipitation of fine carbides, and an increase in toughness and wear properties. In this study there are the results of the test of hardness, two body abrasion wear, Charpy impact followed by microscopy TEM analyses were performed in samples from H13 steel. The heat treatments were performed in a vacuum furnace with cooling by nitrogen under pressure of 5 bar, and used the following parameters: austenitizing 1040°C, quenching, and tempering at 540°C. The aim was compared the H13 performance under of conventional heat treatment and cryogenic bath after quenching and before tempering. Soaking times in the cryogenic temperature were: 1, 24, and 48 hours. Analyses this results has shown the heat treatment increased the wear resistance, and slightly affects the hardness.

Submitted by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-26T12:16:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Estudo das propriedades mecânicas e tribológicas do aço modificado ABNT M2 através da otimização de tratamentos térmicos e criogênicos.pdf: 121658018 bytes, checksum: bfd16276bda8accde8024249e4dd9ede (MD5) / Approved for entry into archive by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-26T12:16:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Estudo das propriedades mecânicas e tribológicas do aço modificado ABNT M2 através da otimização de tratamentos térmicos e criogênicos.pdf: 121658018 bytes, checksum: bfd16276bda8accde8024249e4dd9ede (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-26T12:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Estudo das propriedades mecânicas e tribológicas do aço modificado ABNT M2 através da otimização de tratamentos térmicos e criogênicos.pdf: 121658018 bytes, checksum: bfd16276bda8accde8024249e4dd9ede (MD5) Previous issue date: 2016-06-20 / O aço rápido ABNT M2 e usado frequentemente na confecção de ferramentas de usinagem. Esse aço, quando submetido a tratamentos térmicos de temperatura e revenido, tratamentos responsáveis por transformar uma microestrutura esferoidizada em uma microestrutura martensítica com grãos finos e reforçada por carbetos, se torna um material com alta dureza e com boa resistência ao desgaste, duas características importantes para ferramentas. Em busca de processos que produzam melhores propriedades, em 1930, pesquisadores introduziram nas rotas convencionais o tratamentos denominado de subzero (< 80º C), com o objetivo de alcançar a temperatura de transformação completa da austenita em martensita. Com o avanço das pesquisas, surgiu um novo tratamento térmico denominado de Tratamento Criogênico profundo, que consiste em resfriar a ferramenta em temperaturas próximas a do nitrogênio liquido (-196º C) e mantê-la nessa temperatura por um período de tempo, geralmente 24horas. Inúmeros resultados mostram que a introdução da criogenia nos ciclos de tratamento convencionais resulta em ganho de resistência ao desgaste, propriedade que e fundamental nas ferramentas. Atribui-se esse ganho a dois fenômenos: transformação completa da austenita em martensita e a precipitação de finos carbetos distribuídos homogeneamente na estrutura martensitica. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi analisar a influencia do Tratamento Criogênico em conjunto com os tratamentos de temperatura e revenido sobre propriedades mecânicas e tribológicas do aço rápido ABNT M2 modificado, variando-se a temperatura de austerização (1185º C, 1200º C e 1215º C), a temperatura de revenimento (520º C. 535º C e 550º C) e o tempo em temperatura criogênica (20 e 28 horas). A metodologia empregada consiste em um planejamento e otimização experimental, utilizando o método de Taguchi L9. As propriedades mecanicas das amostras foram analisadas em termos de microdureza Vickers, dureza Rockwell C, ensaio Charpy e ensaio de desgaste abrasivo. Os resultados encontrados nos ensaios mecânicos foram submetidos a analise estatística ANOVA. As microestruturas das amostras foram investigadas em termos de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X. Os resultados permitiram traçar superfícies de respostas, possibilitando a determinação dos parâmetros ótimos de tratamento. A melhor temperatura de Austerização e a de 1200º C, o Tratamento Criogênico melhorou todas as propriedades mecânicas, principalmente com tempos de 20 horas, e a Temperatura de Revenimento e fundamental sobre os resultados finais, sendo 550º C a temperatura que gerou os melhores resultados. / The speed steel ABNT M2 is often used in the manufacture of machining tools. This steel, when subjected to heat treatments of quenching and tempering, treatments responsible for transforming a spheroidized microstructure in a martensitic microstructure with fine grains and reinforced by carbides becomes a material with high hardness and good wear resistance, two important feature for tools. In search processes that produce the best properties in 1930, researchers introduced in conventional routes treatments called subzero (<80º C), in order to achieve complete transformation temperature of austenite into martensite. With the advancement of research, a new heat treatment called Deep Cryogenic Treatment, consisting in cooling the tool at temperatures near the liquid nitrogen (-196 ° C) and keep it at this temperature for a period of time, usually 24 hours. Numerous results show that the introduction of cryogenics treatment in conventional cycles results in wear resistance gain property that is essentials in tools. It attributed this gain to two phenomena: complete transformation of austenite into martensite and the precipitation of fine carbides distributed homogeneously in the martensitic structure. In this context, the aim of this study was to analyze the influence of Treatment Cryogenic together with the quenching treatment and tempering on the mechanical and tribological properties of high speed steel ABNT M2 modified, varying the austenitization temperature (1185º C, 1200º C and 1215º C) tempering temperature (520 ° C 535 ° C and 550 ° C) and the time at cryogenic temperature (20 and 28 hours). The methodology consists of a planning and experimental optimization, using the method Taguchi L9. The mechanical properties of the samples were analyzed in terms of Vickers hardness, Rockwell hardness C, Charpy test and wear resistance test. The results in mechanical tests were subjected to statistical analysis ANOVA. The microstructures of the samples were investigated in terms of optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction. The results trace responses surfaces, enabling the determination of the optimal treatment parameters. The best austenitizing temperature is 1200 º C, the Treatment Cryogenic improved all the mechanical properties, especially with times of 20 hours, and the tempering temperature is critical for the final results, with 550º C temperature led to the best results.

Submitted by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-26T10:43:23Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Influência do tratamento criogênico nas propriedades mecânicas e tribológicas do aço ABNT M2.pdf: 19371042 bytes, checksum: 86cfc4da7ebbbbb0684e4a589f03b84f (MD5) / Approved for entry into archive by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-26T10:44:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Influência do tratamento criogênico nas propriedades mecânicas e tribológicas do aço ABNT M2.pdf: 19371042 bytes, checksum: 86cfc4da7ebbbbb0684e4a589f03b84f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-26T10:44:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Influência do tratamento criogênico nas propriedades mecânicas e tribológicas do aço ABNT M2.pdf: 19371042 bytes, checksum: 86cfc4da7ebbbbb0684e4a589f03b84f (MD5) Previous issue date: 2015-06-18 / O aumento da resistência mecânica dos aços sempre foi objeto de investigação desde os tempos mais remotos. Nos últimos dois séculos, com o aumento da industrialização, a demanda por materiais cada vez mais resistentes se tornou ainda maior. Dentre os materiais metálicos, os aços ferramentas são os mais pesquisados na busca de aumento de dureza, resistência ao desgaste e tenacidade, requisitos essenciais à sua utilização. Nos últimos anos tem sido demonstrado que o tratamento criogênico profundo aplicado aos aços ferramentas provoca, além da transformação da austenita residual em martensita, a precipitação de finos carbetos na matriz metálica, aumentando principalmente a resistência ao desgaste. Esta pesquisa tem como objetivo estudar a influência do tratamento criogênico profundo nas propriedades mecânicas e tribológicas do aço ABNT M2. Foram realizados ensaios de dureza HRC, microdureza HV e HK, impacto Charpy, desgaste abrasivo, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura em amostras de aço ABNT M2 submetidas ao tratamento térmico convencional (têmpera e revenido) e ao tratamento térmico convencional com tratamento criogênico. O tratamento criogênico foi realizado por nebulização direta com taxa de resfriamento e aquecimento de 0,3° C/min e permanência de 24 horas na temperatura de -190° C. As temperaturas de austenitização empregadas foram de 1170° C, 1200° C e 1230° C. Foram analisadas amostras com aplicação de revenido antes, após e antes/após o tratamento criogênico. Concluiu-se que o tratamento criogênico profundo aplicado antes do revenido em amostras austenitizadas à temperatura de 1200° C aumenta a dureza, a resistência ao desgaste abrasivo e a tenacidade do material tratado. / The increased resistance of steels has always been under investigation since the earliest times. In the last two centuries, with the rise of industrialization, the demand for increasingly resistant materials became even greater. Among the metallic materials, tool steels are the most investigated in the search for higher hardness and wear resistance, essential to use requirements. In recent years it has been demonstrated that deep cryogenic treatment applied to tool steels causes not only the transformation of residual austenite into martensite, precipitation of fine carbides in the metal matrix, mainly by increasing wear resistance. This research aimed to study the influence of deep cryogenic treatment on mechanical properties and tribological steel AISI M2. Hardness tests were performed HRC, HV and HK microhardness, Charpy impact, abrasive wear, optical and scanning electron microscopy in ABNT M2 steel samples subjected to conventional heat treatment (quenching and tempering) and conventional heat treatment with cryogenic treatment. The cryogenic treatment was performed by direct nebulization with heating and cooling rate of 0.3° C/min and 24 hours residence in -190° C. The austenitization temperatures used were 1170° C, 1200° C and 1230° C. Samples were analyzed with tempering application before, after and before after the cryogenic treatment. It was concluded that deep cryogenic treatment applied before tempering samples austenitized at a temperature of 1200° C increases the hardness, abrasive wear resistance and toughness of the treated material.

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas, 2013. / Submitted by Victor Alves Girotto Borges (victorgirotto2@gmail.com) on 2014-07-31T13:11:06Z No. of bitstreams: 1 2013_AlexandreGomesNascimento.pdf: 2642733 bytes, checksum: b8ef4b88fabe38aee23232fd8a1d0b26 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-07-31T14:31:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_AlexandreGomesNascimento.pdf: 2642733 bytes, checksum: b8ef4b88fabe38aee23232fd8a1d0b26 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-31T14:31:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_AlexandreGomesNascimento.pdf: 2642733 bytes, checksum: b8ef4b88fabe38aee23232fd8a1d0b26 (MD5) / Dentre as várias classes de aço existentes, a mais utilizada pela indústria de petróleo e gás é a classe API 5L, por ser utilizada na fabricação de tubos para condução de gás e petróleo e seus derivados, pois possuem as seguintes características: alta resistência aos esforços mecânicos, boa tenacidade e boa soldabilidade (devido ao baixo teor de carbono equivalente nestes aços). Com a combinação destes fatores é possível trabalhar em maiores pressões e fluxo de produto utilizando menores espessuras devido às melhores propriedades mecânicas registradas por estes materiais. A pesquisa em questão procura avaliar o efeito do Tratamento Criogênico sobre a resistência à fadiga e à fratura de um dos aços mais usado na indústria petrolífera, o aço API 5L Grau B, com o objetivo primário de permitir a utilização desta material na fabricação de meios de ligação e conexões não soldadas. Nesse sentido, foram conduzidos ensaios de fadiga uniaxial, segundo a norma ASTM E 739-91 seguindo a abordagem S-N com razão de carregamento igual a R = -1. Avaliou-se também a propagação de trincas com controle de ΔK, segundo a norma ASTM E 647, a fim de obter os valores do limiar de propagação de trincas, ΔKth. A razão utilizada foi R = 0,1. Esses ensaio foram conduzidos em corpos de prova com e sem Tratamento Criogênico. Com base nos valores obtidos experimentalmente, o Tratamento Criogênico fez com que o Aço API 5L Grau B aumentasse sua vida em fadiga, e fez com que a trinca, uma vez iniciada propagasse mais rápido do que em relação a este mesmo aço sem tratamento. Os limites de resistência à fadiga do Aço API 5L Grau B obtidos foram: 183 ± 3 MPa – Corpos de prova sem tratamento e 184 ± 7 MPa – Corpos de prova com Tratamento Criogênico. Já os valores médios obtidos de ΔKth foram: 6,3 ± 1,3 MPa√m – Corpos de prova sem tratamento e 4,2 ± 0,4 MPa√m – Corpos de prova com Tratamento Criogênico. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Among the various classes of existing steel, the most commonly used by the petroleum industry is the API 5L class, for use in the manufacture of pipes for conducting oil and its derivatives , because they have the following characteristics: high resistance to mechanical stress , good toughness and weldability ( due to low carbon equivalent steels these ) . With the combination of these factors can work in higher pressures and greater product flow using smaller thicknesses due to improved mechanical properties reported for these materials. The research project seeks to assess the effect of cryogenic treatment on the fatigue strength and fracture in this material commonly used in the oil industry, API 5L Grade B steel, with the primary purpose of enabling the use of this material in the manufacture of means of binding and non-welded connections . In this sense , uniaxial fatigue tests were conducted according to ASTM E 739-91 standard according to S-N approach with loading rate equal to R = -1. Was evaluate too the crack propagation with control ΔK, according to ASTM E647 standard, for purposes of obtaining the values of the threshold crack propagation, ΔKth. The ratio used was R = 0,1. These tests were conducted on specimens with and without Cryogenic Treatment. Based on these values obtained experimentally, Cryogenic Treatment has made the Steel API 5L Grade B increase its fatigue life , and making the crack, once initiated to propagate faster than that for the same steel without treatment. The limits of fatigue resistance of steel API 5L Grade B obtained were 183 ± 3 MPa - Specimens without treatment and 184 ± 7 MPa - Specimens with Cryogenic Treatment. Have average values of ΔKth were: 6.3 ± 1.3 MPa√m - Specimens without treatment and 4.2 ± 0.4 MPa√m - Specimens with Cryogenic Treatment.

Há alguns anos, diversos estudos da influência dos parâmetros do tratamento térmico vêm sendo desenvolvidos, para a obtenção de propriedades que permitam atingir os requisitos de trabalho e que gerem ferramentas de vida útil estendida. Nesse contexto, tem sido demonstrado que o tratamento criogênico não só provoca a transformação da austenita residual, trazendo melhorias no dimensional da ferramenta, mas também pode promover a precipitação de carbonetos finos, com ganho em tenacidade e propriedades de desgaste.Neste estudo são relatados os resultados obtidos de ensaios de dureza, desgaste, impacto Charpy e microscopia TEM, efetuado em amostras de aço H13.Os tratamentos térmicos foram realizados em forno a vácuo com resfriamento por nitrogênio sob 5 bar de pressão, sendo utilizados os seguintes parâmetros: austenitização1040ºC, têmpera, e revenimento a 540ºC. As amostras foram comparadas com a condição de base que passou por tratamento térmico convencional, as outras condições foram submetidas a um revenido alternado com o banho criogênico. Nas rotas criogênicas o tempo de encharque em nitrogênio líquido foi de 1, 24 e 48 horas. Uma análise desses resultados permitiu constatar que o tratamento criogênico melhora a resistência ao desgaste, e influencia levemente a dureza. / A few years ago, several studies of the influence of parameters heat treatment have been developed to obtain properties that could meet the job requirements and managing tools for extended life. In this context, it has been demonstrated that the cryogenic treatment not only causes the transformation of austenite residual, bringing improvements in dimensional tool, but also can promote the precipitation of fine carbides, and an increase in toughness and wear properties. In this study there are the results of the test of hardness, two body abrasion wear, Charpy impact followed by microscopy TEM analyses were performed in samples from H13 steel. The heat treatments were performed in a vacuum furnace with cooling by nitrogen under pressure of 5 bar, and used the following parameters: austenitizing 1040°C, quenching, and tempering at 540°C. The aim was compared the H13 performance under of conventional heat treatment and cryogenic bath after quenching and before tempering. Soaking times in the cryogenic temperature were: 1, 24, and 48 hours. Analyses this results has shown the heat treatment increased the wear resistance, and slightly affects the hardness.