Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-08-07T14:08:44Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-08-07T14:08:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Resumo: Os principais objetivos deste trabalho foram desenvolver estruturas bainíticas e multifásicas através de diversas rotas de tratamentos térmicos, visando as melhores combinações de propriedades mecânicas, fornecendo subsídios científicos/tecnológicos para as indústrias brasileiras. Em certos componentes de veículos aeroespaciais tem sido usado aço de baixa liga e ultra-alta resistência temperados e revenidos com elevada resistência devida a estrutura martensítica mas com baixa tenacidade. Uma melhoria na tenacidade é conseguida com redução controlada de resistência através do revenimento. O novo conceito, para aços avançados que combinam alta resistência com boa tenacidade, está simbolizado pelas microestruturas bainíticas e multifásicas. Neste projeto foi feito um estudo do efeito das microestruturas nas propriedades mecânicas de um aço AISI 4340. Foram analisadas diversas microestruturas, desde aquelas inteiramente bainíticas até microestruturas multifásicas com teores variados de ferrita, bainita, martensita e austenita retida. Os resultados foram comparados com aqueles obtidos por têmpera por resfriamento continuo e com as diversas rotas de transformação isotérmica. As combinações de propriedades mecânicas estão relacionadas com as frações volumétricas das fases e a bainita melhora significativamente a ductilidade do aço, mantendo a resistência elevada e melhorando a combinação resistência/ductilidade. O aço possui baixo coeficiente de encruamento e é possível conseguir resistências entre 1000 MPa e 1400 MPa com alongamento entre 13% e 25%, combinação esta superior aquelas encontradas para o mesmo aço quando temperado e revenido em óleo. / Abstract: The main goals of this study were to develop bainitic and multiphasic structures through several routes of heat treatment, in order to reach the better combination of mechanical properties, providing scientific/technological subsidies to Brazilian industries. In some of aerospatial vehicles components have been used quenched and tempered ultra-high-strength low-alloy steel where the martensitic structure is responsible for the high-strength and low toughness levels. Toughness improvements can be achieved by strength reduction control during tempering. The new concept for advanced steels, that combine high-strength and good toughness, is correlated with the bainitic and multiphasic microstructures. In this work the effect of microstructures on the mechanical properties of AISI 4340 steel. Has been analysed several microstructures, from those totally bainitic until multiphasics microstructures with various ferrite, bainite, martensite and retained austenite content. The results were compared with those obtained by quenching through continuous cooling transformation and several routes of isothermal transformation. The combinations of mechanical properties are related with volume fraction of present phases and the bainite improved significantly the toughness steel., keeping the high strength and improving the strength/toughness combination. This steel has low coefficient of hardness and is possible to achieve strengths between 1000 MPa e 1400 MPa with percentual elongation between 13% e 25%, this combination is better than that found to the same steel when quenched and tempered in oil. / Orientador: Tomaz Manabu Hashimoto / Coorientador: Antonio Jorge Abdalla / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Jorge Otubo / Mestre

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Um dos mais críticos problemas encontrados na união de materiais distintos é a formação de tensões residuais, que ocorre principalmente pelo fato desses materiais possuírem coeficientes de expansão térmica e condutividades térmicas diferentes. Neste trabalho foi estudada a técnica de soldagem laser entre o aço carbono AISI 1010 e o aço inoxidável AISI 304. Os materiais foram unidos por solda autógena de topo com um laser de Nd:YAG contínuo. O principal objetivo do estudo foi a identificação da influência dos parâmetros de soldagem, pela análise das tensões residuais na zona termicamente afetada (ZTA). Foi executado um planejamento fatorial de três fatores a dois níveis com uma réplica, em que foram variadas a potência, a velocidade de soldagem e a posição focal do feixe laser. Na superfície da amostra foram realizadas medidas de tensão residual pela técnica de difração de raios X, para estudar sua variação em função dos parâmetros investigados. O método do furo cego foi também utilizado para avaliar a tensão residual ao longo da profundidade das amostras até a profundidade de 1 mm. Além das medidas de tensão residual, os cordões de solda foram avaliados por microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV), que tiveram como objetivos determinar a geometria do cordão e mudanças na microestrutura, também foram feitas medidas de microdureza Vickers para se avaliar a extensão da ZTA. Para se avaliar as propriedades mecânicas da união foram realizados ensaios de tração e fadiga. O software MINITAB 15 foi utilizado para a análise das tensões residuais nas diferentes profundidades da ZTA obtidas pelo método do furo cego. Foi utilizada também a regressão estatística baseada nas diferentes influências da entrada e combinação dos fatores na tensão residual geradas nessa união. Os resultados indicam que o desenvolvimento de modelos pode prever as respostas satisfatoriamente e fornecer aos usuários um guia para definir os melhores parâmetros de união. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Foi estudado o comportamento da nitretação de aços inoxidáveis austeniticos AISI 304 e 316 através de comparação entre diferentes graus de deformações anteriores aos processos de nitretações gasosa, plasma e líquida. A microestrutura, espessura, microdureza e microcomposição química foram avaliadas por técnicas de microscopia óptica, microdureza, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios x. Por meio destas técnicas observou-se que deformações plásticas prévias não influenciaram diretamente na espessura da camada nitretada. Uma maior profundidade de difusão pode ser observada nos aços AISI 304. Além disso, duas camadas distintas podem ser identificadas como resultado dos tratamentos, uma formada por uma matriz de austenita expandida pelos átomos de nitrogênio e outra abaixo com menor espessura expandida por átomos de carbono. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-08-07T14:08:44Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-08-07T14:08:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os aços inoxidáveis têm um amplo campo de aplicação, por ter alta resistência mecânica e à corrosão quando trabalha em temperaturas elevadas. Uma aplicação recorrente é em reatores nucleares, podendo ser utilizado no vaso de pressão e nas estruturas de contenção do reator. O aço inoxidável austenítico foi muito utilizado no núcleo de reatores para revestimento do combustível nuclear. No entanto, foi substituído por uma liga de zircônio denominada zircaloy, em consequência da menor absorção de nêutrons térmicos desta liga. Após o acidente de Three Miles Island o aço inoxidável voltou a ser usado para esta aplicação. Para atenuar a corrosão intergranular, muito característica em aços inoxidáveis austeníticos, utiliza-se elementos estabilizantes como o nióbio. O aço inoxidável AISI 348 é estabilizado com nióbio. Neste trabalho, estudou a soldagem de tubos de AISI 348 e tampões de mesmo material soldados pelo processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) sob diversas condições, procurando-se obter penetração de soldagem de 110 % da espessura do tubo e reforço do cordão de solda inferior a 0,15 mm. As amostras soldadas foram submetidas à caracterização microestrutural com microscopia ótica e microscopia eletrônica, utilizando também a técnica EDS (Espectroscopia de Energia Dispersiva). Foram realizados ensaios mecânicos de tração, fadiga, microdureza Vickers e arrebentamento, como também verificado a susceptibilidade à corrosão intergranular. O cordão de solda passou por ensaios não destrutivos de inspeção visual, dimensional, líquido penetrante, raios X e ensaio de estanqueidade por fuga de gás hélio. A microdureza não apresentou diferenças nas regiões da solda, não sendo possível identificar claramente a zona afetada pelo calor. O arrebentamento ocorreu a uma distância acima de 30 mm do cordão de solda, sendo o resultado considerado aprovado. No ensaio de tração, a ruptura ocorreu no cordão de solda e no metal de base tubo, o local da ruptura dependeu do afastamento lateral do eletrodo em relação à junta soldada. O ensaio de fadiga com corrente de 40 A obteve número de ciclos de 2,14 x 105. Este valor é 50% maior no tempo de vida comparado com amostra de 30 A. No ensaio de corrosão intergranular, as amostras que foram submetidas não apresentaram sensitização no contorno de grão. A análise por EDS identificou áreas com carbonetos oriundos do processo de fabricação do tubo. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

The structural stability of creep-resistant steels P22, P91 and Eurofer´97 and structural stability of weld joint P22/P91 have been studied. The microstructural changes during annealing at temperatures of 500 – 900°C were examined. The state of equilibrium have been simulated using the ThermoCalc software. The computed results were compared with published data. A good agreement between the simulation and the published data was observed.

O objetivo deste trabalho é a caracterização mecânica e microestrutural do aço API 5L-X65 soldado por feixe de elétrons para possível aplicação no processo de fabricação de dutos para o transporte de óleo e gás. A caracterização do material será realizada por meio de microscopia ótica, análise de textura via difração de raios X, microdureza Vickers e ensaio Charpy V. Para a caracterização microestrutural, foram testados diferentes ataques químicos para a identificação das fases presentes na microestrutura de cada uma das três regiões que compõem uma junta soldada, zona fundida (ZF), zona termicamente afetada (ZTA) e o metal base (MB). As microestruturas das regiões que foram submetidas ao ciclo térmico de soldagem, apresentaram-se bastante distintas da microestrutura bandeada ferrítico-perlítica encontrada no MB. A ZTA apresentou uma estrutura de grãos refinados, as bandas perlíticas do MB se tornaram completamente difusas, não mantendo qualquer semelhança com a microestrutura perlítica anterior e também, foram evidenciadas ilhas do constituinte M-A (martensita-austenita). Na ZF foram evidenciadas as fases tipicamente encontradas em metais de solda de aços microligados, tais como: ferrita de Widmanstätten, acicular, alotriomórfica, além de bainita e ilhas do constituinte M-A. Os resultados das propriedades mecânicas do material submetido ao processo de soldagem por EBW foram satisfatórios e atendem os requisitos da Norma API 5L. Desta forma, de acordo com os resultados obtidos neste trabalho é possível a aplicação da soldagem por EBW na fabricação e montagem de sistemas de dutos. / The aim of this work is the mechanical and microstructural characterization of API 5L-X65 steel welds performed by electron beam welding, as well as to investigate the technical feasibility of applying this welding process in the manufacture and assembly of pipelines for oil and gas. The characterization was carried out by using light optical microscopy, X-ray diffraction texture analysis, Vickers micro-hardness testing and tests Charpy V. For the microstructural characterization, several chemical etchants were tested in order to identify the phases present in the microstructure of the regions associated to the weld, i.e. the weld metal (WM), the heat affected zone (HAZ) and the base metal (BM). The microstructures of the regions exposed to thermal welding cycles displayed quite distinct microstructure than the one found in the BM (banded ferritic-pearlitic structure). The HAZ showed a refined grain structure where the pearlite bands of BM became quite diffuse. Islands of the M-A (martensite-austenite) constituent were found in the HAZ. The phases typically found in weld metals of microalloyed steels such as Widmanstätten ferrite, acicular ferrite, allotriomorphic ferrite, bainite, and M-A constituent were found in the WM. The results of the mechanical properties of the material submitted to the welding process by EBW were satisfactory and meet the requirements of the standard API 5L. Thus, the according to the results obtained in this work is possible the application of EBW in the manufacture and assembly of pipeline systems.

Os aços ARBL tem cada vez mais destaque na produção de auto-peças. Os atrativos são elevados limites de escoamento e resistência, resistência química, boa soldabilidade e estampabilidade. Estes atrativos fazem dos aços ARBL itens importantes no desenvolvimento de novos produtos, projetos de redução de custo e melhoria de processos. As inovações tecnológicas e a exigência de produtos cada vez mais robustos em sua aplicação têm levado a indústria a buscar em outros tipos de materiais as propriedades que possam satisfazer as especificações de projetos. O objetivo deste trabalho é entender a microestrutura e o comportamento mecânico da região soldada de dois aços ARBL e compara-los ao aço SAE1010AA visando a produção de aro para rodas de caminhão e ônibus. O processo de soldagem utilizado é conhecido como soldagem por resistência, onde a união das extremidades do blank é feita por aquecimento através de uma diferença de potencial sem adição de material. Os aços ARBL utilizados são o RD480 produzido pela CSN e o S275JR produzido pela CST. As uniões soldadas são caracterizadas por meio de ensaios de tração, tração com entalhe, impacto e avaliação da tenacidade à fratura através de medidas de CTOD. Os resultados obtidos nos ensaios mecânicos e as análises de microetrutura mostraram que os aços ARBL estudados possuem características mecânicas que os tornam ótimas opções na substituição do aço SAE1010AA na produção de aros para rodas sem câmara. Este trabalho teve o apoio da IOCHPE MAXION, divisão de rodas e chassis. / The HSLA steels have been increasingly highlighted in the production of automotive parts. Their attractives are high yield and ultimate strengths, chemical resistance, weldability and formability. These features make the HSLA steels an important item in the development of new products, design for cost reduction and process improvement. The technological innovations and product requirements have lead the industries to seek for new materials with properties that could meet the design specifications. The objective of this work is to understand the microstructure and the mechanical behavior of the weld zone of two types of HSLA steels and compare with the current steel (SAE1010AA) used in the manufature of rim wheels for truck and bus. The welding process used is this study is known as Flash weld, which is commonly used in the manufacture of wheel rims. The chosen HSLA steels are the RD480 (From CSN Inc.) and S275JR (From CST Inc.). The welded joints are characterized by means of notched and unotched tensile tests, impact tests and fracture toughness evaluation through CTOD measurements. The results obtained in mechanical testing and analysis showed that microetrutura studied HSLA steels have mechanical properties that make them great options in replacing steel SAE1010AA in the production of wheel rims to tubeless. This work was supported by IOCHPE-MAXION, division of wheels and chassis.

O objetivo deste trabalho é a caracterização mecânica e microestrutural do aço API 5L-X65 soldado por feixe de elétrons para possível aplicação no processo de fabricação de dutos para o transporte de óleo e gás. A caracterização do material será realizada por meio de microscopia ótica, análise de textura via difração de raios X, microdureza Vickers e ensaio Charpy V. Para a caracterização microestrutural, foram testados diferentes ataques químicos para a identificação das fases presentes na microestrutura de cada uma das três regiões que compõem uma junta soldada, zona fundida (ZF), zona termicamente afetada (ZTA) e o metal base (MB). As microestruturas das regiões que foram submetidas ao ciclo térmico de soldagem, apresentaram-se bastante distintas da microestrutura bandeada ferrítico-perlítica encontrada no MB. A ZTA apresentou uma estrutura de grãos refinados, as bandas perlíticas do MB se tornaram completamente difusas, não mantendo qualquer semelhança com a microestrutura perlítica anterior e também, foram evidenciadas ilhas do constituinte M-A (martensita-austenita). Na ZF foram evidenciadas as fases tipicamente encontradas em metais de solda de aços microligados, tais como: ferrita de Widmanstätten, acicular, alotriomórfica, além de bainita e ilhas do constituinte M-A. Os resultados das propriedades mecânicas do material submetido ao processo de soldagem por EBW foram satisfatórios e atendem os requisitos da Norma API 5L. Desta forma, de acordo com os resultados obtidos neste trabalho é possível a aplicação da soldagem por EBW na fabricação e montagem de sistemas de dutos. / The aim of this work is the mechanical and microstructural characterization of API 5L-X65 steel welds performed by electron beam welding, as well as to investigate the technical feasibility of applying this welding process in the manufacture and assembly of pipelines for oil and gas. The characterization was carried out by using light optical microscopy, X-ray diffraction texture analysis, Vickers micro-hardness testing and tests Charpy V. For the microstructural characterization, several chemical etchants were tested in order to identify the phases present in the microstructure of the regions associated to the weld, i.e. the weld metal (WM), the heat affected zone (HAZ) and the base metal (BM). The microstructures of the regions exposed to thermal welding cycles displayed quite distinct microstructure than the one found in the BM (banded ferritic-pearlitic structure). The HAZ showed a refined grain structure where the pearlite bands of BM became quite diffuse. Islands of the M-A (martensite-austenite) constituent were found in the HAZ. The phases typically found in weld metals of microalloyed steels such as Widmanstätten ferrite, acicular ferrite, allotriomorphic ferrite, bainite, and M-A constituent were found in the WM. The results of the mechanical properties of the material submitted to the welding process by EBW were satisfactory and meet the requirements of the standard API 5L. Thus, the according to the results obtained in this work is possible the application of EBW in the manufacture and assembly of pipeline systems.