A disputa por espaço no mercado automotivo tem sido intensificada a cada ano. A cobrança por componentes mais leves e de menor custo aliados à preocupação ambiental têm exigido a busca de novas alternativas de materiais e/ou processos produtivos mais eficientes. Uma das respostas a estas tendências é o aumento significativo no uso de aços de alta resistência baixa liga e dual phase nos últimos anos a fim de reduzir peso dos componentes. Entretanto, o custo destes aços no Brasil está entre 20 a 40% maior que os aços baixo carbono. Desta forma, para alguns segmentos está descartada esta hipótese, pois o mercado brasileiro exige redução de peso aliada à redução de custo. Sendo assim, a melhoria do processo produtivo ganha força nesta disputa. O processo de repuxamento (spinning) tem sido utilizado há anos para produção do componente disco de rodas para veículos comerciais e é um processo de trabalho à frio severo, o que pode resultar em aumento das propriedades mecânicas do material e redução do uso de matéria-prima em função da porcentagem da redução de espessura proposta. Sendo assim, neste trabalho foram analisadas 3 condições de repuxamento de disco, 41% de redução de espessura, 52% de redução de espessura e 64% de redução de espessura a fim de se obter o limite de redução de espessura do material S355JR por meio do processo de repuxamento do disco sem que haja perda das propriedades mecânicas do mesmo e, assim, gerar aumento da vida em fadiga do componente roda e redução de peso. Para isso, foram realizados os seguinte ensaios: análise de composição química, análise de microdureza, análise metalográfica, ensaios de tração e obtenção das curvas tensão x deformação, ensaios de fadiga por flexão alternada (R=-1,0) e obtenção das curvas S-N. A análise da composição química do aço S355JR verificou que o mesmo atende o especificado em norma DIN EN-10025-2. Por meio da análise metalográfica foi verificado que as fases presentes nos materiais analisados eram ferrita e perlita dispersa na matriz e nos contornos de grão. Através dos ensaios realizados foi observado que houve aumento das propriedades mecânicas do material para as amostras repuxadas e também aumento na vida em fadiga dos mesmos. Além disso, foi observado aumento das propriedades mecânicas e da vida em fadiga para a amostra com maior porcentagem de redução de espessura. / The battle for space in the automotive market is becoming fiercer. Calls for lighter and cheaper components, and also environmental concerns, have led to the search for alternative materials and more effective processes. One of the answers is the recent significant increase in sales of dual phase and high strength low alloy steel, which has reduced the weight of the products. However, in Brazil, the price of these steels is 20% to 40% higher than low carbon steel price and thus it is necessary to look for other options. On this way, for some segments this hypothesis is ruled out because the Brazilian market requires weight reduction combined to cost reduction. Thus, the improvement of the manufacturing process gains strength in this battle. The spinning process has long been used to make the disc of commercial vehicle wheels. It is a hard cold working process which could achieve an improvement of the material mechanical properties and a raw material reduction based on the thickness reduction during the process. Thus, three spun disc conditions were analyzed, corresponding to 41, 52% and 64% of thickness reduction, in order to find out a reasonable limit of thickness reduction with no loss of the material mechanical properties, purposing to increase the fatigue life of the wheel and reducing the wheel weight. The following tests were carried out: chemical composition analysis, metallographic analysis, tensile tests to obtain the stress v strain curves, and fatigue tests by alternated bending (R=-1.0) to obtain the S-N curves. The chemical composition analysis of the S355JR steel proved that it met the DIN EN10025-2 standard. Through metallographic analysis, it was confirmed that, for S355JR steels, whose microstructure is ferrite and perlite, the perlite was near the grain boundaries. Throughout the realized tests, it was observed that there was an increasing of the mechanical properties and the fatigue life of the spun samples. In addition, the mechanical properties and fatigue life of the sample with 64% of thickness reduction had increased more than the others spun samples had.

O processo de conformação de chapas planas, estampagem, consiste na obtenção de peças conforme o projeto do processo e do produto. Faz-se necessária uma margem de segurança para que as variações de processo e do material possam ser absorvidas e o sucesso seja alcançado no processo de produção do componente. O presente trabalho mostra aspectos de estampabilidade de uma chapa de aço de baixo teor de carbono, o material mais utilizado no processo de estampagem. Estes aspectos são descritos e demonstrados como influenciam no processo de estampagem. No caso prático apresentado, evidencia-se que com a aplicação dos conhecimentos científicos de comportamento mecânico do material obtém-se uma melhoria no desempenho do processo e, conseqüentemente, na redução de custos e no aumento de competitividade. Como objetivo principal, tem o presente trabalho estudar a influência da redução a frio de acabamento do processo de relaminação no coeficiente de encruamento e mostrar como este estudo teve participação na solução e aplicação de uma peça-exemplo. Conseqüentemente há como objetivos secundários o estudo da influencia do tamanho de grão no coeficiente de encruamento, o desenvolvimento da textura cristalográfica antes e após a conformação da peça-exemplo e demonstrar a importância da utilização do método de elementos finitos no processo de conformação por estampagem para determinação dos tipos de conformação predominante no processo. Para realização do trabalho foram utilizados dois aços de baixo teor de carbono com composição química semelhantes porem com processos de fabricação diferenciados. Atenção especial foi dada a redução aplicada na laminação de acabamento de ambos os aços, através do uso de medidores de espessura e redução através de raios-X. Os aços foram caracterizados antes da conformação da peça-exemplo quanto a orientação cristalográfica através de difração de raios-X e EBSD, quanto as propriedades mecânicas através de ensaios mecânicos de tração e quanto a microestrutura e tamanho de grão através de metalografia. Foi realizada uma simulação de estampagem da peça-exemplo através de elementos finitos afim de determinar o tipo de conformação predominante na região mais solicitada da peça-exemplo. A peça exemplo foi conformada na pratica e caracterizada a distribuição das deformações através da medições da rede circulo previamente impressa na superfície da chapa na região mais solicitada conforme previamente determinado através da simulação. A orientação cristalográfica da região mais solicitada também foi caracterizada. Os resultados mostram a influencia de uma pequena variação na redução, 0,73% e 0,34%, aplicada na laminação de acabamento no coeficiente de encruamento. Para confirmação de que a redução aplicada foi a principal influenciadora no resultado o coeficiente de encruamento foi calculado através de equações disponíveis na literatura que correlacionam composição e tamanho de grão com o coeficiente de encruamento. A textura preferencial dos dois aços também foi avaliada através de figuras de função de orientação da distribuição e o comportamento dos dois aços foi relativamente semelhante, onde o aço com melhor desempenho demonstrou um aumento na componente {223} também conhecida como γ'. O estudo através de elementos finitos mostra que região mais solicitada da peça tem conformação predominada por estiramento. Por fim é mostrada a melhor distribuição das deformações na peça-exemplo produzida com aço de maior coeficiente de encruamento. Concluindo o trabalho permitiu a avaliação da influencia da redução aplicada na laminação de acabamento de aços de baixo teor de carbono nas propriedades mecânicas do aço e também o resultado deste comportamento mecânico na peça-exemplo adotada.Também permitiu avaliar a evolução da textura cristalográfica dos dois aços escolhidos antes e após a conformação da peça-exemplo. / The forming process of plain sheets, stamping, consists on the obtainment of parts according to the project of the process and the product. A safety margin becomes necessary so that the process variations and of the material can be absorbed and the success is reached in the process of production of the component. The present paper shows aspects of formability of a steel sheet of low carbon content, the most used material in the stamping process. These aspects are described and demonstrated how they influence the stamping process. In the presented case, it is proven that with the application of the scientific knowledge of mechanical behavior of the material an improvement in the performance of the process is reached and, consequently, the reduction of costs and the increase of competitiveness. As main objective, the present work study the influence of the cold reduction applied on skin pass of the cold rolling process on the strain hardening coefficient and to show how this study had participated on the solution and application of an part. Consequently it has as secondary objective the study of influences of the size of grain in the coefficient of strain hardening, the development of texture before and after forming of the part and to demonstrate the importance of the use of the method of finite elements in the forming process for determination of the predominant types of forming in the stamping process. For accomplishment of this paper two steel of low carbon content had been used with similar chemical composition but with differentiated rolling processes of manufacture. Special attention was given to the reduction applied in the skin pass of both steel, through the use of measurers of thickness and reduction through x-ray. The steel had been characterized before the stamping of the part above crystallographic texture through x-ray diffraction and EBSD, above mechanical properties through mechanical tensile tests and above microstructure and size of grain through metallography. A simulation of stamping process of the part through finite elements was carried out with the objective of determine the type of predominant forming in the most requested region of the part. The part was formed in mechanical presses and characterized the distribution of the deformations through the measurements circle grids, previously printed in the surface of the sheet, in the region most requested as previously determined through the simulation. The crystallographic orientation of the most requested region was also characterized. The results show influence of a small variation in the rolling reduction, 0.73% and 0.34%, applied in the skin pass on the strain hardening coefficient. For confirmation that the pplied skin pass was the main influence in the strain hardening coefficient result, was calculated hrough available equations in literature that correlate composition and grain size with the strain hardening coefficient. The preferential texture of two steel was also evaluated through figures of orientation function distribution and the behavior of two steel was relatively similar, where the steel with better performance demonstrated an increase in the {223} component also known as γ'. The study through finite elements shows that the more requested region of the part has forming predominated for stretching. Finally the best distribution of the deformations in the part produced with steel of higher coefficient of train hardening is shown. Concluding the work allowed the evaluation of influences of the skin pass on the rolling of steel of low carbon content in the mechanical properties of the steel and the result of this mechanical behavior in the adopted part. Also it allowed to evaluate the evolution of the crystallographic texture of two steel chosen before and after.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eva Paganini Martins.pdf: 2852717 bytes, checksum: 4c8bb41c27d4434bc48bef3b6484ab0f (MD5) Previous issue date: 2010-03-05 / This paper deals with the effects of cold work on the nitriding kinetics and surface micro-hardness of the 3XX family of austenitic stainless steels. Nitriding is a thermo-chemical treatment based on the nitrogen diffusion and, under some specific circumstances, carbon in lower quantities, in to a ferrous matrix. The nitriding process improves particularly high cycle fatigue resistance, wear resistance, and corrosion resistance for carbon steels. To study the cold work effect on the material, samples of 304 and 316 were strained in tension tests to conventional deformation of 10%, 25% and up to rupture point prior to the nitriding process. A sample without deformation was kept for reference. It is possible to verify, based on the test performed, that the AISI 304 has smaller deformation capacity when compared to the 316 in terms of elongation on strain test presenting a higher degree of cold work deformation. Also the 304 presents a reduction on nitrided layer thickness and a smaller percentage of nitrogen in the nitrided layer after the cold work (difference of 1% point versus 0,5 for the 316) It is also possible to observe the smaller density on the 304 after the cold work which can be attributed, according to the literature, to the formation of cold work martensite during the cold work process. / O presente trabalho apresenta uma avaliação dos efeitos de encruamento na cinética do processo de nitretação das ligas de aço inoxidável austeníticos da série 3XX e no perfil de dureza das superfícies nitretadas. Nitretação é um tratamento termoquímico baseado na difusão de nitrogênio, em algumas circunstancias carbono em pequenas quantidades, na matriz ferrosa. Para estudar os efeitos do encruamento no material, amostras de 304 e 316 foram encruadas em ensaio de tração convencional, em 10%, 25% e até a ruptura e posteriormente nitretadas. Ainda manteve-se uma a mostra sem deformação para fins de comparação. Com base nos ensaios avaliados é possível verificar que o AISI 304 tem menor capacidade de deformação que o AISI 316 em termos de alongamento no ensaio de tração apresentando maior taxa de encruamento em relação ao 316. Além disso o 304 apresenta redução na camada nitretada proporcional ao grau de deformação plástica a frio e menor percentual de nitrogênio na camada após deformação (queda de aproximadamente 1 ponto percentual enquanto no 316 a diferença mantém-se em torno de 0,5 pontos). Ainda é possível observar a diminuição da densidade no 304, o que pode ser atribuído, segundo a literatura, a formação de martensita e deformação durante o processo de deformação plástica a frio.

O encruamento e a recristalização do aço inoxidável ferrítico AISI 430 com adição de nióbio e microestrutura formada por grãos grosseiros foram investigados. Os aços inoxidáveis ferríticos podem ser utilizados na indústria automotiva, por exemplo, nas partes mais quentes do sistema de exaustão de gases. Neste trabalho, três composições distintas foram investigadas, variando-se as quantidades de nióbio e de intersticiais (carbono e nitrogênio). Com o objetivo de se obter uma microestrutura formada por grãos grosseiros útil para o estudo dos efeitos de orientação, amostras dos aços laminado a quente foram recozidas a 1250?C por 2 h. Após recozimento, o tamanho de grão foi medido usando o método padrão dos interceptos lineares. Para o estudo do encruamento, as placas foram laminadas a frio entre reduções de 20% e 80%. As amostras com 80% de redução foram recozidas em temperaturas variando entre 400 e 1000?C por 15 min para o estudo da recristalização. As curvas de encruamento e de amolecimento isócrono foram realizadas mediante a determinação da variação da microdureza Vickers. A caracterização microestrutural das amostras foi realizada com o auxílio das microscopias ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV) no modo de elétrons retroespalhados (BSE). A macrotextura foi determinada com o auxílio da difração de raios X (DRX). A microtextura foi determinada mediante o mapeamento de amostras representativas via difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Os precipitados presentes na matriz ferrítica dos aços laminados a quente (FSS-B) foram extraídos utilizando duas rotas distintas: eletrolítica e química. A natureza cristalográfica dos precipitados foi determinada via DRX e a morfologia foi observada com o auxílio da MEV. As microestruturas recuperadas na condição inicial consistem de grãos alongados na DL e por partículas de Nb(C,N). A textura é caracterizada por componentes típicas de laminação no centro e de cisalhamento na superfície devido às grandes reduções por passe. Após recozimento, as macrografias revelaram que os aços FSS-A e FSS-B apresentam tamanho de grão similar, enquanto que o aço FSS-C apresentou tamanho de grãos menor. Os resultados de textura apresentaram as componentes CH (centro), Goss e Brass (superfície). A laminação a frio ocorreu de forma homogênea para as reduções inferiores a 50%. A partir desta redução, regiões bandeadas surgem na microestrutura. Notou-se que existe uma relação de orientação entre os grãos originais e as regiões bandeadas de modo que volumes regulares do grão giram na DT. Esta relação também foi observada nas regiões ao redor das partículas de Nb(C,N). A textura de laminação a frio é constituída pelas fibras ? e ?. A recristalização dos aços investigados ocorre em temperaturas entre 650 e 850ºC. A partir da microtextura, não foram observadas componentes de textura associadas ao mecanismo PSN. O aço FSS-R apresentou componentes pertencentes à fibra ?, enquanto que os aços FSS-A, FSS-B e FSS-C apresentaram além da fibra ?, componentes CH e fibra η. O recozimento em temperaturas elevadas promove o crescimento de grão e a conseqüente formação das componentes CH e fibra η. / Work hardening and recrystallization behaviors of coarse-grained Nb-containing AISI 430 ferritic stainless steels were investigated. Ferritic stainless steels can be used in automotive industry in hot parts of the gas exhaust system. In this work, three different compositions were investigated varying niobium and interstitial contents (carbon and nitrogen). Aiming to obtain a useful coarse-grained microstructure for the study of orientation effects, hot-rolled samples were annealed at 1250°C for 2 h. After annealing, grain size was determined using a standard linear intercept method. Samples were cold rolled to reductions varying from 20% up to 80%. Samples after 80% cold rolling were annealed at temperatures ranging from 400°C up to 1000°C for 15 min to investigate their recrystallization behavior. Vickers microhardness testing was performed to follow hardening and softening behaviors in the samples. Microstructural characterization of the samples was performed using both light optical and scanning electron (SEM) microscopies in the backscattered electron mode (BSE). The macrotexture was determined by X-ray diffraction. Electron backscatter diffraction (EBSD) measurements were carried out in representative samples to determine microtexture. Precipitates in hot-rolled samples (FSS-B) were both electrolytically and chemically extracted. The crystallography of precipitates was determined by X-ray diffraction and their morphology was observed using SEM. The microstructures in hot-rolled condition consist of elongated recovered grains and dispersed Nb(C,N) particles. Texture is characterized by typical rolling components in the center layer, whereas shear components appear in the surface layers. After annealing, FSS-A and FSS-B steels displayed similar grain size, whereas FSS-C displayed a finer one. The results of macrotexture show CH in the center layer and both Goss and Brass components at the surface layer. The microstructure of samples cold rolled up to reductions below 50% do not display banding. Above 50% reduction, deformation heterogeneities (bands) appear in the microstructure. The banded regions and those around coarse particles tend to rotate in TD. Cold-rolling texture displays both ? and ? fiber components. Recrystallization takes place in temperature between 650 and 850ºC. Texture due to PSN mechanism was not observed. The FSS-C steel displayed only components belonging to ? fiber, whereas FSS-A, FSS-B e FSS-C steels displayed besides ? fiber, components CH and those belonging to η fiber. Grain-growth annealing at high temperature contributes to increase CH and η fiber components.

Foi estudado, através de ensaio de tração, o Nb policristalino com teor de hidrogênio de 0 a 50 partes por milhão em peso (ppm-p) nas temperaturas de 223, 273 e 293 K. Os ensaios de tração a velocidades constantes foram realizados com taxas iniciais de deformaçao de 4,2 X 10-5 e 42 X 10-5 s-1 , e os parâmetros de ductilidade e resistência mecânica foram analisados em função da concentração de hidrogênio. Foram também obtidos o coeficiente de sensitividade a taxa de deformação (m) e o volume de ativação (V) através de ensaios de tração, alternando-se abruptamente a taxa de deformação entre os valores acima mencionados, em sucessivos pontos da curva tensão-deformação. Para o cálculo destes dois últimos parâmetros foi proposta uma análise detalhada, considerando-se os efeitos elásticos e o encruamento durante a deformação plástica uniforme. Todo o estudo foi acompanhado por análise fratográfica Que permitiu verificar três comportamentos de ruptura da liga Nb-H, dependendo do teor de hidrogênio e da temperatura. A 223K foi observado que há uma forte redução de ductilidade do Nb para teores de hidrogênio até 10 ppm-p, sendo que para este teor o seu comportamento foi totalmente frágil / Tensile testing at 223, 273 and 293 K was carried out on polycrystalline Nb dopped from 0 to 50 parts per million in weight (ppm-wt) of Hydrogen. The tensile testing at constant velocity was done at 4,2 X 10 -5 and 42 X 10-5 s-1 of initial strain rate, and the ductility and strength parameters was analysed as a function of the hydrogen content. It was also obtained the strain rate sensitivity (m) and the activation volume (V), from tensile testing, cycling between the two above specified strain rates, at several points of the stress-strain curve. For the calculation of this two last parameters it was proposed a detailed analysis, considering the elastic effect and the work hardening during the uniform plastic deformation. All these studies was followed by fratographic analysis that alowed the identification of three rupture behavior for the Nb-H alloy, depending of the temperature and the hydrogen content. At 223 K, it was observed that there is a strong embrittlement of Nb for hydrogen content up to 10 ppm-wt, and for this value the behavior was completely brittle

No presente trabalho foram estudados os fenômenos de encruamento e, principalmente, a formação e reversão da martensita alfa-linha (a\', cúbica de corpo centrado, CCC, ferromagnética) induzida por deformação em um aço inoxidável dúplex UNS S31803 e um super dúplex UNS S32520. Inicialmente, as microestruturas dos dois materiais na condição solubilizada foram caracterizadas com auxílio de várias técnicas complementares de análise microestrutural. Foram determinadas fração volumétrica, estrutura cristalina, composição química, tamanho e morfologia das duas fases (ferrita e austenita). Posteriormente, os dois aços foram deformados por dois métodos: a laminação a frio, dividida em vários estágios, com menores graus de deformação e a limagem, sendo que o cavaco limado resultante apresenta altos graus de deformação. Algumas amostras deformadas foram recozidas. Os fenômenos de encruamento, formação e reversão de martensita induzida por deformação na austenita, recuperação, recristalização da austenita e da ferrita no cavaco limado foram estudados predominantemente por difratometria de raios X e usando o método de Rietveld. A difratometria de raios X também foi utilizada para determinação das microdeformações residuais e tamanhos de cristalito (subgrão), calculadas a partir do alargamento dos picos de difração causado pelas deformações. Desta forma, puderam-se comparar os níveis de deformação da laminação e limagem. Qualitativamente, a formação e reversão da martensita induzida por deformação também foi estudada por meio de medidas magnéticas utilizando-se dados de saturação magnética das curvas de histerese obtidas com o auxílio de um magnetômetro de amostra vibrante. Observou-se que para o aço inoxidável dúplex, tanto a laminação quanto a limagem causaram a formação de martensita induzida por deformação e para o aço inoxidável super dúplex, apenas a limagem promoveu essa transformação. Em comparação com o aço dúplex, o aço super dúplex apresentou maior resistência à formação de martensita induzida por deformação, pois apresenta uma austenita mais rica em nitrogênio e uma maior propensão à formação de fase sigma durante o recozimento, pois apresenta uma ferrita mais rica em cromo e nitrogênio. / In the present work the phenomena of strain hardening, formation and reversion of the strain induced alpha-prime martensite (a\', body centered cubic, BCC, Ferromagnetic) in an UNS S31803 duplex and UNS S32520 super duplex stainless steels have been studied. Firstly, the microstructures of both materials in the solution annealed condition were characterized with the aid of several microstructural analysis complementary techniques. The volume fraction, crystalline structure, chemical composition, size and morphology of the two phases (ferrite and austenite) have been determined. Further, both steels were deformed by two methods: cold rolling, divided into several stages, with lower strain levels than filing, which the chips resulting had higher strain levels. The phenomena of strain hardening, formation and reversion of strain induced martensite in the austenite phase, recovery and recrystallization of austenite and ferrite phases have been studied, mainly using X-ray diffraction and the Rietveld method. X-ray diffraction was also used to determine the residual microstrain and crystallite size (sub grain), calculated from the diffraction peak broadening caused by straining. Thus, the levels of cold rolling and filing strains could be compared. Qualitatively, the formation and reversion of strain induced martensite was also studied by magnetic measurements using data from magnetic saturation of hysteresis curves obtained with the aid of a vibrating sample magnetometer. It has been observed that for the duplex stainless steel, both filing as well as cold rolling promoted strain induced martensite. On the other hand, for the super duplex stainless steel, just filing promoted this transformation. In the comparing with duplex, the super duplex stainless steel austenite is more stable that is why is richer in nitrogen, so, the strain induced martensite formation is more difficult. The easier sigma phase precipitation during annealing as well in the super duplex stainless steel is due higher levels of chrome and molybdenum than the duplex stainless steel.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariana Zicari Di Monte.pdf: 2990505 bytes, checksum: f99d9fee76550db83998b21ad7b7873b (MD5) Previous issue date: 2012-08-02 / Proact Empreendimentos Tecnológicos S/C Ltda / This paper presents an evaluation of the effects of strain hardening on the kinetics of nitriding thermochemical treatment of alloys of ferritic steels AISI 430 and AISI 439 for different degrees of plastic deformation. The technique used to apply the plastic deformation level was increased by a universal tensile machine. Then we proceeded to apply the processes of gas nitriding, in salt baths and plasma, the alloys in the annealed condition and for different degrees of hardening. The samples were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, hardness tests and examination of the microhardness profile of the layers. It also employed the technique of X-ray diffraction in order to determine the phases present in the nitrided layer. As a result of this study, it was found that the hardening has no effect on the kinetics of nitriding processes, nor levels of hardness achieved in the nitrided layer. The layer thickness was raised to a gas nitriding process, which besides the exposure time at temperature was held at temperature higher than the other processes studied. This study also presents the results of microstructure and curves of the percentage of nitrogen and carbon depending on the depth of the nitrided layer. Note that the nitrogen concentration decreases with depth as approaching the base metal. Carbon, in turn, is pushed into the sample, providing a decarburization in the region enriched in nitrogen and carbon accumulation in the regions just below the nitrided layer. The spectra of X-ray diffraction corresponding to the nitrided layers of steels 430 and 439 indicated the presence of CrN precipitate rich in nitrogen. The alloy 430 suffered heavy attack to a depth of about 30 Um on the other hand the alloy 439 had the region with little predominance of attack, with small volume fractions of more intense attack. The hardness levels of light and dark regions were similars, around 1000 HV, indicating an efficient mechanism of precipitation hardening. It concluded that the chromium nitride is present in both regions, and the highest attack can be related to a discontinuous precipitation process, probably due to iron nitride Fe3N, contrary to what was found in the literature. / O presente trabalho apresenta uma avaliação dos efeitos de encruamento na cinética do tratamento termoquímico de nitretação em ligas de aços inoxidáveis ferríticos AISI 430 e AISI 439 para diferentes graus de deformação plástica. A técnica empregada para se aplicar a deformação plástica em nível crescente foi por meio de uma máquina universal de tração. Em seguida procedeu-se a aplicação dos processos de nitretação gasosa, em banhos de sais e por plasma, nas ligas no estado recozido e para os diferentes graus de encruamento. As amostras foram caracterizadas por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, ensaios de dureza e levantamento do perfil de microdureza das camadas. Foi empregada também a técnica de difração de raios-X, com o objetivo de se determinar quais as fases presentes na camada nitretada. Como resultado principal deste estudo, concluiu-se que o encruamento não apresentou nenhum efeito na cinética dos processos de nitretação, nem tão pouco nos níveis de dureza atingidos nas camadas nitretadas. A espessura da camada foi maior para o processo de nitretação a gás, que além do tempo em exposição em temperatura, foi realizada em temperatura superior aos outros processos estudados. Este estudo também apresenta os resultados de microestrutura e as curvas de percentual de nitrôgenio e carbono em função da profundidade de camada nitretada. Nota-se que a concentração de nitrogênio diminui com a profundidade à medida que se aproxima do metal base. O carbono, por seu turno, é empurrado para dentro da amostra, promovendo uma descarbonetação na região enriquecida em nitrogênio, e um acúmulo de carbono nas regiões logo abaixo da camada nitretada. Os espectros de difração de raios-X correspondentes às camadas nitretadas dos aços 430 e 439, indicaram a presença do precipitado rico em nitrogênio CrN. A liga 430 sofreu ataque intenso até uma profundidade da ordem de 30 Um; já a liga 439 apresentava predominância de região com pouco ataque, com pequena fração volumétrica de ataque mais intenso. Os níveis de dureza da região clara e escura eram similares, por volta de 1000 HV, indicando um eficiente mecanismo de endurecimento por precipitação. Infere-se que o nitreto de cromo se faz presente nas duas regiões, sendo que o maior ataque pode estar relacionado a um processo de precipitação descontínua, provavelmente associado ao nitreto de ferro Fe3N, contrariamente ao que se encontrou na literatura.

Foi estudado, através de ensaio de tração, o Nb policristalino com teor de hidrogênio de 0 a 50 partes por milhão em peso (ppm-p) nas temperaturas de 223, 273 e 293 K. Os ensaios de tração a velocidades constantes foram realizados com taxas iniciais de deformaçao de 4,2 X 10-5 e 42 X 10-5 s-1 , e os parâmetros de ductilidade e resistência mecânica foram analisados em função da concentração de hidrogênio. Foram também obtidos o coeficiente de sensitividade a taxa de deformação (m) e o volume de ativação (V) através de ensaios de tração, alternando-se abruptamente a taxa de deformação entre os valores acima mencionados, em sucessivos pontos da curva tensão-deformação. Para o cálculo destes dois últimos parâmetros foi proposta uma análise detalhada, considerando-se os efeitos elásticos e o encruamento durante a deformação plástica uniforme. Todo o estudo foi acompanhado por análise fratográfica Que permitiu verificar três comportamentos de ruptura da liga Nb-H, dependendo do teor de hidrogênio e da temperatura. A 223K foi observado que há uma forte redução de ductilidade do Nb para teores de hidrogênio até 10 ppm-p, sendo que para este teor o seu comportamento foi totalmente frágil / Tensile testing at 223, 273 and 293 K was carried out on polycrystalline Nb dopped from 0 to 50 parts per million in weight (ppm-wt) of Hydrogen. The tensile testing at constant velocity was done at 4,2 X 10 -5 and 42 X 10-5 s-1 of initial strain rate, and the ductility and strength parameters was analysed as a function of the hydrogen content. It was also obtained the strain rate sensitivity (m) and the activation volume (V), from tensile testing, cycling between the two above specified strain rates, at several points of the stress-strain curve. For the calculation of this two last parameters it was proposed a detailed analysis, considering the elastic effect and the work hardening during the uniform plastic deformation. All these studies was followed by fratographic analysis that alowed the identification of three rupture behavior for the Nb-H alloy, depending of the temperature and the hydrogen content. At 223 K, it was observed that there is a strong embrittlement of Nb for hydrogen content up to 10 ppm-wt, and for this value the behavior was completely brittle

No presente trabalho foram estudados os fenômenos de encruamento e, principalmente, a formação e reversão da martensita alfa-linha (a\', cúbica de corpo centrado, CCC, ferromagnética) induzida por deformação em um aço inoxidável dúplex UNS S31803 e um super dúplex UNS S32520. Inicialmente, as microestruturas dos dois materiais na condição solubilizada foram caracterizadas com auxílio de várias técnicas complementares de análise microestrutural. Foram determinadas fração volumétrica, estrutura cristalina, composição química, tamanho e morfologia das duas fases (ferrita e austenita). Posteriormente, os dois aços foram deformados por dois métodos: a laminação a frio, dividida em vários estágios, com menores graus de deformação e a limagem, sendo que o cavaco limado resultante apresenta altos graus de deformação. Algumas amostras deformadas foram recozidas. Os fenômenos de encruamento, formação e reversão de martensita induzida por deformação na austenita, recuperação, recristalização da austenita e da ferrita no cavaco limado foram estudados predominantemente por difratometria de raios X e usando o método de Rietveld. A difratometria de raios X também foi utilizada para determinação das microdeformações residuais e tamanhos de cristalito (subgrão), calculadas a partir do alargamento dos picos de difração causado pelas deformações. Desta forma, puderam-se comparar os níveis de deformação da laminação e limagem. Qualitativamente, a formação e reversão da martensita induzida por deformação também foi estudada por meio de medidas magnéticas utilizando-se dados de saturação magnética das curvas de histerese obtidas com o auxílio de um magnetômetro de amostra vibrante. Observou-se que para o aço inoxidável dúplex, tanto a laminação quanto a limagem causaram a formação de martensita induzida por deformação e para o aço inoxidável super dúplex, apenas a limagem promoveu essa transformação. Em comparação com o aço dúplex, o aço super dúplex apresentou maior resistência à formação de martensita induzida por deformação, pois apresenta uma austenita mais rica em nitrogênio e uma maior propensão à formação de fase sigma durante o recozimento, pois apresenta uma ferrita mais rica em cromo e nitrogênio. / In the present work the phenomena of strain hardening, formation and reversion of the strain induced alpha-prime martensite (a\', body centered cubic, BCC, Ferromagnetic) in an UNS S31803 duplex and UNS S32520 super duplex stainless steels have been studied. Firstly, the microstructures of both materials in the solution annealed condition were characterized with the aid of several microstructural analysis complementary techniques. The volume fraction, crystalline structure, chemical composition, size and morphology of the two phases (ferrite and austenite) have been determined. Further, both steels were deformed by two methods: cold rolling, divided into several stages, with lower strain levels than filing, which the chips resulting had higher strain levels. The phenomena of strain hardening, formation and reversion of strain induced martensite in the austenite phase, recovery and recrystallization of austenite and ferrite phases have been studied, mainly using X-ray diffraction and the Rietveld method. X-ray diffraction was also used to determine the residual microstrain and crystallite size (sub grain), calculated from the diffraction peak broadening caused by straining. Thus, the levels of cold rolling and filing strains could be compared. Qualitatively, the formation and reversion of strain induced martensite was also studied by magnetic measurements using data from magnetic saturation of hysteresis curves obtained with the aid of a vibrating sample magnetometer. It has been observed that for the duplex stainless steel, both filing as well as cold rolling promoted strain induced martensite. On the other hand, for the super duplex stainless steel, just filing promoted this transformation. In the comparing with duplex, the super duplex stainless steel austenite is more stable that is why is richer in nitrogen, so, the strain induced martensite formation is more difficult. The easier sigma phase precipitation during annealing as well in the super duplex stainless steel is due higher levels of chrome and molybdenum than the duplex stainless steel.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria Claudia Lopes Guerra.pdf: 9968717 bytes, checksum: 7d0e4986884ffa382a835b641ed76573 (MD5) Previous issue date: 2015-06-12 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / The ECAP (Equal Channel Angular Pressing) is a mechanical process of Severe Plastic Deformation (SPD) where a sample is subjected to a shearing force when passing through the region of intersection of two channels. The main goal of this method is Severe Plastic Deformation achieve a microstructure with ultrafine grains, which have much higher than the equivalent coarse grain materials physical properties, such as an increase in strength and toughness simultaneously. What makes this increasingly interesting technique is that as there is no reduction cross section is possible to obtain plastic strain accumulation and therefore gain in grain order of nanometer scale. The great advantage of ECAP is to achieve a much higher degree of strain hardening than obtained by conventional methods of plastic deformation, and consequently a grain refining much higher as well. The importance of the study of severe plastic deformation process is on improving the mechanical performance of the materials and the possibility of a better understanding of the mechanisms of strain hardening, which may indicate a new path for producing high-strength materials, possibly scaled industrial. In this work are presented the microstructural, mechanical and electrical analysis of the aluminum alloy AA 1050 samples, commonly used for electrical purposes, with ultrafine grains (typical grain size below a micron) resulting from processing by ECAP, based on the method of SPD. / A PCE (Prensagem em Canais Equiangulares) consiste num processo mecânico de Deformação Plástica Intensa (DPI) onde um corpo de prova é sujeito a um esforço de cisalhamento ao passar pela região de intersecção de dois canais. Os principais objetivos desse método de Deformação Plástica Intensa é alcançar uma microestrutura com grãos ultrafinos, os quais possuem propriedades físicas muito superiores aos equivalentes materiais de grãos grosseiros, como um aumento em resistência mecânica e tenacidade simultâneas. O que torna esta técnica cada vez mais interessante é que como não há redução da seção transversal é possível obter acumulo de deformação plástica e com isso obter grãos na ordem de escala nanométrica. A grande vantagem do PCE é alcançar um grau de encruamento muito superior do que obtido por métodos convencionais de deformação plástica, e consequentemente, um refino de grão muito superior também. A importância do estudo do processo de deformação plástica intensa está na melhoria do desempenho mecânico dos materiais e na possibilidade de uma melhor compreensão dos mecanismos de encruamento, fato que pode indicar um novo caminho para a produção de materiais de alta resistência mecânica, possivelmente em escala industrial. Nesse trabalho são apresentadas as análises microestruturais, mecânicas e elétricas de amostras de ligas de alumínio AA 1050, comumente utilizadas para fins elétricos, com estrutura de grãos ultrafinos (tamanho de grão típico abaixo de um micrometro) resultantes do processamento por PCE, baseada no método de DPI.