Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T14:22:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 214337.pdf: 803103 bytes, checksum: 4380d9b834a4dff4108e1a1a74e58a3b (MD5) / Este trabalho verifica o efeito da adição de cobre e da variação da seção da

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-19T07:08:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T20:35:38Z : No. of bitstreams: 1 182971.pdf: 103351342 bytes, checksum: e625270299aa7e8810a5bcc2264bf806 (MD5) / Este trabalho teve por objetivo avaliar a possibilidade de obtenção de ferros fundidos nodulares ferríticos, no estado bruto de fusão, que atendam aos requisitos (microestrutura, composição química e propriedades mecânicas) tipicamente exigidos para coletores de escape. Também estudou-se a influência da composição química na microestrutura, propriedades mecânicas, resistência a oxidação e estabilidade estrutural de ferros fundidos nodulares ferríticos com alto silício ligados ao molibdênio no estado bruto de fusão. Foram produzidas duas séries de amostras de ferros fundidos nodulares com dois teores de silício, 4 e 5%, com o molibdênio variando de 0 a 1,7%. Foram realizados ensaios de resistência a tração a temperatura ambiente e a 650°C, dilatometrias e avaliação da resistência a oxidação a 650°C. Os resultados microestruturais mostraram que as ligas sem adição de molibdênio apresentaram matriz completamente ferrítica. Verificou-se um aumento na dureza da ferrita com a adição de silício e molibdênio. Teores crescentes de molibdênio resultaram em um aumento da quantidade de perlita e carbonetos na matriz metálica e uma diminuição na quantidade de nódulos de grafita. Ensaios dilatométricos mostraram que os valores do coeficiente de expansão térmica linear em baixa temperatura (matriz ferrítica) são inferiores aos valores em alta temperatura (matriz austenítica). Verificou-se que teores crescentes de silício aumentam a temperatura de transformação a®g e diminuem o coeficiente de expansão térmica linear da austenita. O molibdênio não mostrou efeito significativo na temperatura de transformação e no coeficiente de expansão térmica linear. Foi possível observar, através dos ensaios de resistência a tração realizados a temperatura ambiente, que teores crescentes de Si e Mo aumentam o limite de resistência a tração, limite de escoamento e a dureza, diminuindo o alongamento. Nos ensaios de resistência a tração realizados a 650°C, o silício mostrou menor influência nos resultados, enquanto que o molibdênio mostrou o mesmo comportamento apresentado nos ensaios a temperatura ambiente. Quanto a resistência a oxidação, ligas com maiores teores de silício apresentaram menor profundidade de camada oxidada. O molibdênio não mostrou influência significativa na resistência a oxidação. Apenas a liga com 4% de silício e 0,5% de molibdênio atendeu simultaneamente aos requisitos de composição química, microestrutura e propriedades mecânicas exigidos tipicamente para coletores de escape.

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:22:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-19. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:28:37Z : No. of bitstreams: 1 000852150_20160202.pdf: 256387 bytes, checksum: 4ef7991da4305b2ad879e52788744b73 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-02-03T15:35:15Z: 000852150_20160202.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-03T15:35:55Z : No. of bitstreams: 1 000852150.pdf: 4573029 bytes, checksum: fb27ef52f4bb823b5d6820bb368b0d9d (MD5) / A utilização de ensaios de avaliação da usinabilidade dos materiais pode ser um fator determinante na viabilidade de processos de fabricação, contribuindo no planejamento dos custos, prazos e na busca pela qualidade do produto através de desenvolvimentos de estratégias e tecnologias de usinagem. Quando o produto usinado é um cilindro, que faz o papel de ferramenta no processo de laminação, a necessidade de tal desenvolvimento fica clara quando se analisa os requisitos para alta performance de cilindros de laminação e se identifica que eles são os mesmos requisitos para alta performance de insertos de usinagem: resistência ao desgaste, tenacidade e dureza. Assim esse trabalho propõe um ensaio de usinabilidade em laboratório para a avaliação de dois materiais de cilindros de laminação: o ferro fundido indefinido e o ferro fundido indefinido microligado. O ensaio foi executado através do fresamento com três arestas de metal duro em um centro de usinagem e a análise de usinabilidade foi feita pelo critério de fim de vida da ferramenta de usinagem. Foi constatado que a adição de elementos de liga na composição química dos cilindros influenciou diretamente na usinabilidade do ferro fundido indefinido microligado, pois a fração volumétrica de carbonetos VC aumentou em quase três vezes nesse material resultando em um desgaste abrasivo nas arestas das ferramentas de corte / The use of tests to evaluate the machinability of the material may be a determining factor in the viability of manufacturing processes, and contribute to planning the cost, time and in the search for the quality of the product through development of strategies and machining technologies. When the machined product is rolling mill roll, who played as a tool in the milling process the need for such development becomes clear when is examined the requirements for high performance rolling mill roll and identifies that they are the same requirements for high performance machining tools: wear resistance, toughness and hardness. So, this work proposes a machinability test in laboratory seeking the evaluation of two materials for rolling mill rolls: an indefinite chilled double poured cast iron and a microalloyed indefinite chilled double poured cast iron. The test was performed by milling with three edges of carbide on a machining center and the machinability analysis of this work was done by the criterion of end of life of the machining tool. The work found that the addition of alloying elements on the chemical composition of the rolling mill rolls directly influenced the machinability of microalloyed indefinite chilled double poured cast iron, because the volume fraction of carbides VC increased by almost three times in this material resulting in an abrasive wear on the edges of cutting tools

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2287.pdf: 18321038 bytes, checksum: c48a6e450395341c48a1a9e46b92819a (MD5) Previous issue date: 2007-02-27 / The subject of this work was to study the mechanical properties, based in tensile and impact tests, of two stainless martensitic steels cast under designations of ASTM Standards, namely the CA15 steel, a steel with 12% of Cr, and the CA6NM steel, a steel with 12% Cr and 4% Ni. For both steel grades bar tests were machined out from Keel Block coupons test cast in sand molds bonded with no-bake resin, according to the ASTM designations. Before machining the Keel Blocks were heat treated according to the ASTM standards as following: solubilization, quenching and tempering. The effectiveness of the heat treatments and the results of the mechanical tests were evaluated by means of microstructural characterization using optical and scanning electron microscopies. The CA15 steel showed the presence of delta ferrite in the martensitic matrix, and a weak tendency to carbide precipitation. On the other hand, the CA6NM steel showed predominantly a martensitic structure and strong carbide precipitation. The effect of two quenching conditions, namely water and air, were investigated on the mechanical properties of CA15 and CA6NM steels and showed to be high significance. For both steels two distinct levels of tensile strength at room temperature were obtained, one inferior to 700MPa, and other superior around the 900MPa. In the CA15 grades were obtained higher values of area reduction and lower elongation values, when compared to the CA6NM grade. The tensile tests at higher temperature (500°C), led to a reduction of approximately 30% in the values of tensile strength for the CA15 steel. However, in the CA6NM steel, the reduction of the tensile strength was lower( less than 20%) due to presence of massive carbide precipitation. After impact tests at several temperatures for determination of the ductile-fragile transition temperature, according to the 20,6J criterion, the CA15 steel revealed a transition temperature beyond 10°C, while the CA6NM steel revealed values between -100 and -150°C. / A presente dissertacao, consiste no estudo das propriedades mecanicas, com base em ensaios de tracao e impacto de dois acos inoxidaveis martensiticos, fundidos sob designacoes da norma ASTM, o aco CA15, um aco com 12% de Cr e o aco CA6NM, um aco com 12% Cr, 4% Ni e 0,65% Mo. O trabalho atestou os dois acos CA15 e CA6NM, em condicoes equiparaveis de ensaios de tracao e impacto, a partir de corpos de prova tipo Keel Block fundidos em molde de areia aglomerada com resina, conforme as designacoes da norma ASTM. A efetividade dos tratamentos termicos e o resultado sob os ensaios mecanicos foram verificados por meio de ensaios de caracterizacao microestrutural: analise metalografica por microscopia otica e eletronica de varredura. No aco CA15 observou-se a predisposicao a obtencao de ferrita delta na matriz martensitica, e uma fraca tendencia a precipitacao de carbonetos. No aco CA6NM, tanto a microestrutura predominantemente martensitica, quanto a forte precipitacao de carbonetos, sao tracos marcantes. Os efeitos de dois meios de tempera: agua e ar, sob as propriedades mecanicas dos acos CA15 e CA6NM, foram investigados e se mostraram muito significativos. Para ambos os acos, duas classes de limites de resistencia a tracao em temperatura ambiente foram obtidas, uma inferior a 700MPa, e outra superior, em torno dos 900MPa. No aco CA15 obteve-se maiores valores de reducao de area e menores valores de alongamento, em comparacao com o CA6NM. Os ensaios de tracao a quente(500°C), revelaram uma reducao nos valores de limite de resistencia(em relacao ao obtido a temperatura ambiente), em torno dos 30% no aco CA15. Mas no aco CA6NM, a reducao do limite de resistencia atingiu valores baixos de ate 20%, devido a presenca massiva de carbonetos. Apos ensaio de impacto em diversas temperaturas, para determinacao da temperatura de transicao ductil-fragil segundo criterio 20,6J, o aco CA15 revelou temperaturas de transicao maiores que 10°C, enquanto que o CA6NM revelou valores de temperatura de transicao entre -100 e -150°C.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-14T12:22:44Z No. of bitstreams: 1 DissFAL.pdf: 8430624 bytes, checksum: 8da77433ac34b1f5a8c3c1f8b736119c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:43:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFAL.pdf: 8430624 bytes, checksum: 8da77433ac34b1f5a8c3c1f8b736119c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:44:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFAL.pdf: 8430624 bytes, checksum: 8da77433ac34b1f5a8c3c1f8b736119c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:45:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFAL.pdf: 8430624 bytes, checksum: 8da77433ac34b1f5a8c3c1f8b736119c (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / Não recebi financiamento / The amorphizable ferrous alloys and/or nanocrystalline ones have high hardness properties and wear resistance which are important technologically. Rapid solidification process with cooling rate between 102 - 106 K/s leads to high hardness properties and wear resistance. The objective of this work is the study and the characterization of microstructure and hardness of white cast iron and nodular gray by rapid solidification, exploring techniques that impose different cooling rates, with different additions of Boron and addition or not of Niobium. The alloys were processed by Discovery® Plasma and melt-spinning, namely: (Fe65Cr17Mo2C14Si2)100-xBx (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 and (Fe75Nb6C10Si4)100-xBx (at%). The characterization was made by X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and Vickers microhardness (HV). The (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 (at%) alloy was selected to spray forming and laser cladding processes obtaining deposit and overspray powders into different particle size from 20 μm and more than 180 μm. The alloys were copper mold cast resulting in plate samples with thickness of 1.0 and 2.0 mm. The cast iron plate microhardness, without Boron and Niobium, showed around 650 HV and about 1400 HV after the addition of 12 at% of Boron. The (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 (at%) alloy has nanocrystalline microstructure after spray forming in the deposit and overspray powders and Vickers microhardness value of about 1040 HV in the deposit. For these alloys it was required high cooling rates of about 106 K/s to obtain amorphous phase by melt-spinning process. The laser cladding process used overspray powders to produce coatings with microhardness up to around 1300 HV. It was possible using power 200 W, in slower scanning travel speeds (6.7 or 10.0 mm/s). The laser cladding process presented good perspectives of application in order to produce wear abrasion and corrosion resistant coatings. / Ligas ferrosas amorfizáveis e/ou nanocristalinas apresentam propriedades como alta dureza e resistência ao desgaste, o que as torna interessantes tecnologicamente, A via de processamento por solidificação rápida, com taxas de resfriamento entre 102 – 106 K/s garante esta alta dureza e resistência ao desgaste. O objetivo do presente trabalho é o estudo e caracterização da microestrutura e microdureza do ferro fundido branco e cinzento nodular através da solidificação rápida, explorando técnicas de solidificação rápida sob diferentes taxas de resfriamento, diferentes teores de boro e adição ou não de nióbio. As ligas foram processadas via Discovery® Plasma e melt-spinning, sendo elas: (Fe65Cr17Mo2C14Si2)100-xBx, (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 e (Fe75Nb6C10Si4)100-xBx. A caracterização foi feita por difração de raios-X, calorimetria diferencial de varredura, microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, além de microdureza Vickers. Selecionou-se para a conformação por spray e Laser Cladding a liga (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4, obtendo depósito e pós overspray em diferentes granulometria, a partir de 20 μm e superior a 180 μm. A fundição em coquilha de cobre na forma de chapas com espessuras de 1,0 e 2,0 mm apresentaram aumento na microdureza de aproximadamente 650 HV, sem Boro, para aproximadamente 1400 HV, com adição de 12%at. boro. A conformação por spray da liga (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 (%at.) apresentou microestrutura nanocristalina no depósito e no pó overspray e valor de microdureza Vickers de aproximadamente 1040 HV no depósito por spray. Para as ligas estudadas foram necessárias altas taxas de resfriamento, impostas por melt-spinning, aproximadamente 106 K/s, para obtenção de fase amorfa. O processamento através de laser cladding a partir do pó overspray levou à microdureza Vickers de 1300 HV, aproximadamente, com potência Laser de 200 W utilizando menores velocidades de varredura, notadamente 6,7 ou 10,0 mm/s, mostrando boas perspectivas de aplicações como recobrimentos resistentes ao desgaste e corrosão através laser cladding.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elder Gregol dos Santos.pdf: 4072797 bytes, checksum: c4f0d20ac13dce8a35fd04f90bc3545d (MD5) Previous issue date: 2014-11-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The carburiser materials have been widely used in the foundry industry, motivated by increasing use of scrap steel and consequent reduction in the use of pig iron. Several factors, besides of recovery of carbon in the metal bath, can be associated with the use of carburisers, including the effect on the levels of silicon, sulfur, nitrogen and degree of nucleation of metal. This paper evaluates the effects of the use of carburisers materials, of the types natural graphite, synthetic graphite, graphite permanent mold residue (used in molds of continuous casting) and synthetic graphite with low sulphur amount. The method of addition was chosen on the surface of the liquid bath, at a medium frequency induction furnace, 2500 kg capacity, tests at three different temperatures. Was observed that there was no incorporation of nitrogen of carburisers to liquid metal, and the sulfur content was altered only when used synthetic carburiser. The increase in temperature caused an increase in the value of carburation efficiency, regardless of the type of carburisers. In general, it was observed an increase 21-32% when the temperature is changed from 1480 to 1545 ° C. Only the special synthetic carburisers showed lower sensitivity to temperature increase, showing an increase of only 5% efficiency. It was found that the ash content of the carburiser is a variable that affects significantly the dissolution process of the carburiser. The results showed that the carburisers with lower ash content, have higher carburation efficiency. This paper proposed the concept of rate of gain of associated carbon, which was effective for predicting the behavior of % C of liquid metal after the addition of the carburiser. It was found that the rate of gain associated initial carbon is favored with increasing temperature and the sulfur content of liquid metal, and impaired with an increase in the percentage of ash in carburiser. As for the value of the combined rate of dissolution, this showed an increase when the temperature of addition is growing. It was noted that the value of maximum rate of efficiency has relation with the value of the combined rate of dissolution, allowing to conclude that the higher the value of the combined dissolution rate, the faster the process reaches its maximum efficiency. The results observed for the residue of graphite mold, in the carburation efficiency, efficiency rate and combined rate of dissolution, showed that this material has the potential to be used as carburante in foudry. Comparing the initial and final conditions of the experiments, it was found that bath treated with synthetic carburiser with low% S, showed a reduction in the degree eutetic supercooling at temperatures of 1485 and 1545 ° C and the chill residue contributed to the reduction of degree eutetic supercooling at temperatures of 1485, 1515 and 1545 ° C. When analyzing the behavior of the degree eutetic supercooling with time after the addition of carburiser, was possible to identify three different behaviors. / Os materiais carburantes têm sido amplamente utilizados na indústria de fundição, em função da crescente utilização de sucata de aço e a consequente redução do uso de ferro gusa. Vários fatores, além da recuperação de carbono no banho metálico, podem ser associados ao uso dos carburantes, entre eles o efeito nos teores de sílicio, enxofre, nitrogênio e no grau de nucleação do metal. Este trabalho apresenta a avaliação dos efeitos do uso de materiais carburantes, dos tipos grafite natural, grafite sintético, resíduo de coquilha de grafite (utilizado em matrizes de fundição contínua) e grafite sintético com baixo teor de enxofre. O método de adição escolhido foi sobre a superfície do banho líquido, em um forno à indução de média frequência, de 2500 Kg de capacidade, realizando testes em três temperaturas distintas. Observou-se que não houve incorporação de nitrogênio do carburante pelo metal líquido, e o teor de enxofre sofreu alteração somente quando usado o carburante sintético. O aumento da temperatura provocou um aumento no valor da eficiência de carburação, independente do tipo de carburante. De maneira geral, observou-se um aumento de 21 32% na eficiência, quando a temperatura é alterada de 1480 a 1545°C. Apenas o carburante sintético especial apresentou menor sensibilidade ao aumento da temperatura, mostrando um aumento de apenas 5% de eficiência. Verificou-se que o teor de cinzas do carburante é uma variável que afeta significativamente o processo de dissolução do carburante. Os resultados evidenciaram que os carburantes com menor teor de cinzas, apresentam maiores valores de eficiência de carburação. Este trabalho propôs o conceito da taxa de ganho de carbono associada, a qual se mostrou efetiva para a previsão do comportamento do % C do banho, após a adição do carburante. Verificou-se que a taxa de ganho de carbono associada inicial, é favorecida com o aumento da temperatura e do teor de enxofre do metal, sendo prejudicada com aumento do percentual de cinzas do carburante. Quanto ao valor da taxa de dissolução combinada, esta mostrou um aumento quando a temperatura de adição é crescente. Notou-se que o valor da taxa de eficiência máxima possui relação com o valor da taxa de dissolução combinada, permitindo concluir que quanto maior o valor da taxa de dissolução combinada, mais rapidamente o processo atinge a sua eficiência máxima. Os resultados observados para o resíduo de coquilha de grafite, na eficiência de carburação, taxa de eficiência e na taxa de dissolução combinada, evidenciaram que este material tem potencial para ser utilizado como carburante. Comparando as condições iniciais e finais dos experimentos, verificou-se que banhos tratados com carburante sintético com baixo %S, apresentaram uma redução no super-resfriamento do eutético, nas temperaturas de 1485 e 1545°C, e o resíduo de coquilha contribuiu para a redução do super-resfriamento do eutético nas temperaturas de 1485, 1515 e 1545°C. Quando analisado o comportamento do grau de super-resfriamento com o tempo, após a adição dos carburantes, foi possível identificar três comportamentos distintos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Fundação Araucária / Este trabalho apresenta um estudo sobre a resistência à fadiga de contato de um ferro fundido nodular nitretado por plasma. Os experimentos foram realizados em um equipamento do tipo esfera sobre plano. Os corpos de prova foram usinados a partir de uma barra de ferro fundido nodular perlítico e em seguida temperados e revenidos. Após a preparação superficial por meio de retificação, lixamento e polimento, as amostras foram divididas em três grupos: 1) temperadas e revenidas; 2) temperadas, revenidos e nitretadas por plasma por 8 horas a 400 °C; e 3) mesmos parâmetros do grupo 2, porém submetidas a um tratamento adicional de Difusão em forno por 16 horas a 400 °C, visando aumentar a profundidade de camada endurecida e dissolver possíveis traços da formação de camada de compostos. Foram feitas medidas de dureza superficial, perfis de dureza, análises das fases e de tensões residuais por meio de difração de raios-X, rugosidade e microscopia eletrônica de varredura, para a caracterização das amostras em diferentes estágios do trabalho. Os ensaios de fadiga de contato foram realizados com lubrificação e a uma pressão de contato máxima de 3,6 GPa. Análises de Weibull mostraram uma vida em fadiga aproximadamente cinco vezes menor para os corpos de prova nitretados por plasma, com ou sem difusão, apesar destes apresentarem tensão residual compressiva significativamente superior aos temperados e revenidos. A menor vida em fadiga dos corpos de prova nitretados foi atribuída a menor dureza de substrato e a ocorrência de um mecanismo de falha distinto dos mecanismos clássicos de fadiga de contato de rolamento, demonstrado nas análises das superfícies ensaiadas. / This work presents a study on the contact fatigue resistance of a plasma nitrided ductile cast iron. The experiments were carried out using a ball-on-washer machine. Specimens were machined from a perlitic ductile cast iron bar, and then quenched and tempered. After surface grinding and polishing, the specimens were divided into three groups a) the first group was tested after the described process, which means as quenched and tempered; b) the second group was plasma nitridedat 400 °C for 8 hours; c) the third one was plasma nitrided as previously described and submitted to a diffusion process at 400 °C for 16 hours in order to extend the hardened zone and to dissolve any trace of compound layer within the microstructure. Surface hardness, hardness profiles, phase analyses and residual stress measurements by X-ray diffraction, surface roughness and optical and scanning electron microscopy were applied to characterize the surfaces during different stages of this work. Rolling contact fatigue tests were conducted at a maximum contact pressure of 3.6 GPa under flood lubrication. Weibull analysis showed that fatigue lives of plasma nitrided specimens were approximately five times shorter than those just quenched and tempered, even though the residual stress measurements showed significantly higher compressive stresses for the nitride conditions. The lower fatigue life for the plasma nitrided specimens was attributed to the lower matrix hardness and to a failure mechanism distinct from the classical rolling contact fatigue mechanisms, showed by surface analisis.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Fundação Araucária / Este trabalho apresenta um estudo sobre a resistência à fadiga de contato de um ferro fundido nodular nitretado por plasma. Os experimentos foram realizados em um equipamento do tipo esfera sobre plano. Os corpos de prova foram usinados a partir de uma barra de ferro fundido nodular perlítico e em seguida temperados e revenidos. Após a preparação superficial por meio de retificação, lixamento e polimento, as amostras foram divididas em três grupos: 1) temperadas e revenidas; 2) temperadas, revenidos e nitretadas por plasma por 8 horas a 400 °C; e 3) mesmos parâmetros do grupo 2, porém submetidas a um tratamento adicional de Difusão em forno por 16 horas a 400 °C, visando aumentar a profundidade de camada endurecida e dissolver possíveis traços da formação de camada de compostos. Foram feitas medidas de dureza superficial, perfis de dureza, análises das fases e de tensões residuais por meio de difração de raios-X, rugosidade e microscopia eletrônica de varredura, para a caracterização das amostras em diferentes estágios do trabalho. Os ensaios de fadiga de contato foram realizados com lubrificação e a uma pressão de contato máxima de 3,6 GPa. Análises de Weibull mostraram uma vida em fadiga aproximadamente cinco vezes menor para os corpos de prova nitretados por plasma, com ou sem difusão, apesar destes apresentarem tensão residual compressiva significativamente superior aos temperados e revenidos. A menor vida em fadiga dos corpos de prova nitretados foi atribuída a menor dureza de substrato e a ocorrência de um mecanismo de falha distinto dos mecanismos clássicos de fadiga de contato de rolamento, demonstrado nas análises das superfícies ensaiadas. / This work presents a study on the contact fatigue resistance of a plasma nitrided ductile cast iron. The experiments were carried out using a ball-on-washer machine. Specimens were machined from a perlitic ductile cast iron bar, and then quenched and tempered. After surface grinding and polishing, the specimens were divided into three groups a) the first group was tested after the described process, which means as quenched and tempered; b) the second group was plasma nitridedat 400 °C for 8 hours; c) the third one was plasma nitrided as previously described and submitted to a diffusion process at 400 °C for 16 hours in order to extend the hardened zone and to dissolve any trace of compound layer within the microstructure. Surface hardness, hardness profiles, phase analyses and residual stress measurements by X-ray diffraction, surface roughness and optical and scanning electron microscopy were applied to characterize the surfaces during different stages of this work. Rolling contact fatigue tests were conducted at a maximum contact pressure of 3.6 GPa under flood lubrication. Weibull analysis showed that fatigue lives of plasma nitrided specimens were approximately five times shorter than those just quenched and tempered, even though the residual stress measurements showed significantly higher compressive stresses for the nitride conditions. The lower fatigue life for the plasma nitrided specimens was attributed to the lower matrix hardness and to a failure mechanism distinct from the classical rolling contact fatigue mechanisms, showed by surface analisis.

A crescente busca por novos mercados, redução de custos e atendimento a legislação incentivam estudos e pesquisas no aperfeiçoamento dos materiais, processos e produtos. Uma vez que o bloco do motor é o componente mais importante, e que agrega maior peso e volume no motor, o bloco tem sido alvo de pesquisas na busca de motores mais eficientes. O desenvolvimento do material tradicionalmente utilizado para a fabricação de blocos de motores Diesel, o ferro fundido cinzento, alcançou seu limite. Neste contexto, o ferro fundido vermicular ou Compacted Graphite Iron (CGI) se apresenta como um substituto para tal aplicação com características de condutividade térmica e amortecimento próximas ao do ferro fundido cinzento, porém, com propriedades mecânicas superiores, possibilitando um redução do peso do motor e, consequentemente, economia de combustível, redução da emissão de poluentes (CO2, NOx e particulados) além do nível de ruído. Neste estudo foram determinadas, analisadas e comparadas as propriedades mecânicas e de fadiga do ferro fundido vermicular em relação ao principal material utilizado atualmente em blocos de motores Diesel: ferro fundido cinzento. Os experimentos foram realizados através de ensaios a partir de corpos de prova retirados de blocos de motores recolhidos aleatoriamente da produção, visando determinar às propriedades mecânicas e de fadiga baseado na metodologia da mecânica da fratura. As superfícies de fratura dos ensaios foram analisadas em microscópio eletrônico de varredura (MEV) a fim de caracterizar os micromecanismos de fratura. Resultados dos ensaios realizados evidenciaram as vantagens da utilização de ferro fundido vermicular quando comparado ao cinzento, pois apresentou resultados superiores em todos os ensaios mecânicos e taxa de crescimento de trinca de fadiga uma ordem grandeza menor. Através da análise fractográfica foi possível perceber a influência da morfologia da grafita no efeito concentrador de tensões. / The growing search for new markets, cost reduction, adding value to the product and making products according to the legislation for emissions control have consequently increased studies and research to find improvements in materials, process and products. Considered one of the most important and the heaviest component of the engine, the crankcase has been the main target of the search for more efficient engines. Currently the gray cast iron is the material traditionally used in the fabrication of Diesel engine crankcases, however it has reached its strength limit. In this context, the compacted graphite iron (CGI) comes as an alternative for such applications, with characteristics such as thermal conductivity and damping similar to the gray cast iron, but with superior mechanical properties, allowing the manufacturing of lighter crankcases, better performance and reduced environmental pollution by exhaust gases and fluids. This work was to determine, analyze and compare the mechanical and fatigue properties between gray iron and compacted graphite iron used in Diesel engine crankcases. The experiments were performed by tests on test samples taken from random production crankcases, in order to determine the mechanical and fatigue properties based on fracture mechanical methodology. The fracture surfaces of tests were observed by SEM to characterize the fracture micromechanisms. In this case, results of tests demonstrate the advantages of use compacted graphite iron. In the fracture surfaces was possible to realize the influence of the graphite morphology on the stress concentrating effect.

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