Resumo: A exigência crescente por melhoria de qualidade, aumento de produtividade e redução de custos tem imposto contínua evolução aos processos de laminação e, consequentemente, aos processos e materiais empregados para a fabricação de cilindros. O desempenho dos cilindros é avaliado basicamente pelo tempo de permanência no laminador durante a operação, pelo consumo específico e pela qualidade superficial dos produtos laminados, todos relacionados a propriedades como resistência mecânica, tenacidade e resistência ao desgaste. Nesse trabalho foram avaliadas as propriedades mecânicas e a resistência ao desgaste abrasivo de um ferro fundido branco multicomponente empregado na fabricação de cilindros de laminação, submetido a diferentes condições de tratamento térmico. Foram propostas duas condições de tratamento térmico para essa avaliação, utilizando-se diferentes taxas de resfriamento após austenitização. Em cada condição proposta foram retiradas amostras durante as principais etapas do ciclo de tratamento térmico: após têmpera, após o primeiro revenimento e após o segundo revenimento. A microestrutura, as propriedades mecânicas obtidas pelos ensaios de flexão, dureza e tenacidade à fratura utilizando a metodologia chevron, assim como a resistência ao desgaste abrasivo obtida pelo ensaio pino-contra-disco, foram comparadas e correlacionadas nas diferentes condições de tratamento térmico. As características microestruturais da matriz foram modificadas conforme as taxas de resfriamento utilizadas após a austenitização. As amostras resfriadas dentro do forno apresentaram menor dureza, menor resistência ao desgaste e maior tenacidade à fratura que as amostras resfriadas ao ar. Não houve diferença significativa nas propriedades mecânicas após o primeiro revenimento para ambas as condições de resfriamento estudadas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The growing demand for quality improvement, productivity increase, and costs reduction has been imposing a continuous evolution on the rolling processes and, as a consequence, on the processes and materials used in the rolls manufacturing. The rolls performance is basically evaluated by the available time during mill operation, by the specific consumption and by the surface quality of the rolled products, all of which related to properties such as mechanical resistance, toughness and wear resistance. In this work the mechanical properties and resistance to abrasive wear of a multicomponent white cast iron for rolling mill rolls, submitted to different heat treatment conditions were evaluated. Two heat treatment conditions were proposed for this evaluation, using different cooling rates after austenitization. During each proposed condition, samples were collected during the main stages of the heat treatment cycle: after quenching, after the first tempering and after the second tempering. The microstructure, the mechanical properties obtained from the bending, hardness and fracture toughness utilizing chevron-notch methodology, as well as the resistance to abrasive wear obtained from the pin-on-disc test, were compared and correlated in the different heat treatment conditions. The matrix microstructural characteristics were modified according to the cooling rates utilized after austenitization. The samples cooled inside the furnace showed lower hardness, lower wear resistance and higher fracture toughness than those air cooled samples. No major differences in the mechanical properties were noticed after the first tempering cycle for both cooling conditions under study. The results obtained from the bending tests were similar in the different heat treatment conditions. The wear rate showed a strong correlation with the matrix hardness. The same behavior was observed... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Valdir Alves Guimarães / Coorientador: Mario Boccalini Junior / Banca: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Claudia Regina Serantoni / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-06Bitstream added on 2014-06-13T18:30:59Z : No. of bitstreams: 1 xavier_rr_me_guara.pdf: 3115978 bytes, checksum: 7db6ba36d2a9bfdf5cd273684d4a7265 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A exigência crescente por melhoria de qualidade, aumento de produtividade e redução de custos tem imposto contínua evolução aos processos de laminação e, consequentemente, aos processos e materiais empregados para a fabricação de cilindros. O desempenho dos cilindros é avaliado basicamente pelo tempo de permanência no laminador durante a operação, pelo consumo específico e pela qualidade superficial dos produtos laminados, todos relacionados a propriedades como resistência mecânica, tenacidade e resistência ao desgaste. Nesse trabalho foram avaliadas as propriedades mecânicas e a resistência ao desgaste abrasivo de um ferro fundido branco multicomponente empregado na fabricação de cilindros de laminação, submetido a diferentes condições de tratamento térmico. Foram propostas duas condições de tratamento térmico para essa avaliação, utilizando-se diferentes taxas de resfriamento após austenitização. Em cada condição proposta foram retiradas amostras durante as principais etapas do ciclo de tratamento térmico: após têmpera, após o primeiro revenimento e após o segundo revenimento. A microestrutura, as propriedades mecânicas obtidas pelos ensaios de flexão, dureza e tenacidade à fratura utilizando a metodologia chevron, assim como a resistência ao desgaste abrasivo obtida pelo ensaio pino-contra-disco, foram comparadas e correlacionadas nas diferentes condições de tratamento térmico. As características microestruturais da matriz foram modificadas conforme as taxas de resfriamento utilizadas após a austenitização. As amostras resfriadas dentro do forno apresentaram menor dureza, menor resistência ao desgaste e maior tenacidade à fratura que as amostras resfriadas ao ar. Não houve diferença significativa nas propriedades mecânicas após o primeiro revenimento para ambas as condições de resfriamento estudadas... / The growing demand for quality improvement, productivity increase, and costs reduction has been imposing a continuous evolution on the rolling processes and, as a consequence, on the processes and materials used in the rolls manufacturing. The rolls performance is basically evaluated by the available time during mill operation, by the specific consumption and by the surface quality of the rolled products, all of which related to properties such as mechanical resistance, toughness and wear resistance. In this work the mechanical properties and resistance to abrasive wear of a multicomponent white cast iron for rolling mill rolls, submitted to different heat treatment conditions were evaluated. Two heat treatment conditions were proposed for this evaluation, using different cooling rates after austenitization. During each proposed condition, samples were collected during the main stages of the heat treatment cycle: after quenching, after the first tempering and after the second tempering. The microstructure, the mechanical properties obtained from the bending, hardness and fracture toughness utilizing chevron-notch methodology, as well as the resistance to abrasive wear obtained from the pin-on-disc test, were compared and correlated in the different heat treatment conditions. The matrix microstructural characteristics were modified according to the cooling rates utilized after austenitization. The samples cooled inside the furnace showed lower hardness, lower wear resistance and higher fracture toughness than those air cooled samples. No major differences in the mechanical properties were noticed after the first tempering cycle for both cooling conditions under study. The results obtained from the bending tests were similar in the different heat treatment conditions. The wear rate showed a strong correlation with the matrix hardness. The same behavior was observed... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Bruna Carolina Costa (prabrunah@hotmail.com) on 2018-06-17T15:27:22Z No. of bitstreams: 1 Tese Final - CostaBC.pdf: 9813307 bytes, checksum: 06e43540e98bad04c9faaccaa3e9e5c9 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-06-18T18:45:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 costa_bc_dr_bauru.pdf: 9671307 bytes, checksum: b57db2112606e04abdeb6cef0449e963 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-18T18:45:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 costa_bc_dr_bauru.pdf: 9671307 bytes, checksum: b57db2112606e04abdeb6cef0449e963 (MD5) Previous issue date: 2018-04-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Dentre os biomateriais metálicos, largamente empregados pela indústria biomédica, o titânio (Ti) e suas ligas, principalmente o sistema Ti-6Al-4V (responsável por 45% da produção total de titânio como biomaterial) representam a principal escolha para a confecção de implantes ortopédicos e dentários. No entanto, processos de degradação (corrosão, desgaste e tribocorrosão) atuantes sobre estas ligas podem ocasionar a liberação de partículas e íons metálicos (comumente referidos produtos de desgaste ou debris), o que pode representar uma situação perigosa in vivo. Neste contexto, as propriedades físico-químicas dos produtos de desgaste irão influenciar fortemente o tipo e intensidade das respostas de um organismo vivo após sua exposição aos mesmos. De forma geral, a interação de tais produtos com as células dos tecidos adjacentes ao implante e do sistema imune pode desencadear processos de sinalização, nomeadamente em termos da produção e liberação de citocinas pró-inflamatórias, conduzindo a osteólise (reabsorção óssea) e consequente falha do implante. Ademais, muitas preocupações têm sido levantadas com relação à liberação de partículas e íons compostos pelos elementos alumínio e vanádio. Alternativamente, novas ligas de titânio isentas da adição destes elementos têm sido propostas nos últimos anos, dentre as quais podemos citar, por exemplo, a liga Ti-15Zr-15Mo. Neste trabalho, foram avaliados (in vitro), a partir de um modelo de células de camundongo, os possíveis efeitos relacionados à exposição de íons vanádio às células dos tecidos ósseo e conjuntivo (fibroblastos e osteoblastos). Ademais, a especiação iônica para determinação dos íons vanádio predominantemente relacionados aos resultados obtidos também foi realizada. Complementarmente, a avaliação do comportamento com relação à tribocorrosão para duas ligas de titânio (Ti-6Al-4V e Ti-15Zr-15Mo), a produção e caracterização de partículas de desgaste a partir destas ligas e avaliação dos efeitos relacionados à exposição de tais partículas às células do tecido ósseo (osteoblastos) humano, nomeadamente em termos de viabilidade celular e produção de citocinas pró-inflamatórias, também foram propostas. De acordo com os resultados obtidos, foi possível verificar que as espécies iônicas de vanádio predominantemente dissolvidas nos meios de cultura utilizados para os experimentos in vitro com os osteoblastos e fibroblastos de camundongo foram essencialmente vanadatos, nomeadamente H2VO4- e HVO42-. Verificou-se também que a interação destas espécies iônicas com as células das linhagens celulares testadas, principalmente fibroblastos, pode causar uma diminuição significativa em viabilidade para concentrações próximas aquela possível ser encontrada in vivo em pacientes que apresentam mau funcionamento de seu dispositivo médico baseado na liga Ti-6Al-4V. Para as partículas de desgaste geradas a partir de ensaios de tribocorrosão sobre as ligas Ti-6Al-4V e Ti-15Zr-15Mo foram verificadas características semelhantes com relação à morfologia e a capacidade de preservar a composição e estrutura cristalina do material a partir do qual são geradas. No entanto, diferenças significativas em termos de tamanho foram observadas. Por fim, verificou-se também que a interação das partículas de desgaste obtidas (ambas as composições) com células do tecido ósseo humano, in vitro, pode provocar a diminuição da viabilidade ou (possivelmente) alterações no metabolismo celular, além de conduzir a um aumento na produção das citocinas pró-inflamatórias interleucina-6 e prostaglandina E2. / Among the metallic biomaterials, widely used in the biomedical industry, titanium (Ti) and its alloys, mainly the Ti-6Al-4V system (responsible for 45% of the total titanium production as biomaterial) represent the main choice for orthopedic and dental implants’ manufacturing. However, degradation processes (corrosion, wear and tribocorrosion) acting on these alloys may lead the release of metallic particles and/or ions (also referred as wear products or debris), and this may represent a dangerous situation in vivo. In this context, the wear products’ physical-chemical properties will strongly influence the type and intensity of the living organism responses after their exposure to them. In general, these products’ interaction with the implants’ surrounding tissues and immune system cells may trigger signaling processes, particularly in terms of the proinflammatory cytokines production and release, leading to osteolysis (bone resorption) and consequent implant loosening. Additionally, many concerns have been raised regarding the release of particles and ions composed by aluminum and vanadium. Alternatively, new vanadium and aluminum-free titanium alloys have been proposed in recent years, among which it is possible to mention, for example, the Ti-15Zr-15Mo alloy. In this work, the possible effects related to the vanadium ions exposure to bone and connective tissue cells (fibroblasts and osteoblasts) were evaluated (in vitro), from a mouse cells’ model. Also, ionic speciation analyzes were also performed in order to determine the vanadium ions related to the obtained results. Complementarily, the tribocorrosion behavior evaluation of two titanium alloys (Ti-6Al-4V and Ti-15Zr-15Mo), the production and characterization of wear particles generated from these alloys and the evaluation of the possible effects related to these particles exposure to human osteoblasts (particularly in terms of cell viability and proinflammatory cytokines production) were also proposed. According to the obtained results, it was possible to verify that the vanadium ionic species predominantly dissolved in the culture media used for the in vitro experiments with mouse osteoblasts and fibroblasts were essentially vanadates, namely H2VO4- and HVO42-. It has also been found that the interaction of such ionic species with the tested cells lines, mainly fibroblasts, may lead to a significant decrease in cell viability at concentrations close to that possible to be found in vivo for patients who present malfunctioning of their medical device based on Ti-6Al-4V alloy. Regarding the wear particles generated from tribocorrosion assays on Ti-6Al-4V and Ti-15Zr-15Mo alloys, similar characteristics were verified, mainly in morphology and the ability to preserve the chemical composition and crystal structure of the material from which are generated. However, significant differences in size were observed. Finally, it has also been found that the interaction of the obtained wear particles (both compositions) with human bone tissue cells, in vitro, may be related to decreased viability or (possibly) changes in cellular metabolism, in addition to leading to an increased production of the interleukin-6 and prostaglandin E2 proinflammatory cytokines / 88887.122946/2016-00

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rubens Hesse.pdf: 64321 bytes, checksum: a761cfb66e07c3e388e2d73e31c432c5 (MD5) Previous issue date: 2000-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Na presente dissertação de mestrado faz se, inicialmente, uma revisão do estagio atual de desenvolvimento das teorias do atrito e do desgaste, seguido de uma classificação dos principais tipos de desgastes onde se destacam os seguintes tipos de desgaste: abrasão, adesivo e químico. São também abordadas as principais técnicas de tratamento superficial empregadas pela engenharia de superfície tais como os processos PVD e CVD. Aborda-se alguns aspectos da norma ASTM G99 95 que regulamenta o ensaio de desgaste do tipo pino sobre disco no qual os materiais são ensaiados aos pares sob condições nominalmente abrasivas e o volume desgastado é medido mediante a sua pesagem, ou ainda, é calculado através do volume do perfil do sulco formado no disco. Ë dada uma atenção especial ao desenvolvimento e construção do equipamento de ensaio de desgaste do tipo pino sobre disco onde apresentamos a estrutura, o conjunto de acionamento e controle e obtenção de dados. Como trabalho de laboratório são feitos vários testes experimentais de desgaste de pinos de aço rápido HSS revestido pelo processo PVD com TiCN, e pinos de metal duro WC sem e com nitretação por plasma. O ensaio de desgaste foi feito sobre base de chapas de aço para fins elétricos empregados na fabricação de estatores e rotores de motores elétricos fornecidos por três fabricantes diferentes. Utilizou-se para tal o ensaio normalizado ASTM G99 95 de pino sobre disco. O objetivo foi avaliar o desempenho tribológico destes materiais. Para isso compara-se as taxas de desgaste do material dos pinos em função da distancia percorrida de 2400 m sobre um disco de aço para fim elétrico, bem como a influencia do tamanho do grão para a chapa ensaiada. Além disso, investigou se a variação do coeficiente de desgaste K calculado pela equação de Archard com o aumento da carga normal do pino. Os resultados experimentais demonstram uma melhora significativa do desempenho tribilógico do HSS revestido com TiAlN e do WC nitretado se comparado ao WC sem tratamento.