No presente trabalho são relatados os resultados obtidos através de ensaios de caracterização para os diferentes tipos de óleos vegetais estudados, no estado novo e puro, tais como viscosidade, número de acidez, índice de iodo, índice de saponificação, espectroscopia por infravermelho e curvas de resfriamento. Os mesmos ensaios foram realizados com as amostras de óleo de soja com diferentes concentrações de aditivos anti-oxidantes. As diferentes formulações feitas com óleo de soja foram submetidas ao um processo de envelhecimento acelerado, e após esse processo de oxidação, foram realizados novamente os mesmos ensaios. Pode-se então, comparar qual amostra sofreu menor oxidação durante um mesmo tempo de envelhecimento. Assim, pode-se verificar qual aditivo anti-oxidante obteve melhor desempenho, retardando o processo de oxidação no óleo de soja. / In this work has studied different types of vegetable oils such cotton, canola, sunflower, corn and soybean. Characterization in terms of viscosity, number of acidity, index of iodine, index of saponification and by infrared spectroscopy, were performed. Cooling performance was also evaluated. Those tests were performed before and after oxidation. Oxidation of the oils were obtained using a special apparatus, provoking degradation after 72 hours of test. Different formulations using soybean oil and antioxidants additivation were also evaluated. Better performance in terms of oxidation resistance was obtained with formulation 1% Irganox L109.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio de Rossi.pdf: 25090067 bytes, checksum: ab7c04de669e27612ef763eb16850faf (MD5) Previous issue date: 2014-01-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho descreve o tratamento térmico superficial a laser, caracterização dos microconstituintes e perfis de dureza obtidos no ferro fundido cinzento classe NBR FC 250. Foram variados os parâmetros de potência (300w, 400w, 500w e 600w) e velocidade de varredura (100mm/s, 20mm/s, 10mm/s, 5mm/s, 3,5mm/s e 2mm/s). Os parâmetros constantes utilizados foram diâmetro feixe do laser 8,18mm e sem sobreposição das trilhas do laser. As amostras foram caracterizadas após tratamento térmico superficial através de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e microdureza Vickers. A profundidade da camada refundida das amostras apresentou valores crescentes com a energia, para a profundidade da ZTA (camada temperada) relação com a energia incidida não foi observada. Dos resultados obtidos verificou-se que a têmpera superficial sem refusão no ferro fundido cinzento FC250 ocorre em uma faixa bem restrita, sendo que através dos parâmetros de tratamento térmico utilizados neste trabalho foi possível determinar linhas de tendência para obtenção de tal condição. Os parâmetros utilizados no tratamento térmico superficial a laser das amostras K (500w, 5mm/s), L (600w, 5mm/s), N (400w, 2mm/s) , O (500w, 2mm/s), P (600w, 2mm/s), X (500w, 3,5mm/s), Z (600w, 3,5mm/s), foram os que se obtiveram transformação de fase e consequentemente endurecimento superficial. Os parâmetros de tratamento térmico utilizados nas amostras K e N foram suficientes para promover têmpera superficial no ferro fundido cinzento, sendo que se observou 6 microestrutura martensítica refinada nestas condições. Nas amostras K e N obteve-se microdurezas superficiais de 800HV e 600HV respectivamente, sendo estes valores de microdureza superficial superior as amostras refundidas. Os parâmetros de tratamento térmico utilizados nas amostras L, X, Z, O, P promoveram refusão no ferro fundido cinzento, sendo que nestas condições foi observado microestrutura ledeburítica na região refundida, com presença de austenita retida entre a região refundida e a zona termicamente afetada (região temperada). A presença de ledeburita e austenita retida na superfície após tratamento térmico das amostras L, X, Z, O, P implicaram em menores durezas superficiais, porém nestas condições obteve-se maior profundidade de endurecimento quando comparada as amostras K e N.

O desenvolvimento de métodos de simulação física e numérica tem criado novas possibilidades de otimização dos processos relacionados à estampagem com inclusão de processos industriais reais. Portanto, recorrendo à aplicação destes métodos de análise, é possível avaliar a transformação mecânica e as transformações de fase que ocorrem no material e prever as interações entre as propriedades dos materiais no processo de conformação, o comportamento constitutivo do material, as variáveis de otimização do processo, bem como a previsão das tensões e deformações a fim de estabelecer a melhor relação material-processo-desempenho. A introdução e crescente utilização de aços avançados de alta resistência (AHSS) em aplicações automotivas exige uma maior compreensão dos fenômenos físicos envolvidos no processamento termomecânico a fim de otimizar a performance da peça final fabricada. O presente trabalho teve como objetivo avaliar experimentalmente o processo de estampagem a quente, com posterior tratamento térmico de têmpera e partição e analisar as microestruturas formadas e suas propriedades mecânicas. A formação de microestruturas durante o processo de estampagem a quente e de têmpera e partição foi avaliada neste trabalho por simulação física em simulador termomecânico Gleeble, acoplado à uma linha de difração de raios X (XTMS) de feixe de luz síncrotron no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano). Foram avaliadas a partição do carbono, a estabilidade térmica da austenita retida e a formação de microconstituintes resultantes da transformação da austenita durante resfriamento forçado (têmpera), seguido de partição de carbono em patamares isotérmicos. Foram utilizadas técnicas de caracterização com apoio de microscopia eletrônica (MEV-FEG e STEM), EBSD, tomografia de sonda atômica (APT) e avaliação de propriedades mecânicas por ensaios de tração e indentação instrumentada. A análise numérica foi realizada por meio do método dos elementos finitos (MEF) e por elementos finitos orientada a objetos (OOF, Object Oriented Finite Element Analysis) visando estabelecer correlações entre microestrutura e propriedades mecânicas, comparando com resultados experimentais. Os resultados e conclusões obtidos no projeto, além de possibilitarem a identificação dos mecanismos fundamentais de geração de microestruturas durante o processo, auxiliam no projeto de aços AHSS estampados a quente, usados principalmente na indústria automobilística, na busca pela redução do consumo de combustível, através da redução do peso, e pelo aumento da segurança dos passageiros. / The development of numerical and physical simulation methods has created new possibilities regarding the optimization of metal forming processes, taking into account real industrial forming processes. Therefore, by applying such methods of analysis it is now possible to assess the material phase transformations and predict the interactions between material properties and the forming process, the constitutive behavior of the material, and optimize process variables as well as predicting the best material-process-performance relationship. The increasing usage of Advanced High Strength Steels (AHSS) in automotive applications demands a better insight of the physical phenomena involved in the thermomechanical processing in order to optimize the performance of the final manufactured part. Thermomechanical simulation of the hot stamping, quenching and partitioning process was carried out in a Gleeble machine coupled to the XTMS Synchrotron X-ray diffraction line at the National Nanotechnology Laboratory (LNNano). Carbon partitioning, carbon contents, and amount of retained austenite, martensite, bainite and ferrite was assessed online during the experiments. In addition, characterization techniques by optical, electron microscopy (FEG-SEM and STEM), EBSD, and Atom Probe Tomography (APT) were applied. Mechanical testing of subsize specimens of the processed steels was performed by means of tensile tests and macro and nanoindentation tests. The numerical analysis was performed using the finite element method (FEM) and object-oriented finite element technique (OOF). The results were compared with the experimental results of mechanical testing of specimens used in the thermomechanical simulations and with hot stamped sheets, where quenching and partitioning were carried out. The results and conclusions obtained in this project allow the identification of the fundamental mechanisms of the process, helping the design of the hot stamping process for AHSS steels used primarily in the automotive industry, seeking weight reduction to improve fuel economy and increased passenger safety.

A demanda pelo uso de formulações biodegradáveis e provenientes de fontes renováveis tem motivado o desenvolvimento de biofluidos de resfriamento para aplicação em têmpera de aços. Os óleos vegetais são potenciais candidatos a serem empregados como base destas formulações, porém, a baixa estabilidade termo-oxidativa inibe sua maior utilização pela indústria. As modificações químicas na cadeia carbônica dos óleos vegetais podem promover melhoria nesta característica, sendo epoxidação uma das mais comuns. O presente trabalho estudou, primeiramente, a estabilidade termo-oxidativa de formulações contendo óleo de soja epoxidado (ESBO) e éster metílico de ácido graxo (FAME), em diferentes concentrações, por Calorimetria Exploratória Diferencial com Pressão (PDSC). Posteriormente, o desempenho destes biofluidos, no tratamento térmico de têmpera, foi avaliado pela análise microestrutural e medições de dureza (curvas em U) nos aços SAE 1045 e SAE 4140, comparando-o com o desempenho promovido pelos fluidos derivados de petróleo. As tensões térmicas residuais foram simuladas com o ABAQUS, usando os coeficientes de transferência de calor obtidos pela solução do problema inverso. As distorções causadas pelos biofluidos foram estudadas em corpos Navy-C-rings modificados de aço SAE 4140. Além disto, a viscosidade dos biofluidos também foi estudada em função da temperatura por estar diretamente relacionada à propriedade de molhamento, que influencia a transferência de calor durante o processo de resfriamento. A adição de FAME no ESBO foi eficiente na redução da viscosidade das formulações propostas, em função da temperatura, adequando-as para utilização como fluidos de resfriamento. As formulações EF30 e EF38 apresentaram temperatura inicial de oxidação (OOT) superior ao óleo de soja, indicando assim, maior estabilidade termo-oxidativa. Todas bioformulações foram eficientes na têmpera de ambos os aços, nos diâmetros ensaiados, promovendo dureza mínima de aproximadamente 52 HRC no centro dos corpos SAE 4140, dureza esta, comparável àquela promovida pelos fluidos minerais. Comportamento similar foi observado para o aço de menor temperabilidade. As tensões térmicas residuais simuladas não variam em magnitude em função da composição das formulações, enquanto que as distorções tenderam a aumentar em função do aumento do FAME nas formulações. / The search for biodegradable and renewable basestocks has motivated the development of bioquenchants for steel heat treatment. Vegetable oils are potential candidates, however, their poor thermo-oxidative stability inhibits a wide industrial application. Modifications of the chemical structure of vegetable oils may be used to improve this characteristic and epoxidation is one of the most common approaches reported to date. The first step of the study reported here was to analyze and compare the thermo-oxidative stability of soybean oil, epoxidized soybean oil (ESBO) and different blend ratios of ESBO with a soybean oil-derived fatty acid methyl ester (FAME) by Pressure Differential Scanning Calorimetry (PDSC). Subsequently, the quenching performance of the formulations was evaluated by cooling curve analysis and microstructural analysis and hardness measurements by U-curves analysis of SAE 1045 and SAE 4140 steels and then, compared with results obtained using commercially available petroleum oil quenchants. Thermal residual stress profiles were simulated with ABAQUS, using the heat transfer coefficients obtained by an inverse method. Bioquenchant distortions were determined using SAE 4140 steel and a so-called modified Navy C-ring test. Moreover, the viscosity-temperature property of bioquenchants was also studied, since it is directly related to the heat transfer and wetting behavior occurring during the cooling process. Although the viscosity of ESBO was too high for use as a quenchant, increasing FAME addition to ESBO provided sufficient reduction of resulting kinematic viscosities to permit their potential use as quenchants. EF30 and EF38 (30% and 38% FAME, respectively) exhibited onset oxidation temperatures (OOT) higher than soybean oil, thus indicating better thermo-oxidative stability. All bioquenchants were effective for both steels, at the specimen diameters tested, producing a minimum hardness of approximately 52 HRC at the center of the SAE 4140 test specimen. This hardness is comparable to that obtained with the petroleum-based fluids. Comparable results were obtained for the lower hardenability SAE 1045 steel. The simulated residual stress profiles did not vary in terms of magnitude as a function of formulation composition while the distortions tended to increase as FAME is added in the formulations.

Made available in DSpace on 2016-04-18T21:36:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Douglas Marquezin Felippe1.pdf: 1519362 bytes, checksum: 40709b1c88a4aa5d83632f3034ffa9cf (MD5) Douglas Marquezin Felippe2.pdf: 3740401 bytes, checksum: c124e8cef0b0b36e025714367db7c937 (MD5) Previous issue date: 2010-02-23 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Heat treatment processes are related to control heating and quenching with the aim of improving physical properties, such as: hardness, abrasion resistance, toughness, among others. During the heat treatment process, the quenching media are of great importance steps, because it extracts heat from the part with the achieve of obtaining specification properties. However, the hardening process causes undesired distortion that can be related to the permanent residual stress in the parts, generated during quenching. Some conventional hardening heat treatments do not have the control of the position during quenching, this control is usually applied in induction heat treatment, improving the homogeneity of heat exchange in the quenching process, suggesting lower distortion. The induction process can be a sustainable one, because the heating is applied just in the part. This survey compared both metallurgical and mechanical properties between two heat treatment processes of DIN 100Cr6 steel bearings: conventional and induction. With the result of this survey, it is intended, to change the conventional heat treatment process for the induction process in bearing manufacturing, with the objective of reducing the typical out-of-roundness from the conventional heat treatment process, and a reduction the bearing manufactured costs. / A têmpera compreende operações de aquecimento e resfriamento controlado, que objetivam melhorias nas propriedades físicas como dureza, resistência à abrasão, tenacidade entre outras. Durante o processo de têmpera, o meio de resfriamento é uma das etapas mais críticas, pois extrai calor da peça com o objetivo de obter as propriedades desejadas. Porém, o processo de têmpera gera deformações não desejadas, que podem estar relacionadas às tensões residuais que ficam permanentes na peça, introduzidas durante o resfriamento. Alguns tratamentos térmicos de têmpera convencional não têm controle da posição da peça durante o resfriamento. Este controle é normalmente utilizado em processos de têmpera por indução, melhorando a homogeneidade da extração de calor durante o resfriamento, sugerindo menores índices de deformação. O processo por indução pode ser considerado sustentável, pois o aquecimento é localizado apenas no componente. Este trabalho comparou as propriedades metalúrgicas e mecânicas entre dois processos de têmpera de rolamentos do aço DIN 100Cr6: convencional e por indução. Como resultado deste trabalho, pode-se substituir o tratamento térmico com aquecimento convencional pelo tratamento térmico com aquecimento por indução para a manufatura de rolamento, com objetivo de redução da deformação de ovalização característica do processo de tratamento térmico convencional.

A distorção em tratamento térmico é a maior causa dos problemas na indústria. Existem vários parâmetros que compõem esse fenômeno. Com o avanço da tecnologia, a medição de algumas variáveis intrínsecas ao fenômeno da distorção se tornou possível, auxiliando no melhor conhecimento do processo o que resulta na diminuição do retrabalho e sucata na indústria. A concretização de melhoria em processos produtivos já é uma realidade; que se tornou possível com a diminuição dos limites de padronização e com processos de produção bem definidos e simplificados. Estudos localizados em determinados produtos específicos, bem como os seus meios de resfriamentos estão em constante evolução, tornando possível a troca de informação e tecnologia, auxiliando na diminuição dos desperdícios e contribuindo para a mitigação dos impactos ambientais. Esse trabalho visa estudar as distorções produzidas em aços AISI 5160 e AISI 6150, com corpos de prova sensíveis a distorção, variando alguns fatores como, mudança em três níveis de temperatura e em três níveis de agitação em óleo mineral convencional; os quais fazem parte do processo produtivo na indústria. Variando as temperaturas do meio de resfriamento e a agitação do banho, é possível determinar com o auxílio estatístico, metalográfico, das curvas de resfriamento e das curvas das taxas de resfriamento quais são as variáveis que tem influência na distorção. Esses resultados mostraram que a agitação e a temperatura do meio líquido de resfriamento são parâmetros imprescindíveis de controle para uma uniformidade da têmpera para a obtenção das características desejáveis. / The heat treatment distortion is the biggest cause of problems at companies. There are many parameters which cause this phenomenon. Studies in specific products, as well as in the quenchants are always progressing what became possible the dissemination of information and also the technology, helping to decreasing of waste and to improve environment. With the technology improvement, distortion phenomenon has become well known, resulting in better control of variables decreasing scrap metal and rework. However, this subject still needs to be investigated. In his context, this work studies the distortion phenomenon in two different steels (AISI 5160 and AISI 6150) under variable conditions of the cooling. Mineral oil quenchant in three bath temperatures and three agitation levels were used in this work. Changing those parameters it was possible to determinate which conditions would promote worst results in terms of distortion. Statistics studies, cooling curves analysis and metallographic observation offered support for the obtained conclusion.

Este estudo teve como objetivo a determinação dos menores valores de tempo e temperatura para obtenção dos graus 95 e 110, através de projeto de experimento completo fatorial rotacional. Posteriormente foi investigado o comportamento mecânico e estrutural do aço API 5CT. Para os aços bruto, normalizado e seus respectivos graus 95 e 110 nos sentidos transversal e longitudinal. Para isto, foram realizados ensaios de tração, dureza, impacto e metalografia. Os mesmos foram submetidos ao tratamento térmico de têmpera com a temperatura de austenitização de 870°C e resfriados em água. Na sequência, realizou- se o tratamento de revenimento orientado pelo planejamento de experimento. O aço bruto apresentou estrutura perlitica bandeada na matriz ferritica. No aço normalizado foi observada a perlita mais homogeneamente distribuída em toda matriz ferritica. O grau 95 obtido a partir do aço bruto e normalizado apresentou a estrutura martensítica revenida em ripas e Ferrita. O grau 110 partindo dos aços, bruto e normalizado apresentou microestrutura martensítica revenida refinada ou em ilhas e Ferrita. Os módulos de resiliência e tenacidade dos aços bruto e seus graus apresentaram valores em torno de 14% maiores quando comparados ao aço normalizado. De forma similar, os limites de escoamento e tração aumentaram em 10%. A capacidade de encruamento aumentou cerca de 16% e houve um aumento de 5% no coeficiente de resistência. Em ambos os casos, os valores obtidos estão adequados à norma API 5CT. As análises das fractografias das amostras testadas em tração, para as condições bruto e normalizado, revelaram a predominância de fratura dúctil e trincas secundarias provenientes do tratamento térmico. A fratura do ensaio de impacto obtida a 60°C, dos aços bruto e normalizado, apresentaram fraturas dúcteis na região central e fraturas frágeis nas extremidades. Na temperatura de - 196 °C as fraturas foram predominantemente frágeis. Para o aço bruto e seus respectivos graus, a transição dúctil frágil ocorreu a -34°C com 79J de energia absorvida. Para o aço normalizado e os graus correspondentes, a temperatura de transição foi de -48 °C e a energia absorvida de 85J. / The purpose of this study was to determine the lowest time, and temperature values needed to obtain the degrees 95, and 110 of the HSLA steels through a rotational, full factorial experiment design. Subsequently, the mechanical and structural behavior of the API 5CT steel was also investigated. Values for the raw steel samples were normalized transversally and longitudinally. For this purpose, traction, hardness, impact, and metallographic tests were conducted. The aforementioned alloys were subjected to heat treatment by quenching with an austenitizing temperature of 870°C, and then cooled in water. The next step was the treatment of tempering heat as determined by the experimental design. The raw steel showed signs of a pearlite banded structure in the ferritic matrix. The 95 degree sample obtained from the raw and normalized steel displayed martensitic structures tempered in lath and ferrite. The 110 degree sample created from raw and normalized steel exhibited refined tempered standard martensitic structures, in addition to ferrite. The raw steel resilience, and tenacity moduli, along with its temperature values were about 14% greater when compared to the normalized steel results. Similarly, ullage and traction thresholds increased by 10%. The strain hardening capacity increased by about 16% and there was an increase of 5% in the resistance coefficient. In both cases, the values obtained were within API 5CT standards. Sample analyses from fractographies, and traction tests (for raw and normalized steels) revealed the prevalent occurrence of ductile fractures, and secondary cracks caused by the heat treatment. The impact test, at 60°C, for both the raw and normalized samples, caused ductile fractures in the center, and brittle fissures around the edges. At the temperature of -196 °C, fractures were predominantly fragile. For the raw steel samples tested and their respective degrees, the ductile brittle transition occurred at - 34°C with absorbed energy of 79J. For the standard steel and its corresponding degree, the transition temperature was -48°C, and absorbed energy of 85J.

O presente trabalho de pesquisa avalia os efeitos das temperaturas de austenitização plena e intercrítica, associado ao tratamento térmico de têmpera interrompida e partição, realizada em banho de sais fundidos e sua influência no comportamento mecânico e microestrutural do aço de alta resistência e baixa liga AISI300M. Para os ensaios de caracterização mecânica foram realizados ensaios de dureza cujos resultados variaram de (35HRC a 55HRC) dependendo do tratamento; ensaios de tração, que atingiram o limite de resistência máximo de 2272 MPa com 6% de alongamento; ensaios de tenacidade ao impacto Charpy que superaram os tratamentos convencionais de têmpera atingindo 38J de energia absorvida; além dos ensaios de tenacidade à fratura linear-elástica, método (KIC) que ficaram entre (35 e 67 MPa√m). Para a caracterização microestrutural foram realizadas análises por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), além da investigação microestrutural pela técnica de microscopia eletrônica de transmissão (MET) que elucidaram os microconstituintes multifásicos presentes como martensita, ferrita e bainita. Para quantificar as frações de fases presentes utilizou-se a técnica de difração por raios-X e método de refinamento Rietveld, mostrando até 20% de austenita retida na condição de partição em 400ºC. Para auxiliar e mapear as fases presentes foram utilizadas as técnicas de MEV-EBSD e EBSD acoplada ao microscópio eletrônico de transmissão MET-EBSD com indexação via software ASTAR. Após os ensaios mecânicos, as superfícies de fratura foram examinadas via MEV e exibiram em geral um modo misto de fratura om a presença de dimples, coalescimento de microcavidades e quase-clivagem. / The present research work evaluates the effects of the complete and intercritical austenitization temperatures associated with interrupted quenching and partitioning performed in molten salt baths and its influence in the mechanical behavior and microstructural of AISI 300M high strength low alloy steel. Hardness tests with range from 55HRC to 35HRC were obtained depending on the heat treatment. Tensile tests have shown maximum strength limit of 2272 MPa and 6% elongation. Toughness parameters by instrumented Charpy impact tests exceeded values obtained in the conventional heat treatments providing 38J of absorbed energy. In addition, results from linear-elastic fracture toughness tests (KIC), values among 67 and 35MPa√m were found. Microstructure characterization was performed by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and microstructural research by transmission electron microscopy (TEM), which optimized the multiphase microconstituents with the presence of martensite, ferrite and bainite. In order to quantify the phases volume fractions present, it was used a X-ray diffraction technique and \"Rietveld\" refinement method that obtained up to 20% of retained austenite in the partitioning condition at 400°C. To assist and map the present phases, it was used MEV-EBSD and EBSD techniques coupled to the transmission electron microscope MET-EBSD with indexing via ASTAR software. After the mechanical tests, fracture surfaces were analyzed by SEM and showed in general, a mixed mode of fracture with the presence of dimples, microcoalescence and quasi-cleavage.

O avanço no desenvolvimento de produtos de fontes renováveis na última década é uma consequência da crescente preocupação com o uso de produtos à base de petróleo, o que inclui o esgotamento progressivo das reservas mundiais e, sobretudo, o impacto ambiental. Óleos vegetais são potenciais candidatos à substituição de óleo mineral na formulação de fluidos industriais, uma vez que são de fontes renováveis, biodegradáveis e não tóxicos. No entanto, a baixa estabilidade termo-oxidativa e hidrolítica restringe uma maior utilização pela indústria. Assim, a adição dos antioxidantes fenólicos Irganox® L109 e Galato de Propila podem promover a melhora da estabilidade oxidativa destes óleos. Neste trabalho estudou -se a composição graxa de diferentes amostras de óleos vegetais por Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (1H NMR) e avaliou-se a estabilidade termo-oxidativa das bioformulações por Calorimetria Exploratória Diferencial Pressurizada (PDSC). Posteriormente, bioformulações a base dos óleos de palma e soja foram submetidas ao envelhecimento acelerado e então avaliadas como fluidos de têmpera dos aços AISI/SAE 1045 e AISI/SAE 4140, nas condições iniciais e após a oxidação induzida comparando-as com fluidos derivados do petróleo. A viscosidade das bioformulações foi estudada em função de diferentes temperaturas por estarem diretamente relacionadas com a capacidade de transferência de calor entre o fluido de resfriamento e o metal temperado. A adição de Irganox® L109 e Galato de Propila foi efetiva na melhora da estabilidade termo-oxidativa dos óleos de palma e soja, possibilitando a utilização destes biofluidos com meios de resfriamento de têmpera. As bioformulações foram eficientes na têmpera dos aços promovendo durezas comparáveis aquelas promovidas pelos fluidos derivados de petróleo. / Over the last decade the advance on product development from renewable sources is a consequence of concerns about the use of petroleum-based products, which includes the progressive exhaustion of world reserves and especially the environmental impact. Vegetable oils are potential candidates for replacement of mineral oil in the formulation of industrial fluids, since they came from renewable, biodegradable and nontoxic. However, lower thermo-oxidative and hydrolytic stabilities have limited their use in the industry. Phenolic antioxidant (Irganox® L109 and Propyl gallate additions may promote improvement in oxidative stability of these oils. Fatty acids composition of different samples of vegetable oils was studied by Nuclear Magnetic Resonance (1H NMR). Palma oil, soybeam oil and their formulations were evaluated in terms of thermo-oxidative stability by Pressurized Differential Scanning Calorimetry (PDSC). These fluids were also subjected to accelerated aging test and then evaluated as quenchant for AISI/SAE 1045 and AISI/SAE 1045 steel hardening. These results were compared with data obtained from the petroleum oil quenchants. Bioformulation\'s viscosity was studied in different temperatures once they are directly related to the heat transfer ability between the fluid and quenched steel component. The addition of Irganox® L109 and Propyl gallate was effective in improving the thermo-oxidative stability of palm and soybean oils, suggesting the use of these biofluids as quenchants. Bioformulation were efficient promoting hardeness comparable with those promoted by fluids derived from petroleum.

O objetivo deste trabalho é analisar a distribuição das tensões residuais que resultam da combinação das variações volumétricas resultantes dos gradientes térmicos e das transformações de fase que ocorrem durante a têmpera de cilindros de aço AISI/SAE 1045, 4140 e 4340. O modelo matemático usado para este objetivo utiliza o programa AC3 de modelagem de tratamentos térmicos (curvas de transformação, curvas de resfriamento, microestrutura e a dureza do material), para alimentar um modelo de elementos finitos, considerando acoplamento termo-mecânico e comportamento não linear elasto-plástico, para previsão de tensões residuais em cilindros de aço AISI/SAE 1045, 4140 e 4340 temperados em água. São apresentados, também, os resultados de observações metalográficas e perfis de dureza que confirmam qualitativamente as previsões do programa AC3. A verificação do modelo numérico por elementos finitos foi efetuada através da medição das tensões residuais nos cilindros de aço com o emprego da técnica de difração de raios X. A simulação numérica, através do método dos elementos finitos comprova, nos três casos estudados, a existência de tensões residuais de compressão na região superficial após o processo de têmpera e indica de maneira quantitativa e qualitativa que as tensões mais significativas são as tangenciais. Os resultados obtidos a partir do modelo numérico mostraram uma aderência significativa em comparação com os resultados experimentais. / The aim of this work is to analyze the distribution of residual stresses resulting from combination of volumetric changes due to heat gradients and phase changes occurring during the quenching process of AISI/SAE 1045, 4140 and 4340 steel cylinders. The mathematical model used for this objective uses the AC3 program for modeling thermal treatments (transformation curves, cooling curves, microstructure and material hardness), whose results were fed into a finite element model, considering thermal-mechanical coupling and non-linear elastic-plastic behavior for forecasting of residual stresses in AISI/SAE 1045, 4140 and 4340 steel cylinders quenched in water. The observed microstructures and measured hardness confirmed qualitatively the previsions of the AC3 program. The results of finite element modeling were compared to experimental measurements of residual stresses measured at the surface, using X-Ray diffraction techniques. The finite element numerical simulation shows, for the three studied cases, the presence of compressive residual stresses in the surface region after a quenching process and indicates qualitatively and quantitatively that the most significant stresses are the tangential ones. The results obtained from the numerical model showed a significant adherence in comparison with the experimental results.