A aplicação do novo conceito de tratamento térmico, chamado de têmpera e partição (Q&P), desenvolvido para a obtenção de aços da terceira geração da classe AHSS (Advanced high strengh steel ou aços avançados de alta resistência), mostra-se uma alternativa para o processamento de ferros fundidos nodulares com alta resistência mecânica. No processo Q&P, o carbono presente na martensita supersaturada, formada na etapa de têmpera, é utilizado para estabilizar a austenita não transformada durante a etapa de partição, mantendo-a estável na temperatura ambiente. Essa rota de tratamento térmico consiste em realizar uma têmpera no material (após uma etapa prévia de austenitização) numa faixa de temperatura entre o Ms e Mf (temperatura de início e fim da transformação martensítica, respectivamente), seguido de um reaquecimento e manutenção a uma temperatura acima do Ms (etapa isotérmica de partição) com o objetivo de que o carbono migre da martensita supersaturada para a austenita remanescente promovendo sua estabilização. Essa partição do carbono só é possível caso a precipitação da cementita seja suprimida, e isso é conseguido com a presença de elementos de liga, como o Si e/ou Al. Neste trabalho foi feito um estudo sobre as características microestruturais e mecânicas de um ferro fundido nodular (3,47%C; 2,47%Si; 0,2%Mn) submetido ao tratamento térmico de têmpera e partição, o qual foi denominado neste trabalho como, Q&PDI (Quenched and Partitioned Ductile Iron ou Ferro Fundido Nodular Temperado e Particionado). Para isso foi realizada uma austenitização plena nas amostras, a 880°C, por duas horas, seguida de uma têmpera em óleo pré-aquecido nas temperaturas de 140 e 170°C. A etapa de partição foi feita nas temperaturas de 300, 375 e 450°C, com intervalos de tempo variando de 5 a 120 minutos. A caracterização microestrutural foi realizada através de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e EBSD. A técnica de difração de raios-X foi empregada para quantificar a fração volumétrica e o teor de carbono na austenita retida. Ensaios de dilatometria, difração de raios-X \"in situ\" e nanoindentação foram empregados para auxiliar na análise das transformações de fases que ocorreram na etapa de partição, como a transformação bainítica e a precipitação de carbonetos de transição nas placas de martensita. A caracterização mecânica foi feita através de ensaios de tração, impacto, dureza, nanoindentação, tenacidade à fratura e resistência à fadiga. Ensaios de compressão auxiliaram na análise da transformação martensítica induzida por deformação. Os resultados obtidos mostraram que é possível obter ferros fundidos nodulares com alta resistência mecânica (limite de resistência >1450 MPa), com consideráveis ductilidade (de até 9%) e energia absorvida sob impacto (de até 81 J), bem como tenacidades à fratura de 55 MPa.m1/2 e limites de fadiga de 550 MPa. Este comportamento é proporcionado por uma microestrutura singular, constituída por uma dispersão homogênea de placas de martensita numa matriz de ausferrita bastante refinada, com consideráveis frações volumétricas de austenita retida (max. 23%). / Quenching and partitioning (Q & P), a new heat treatment concept developed to obtain third generation AHSS (Advanced High Strength Steel), is an alternative for processing of nodular cast irons in order to obtain high mechanical strength. In the Q & P process, the carbon present in the supersaturated martensite formed in the quenching step diffuses towards the untransformed austenite during the partition step, keeping it stable at room temperature. This heat treatment route consists of quenching the material (after a previous step of austenitization) in a temperature range between Ms and Mf (beginning and end temperature of the martensitic transformation, respectively), followed by reheating and maintenance at a temperature above the Ms (isothermal stage of partition) allowing the carbon to migrate from the supersaturated martensite to the remaining austenite, promoting its stabilization. This partition of carbon is only possible if precipitation of cementite is suppressed; this is achieved adding alloying elements such as Si and/or Al. In this work a study was made on the microstructural and mechanical characteristics of a ductile iron (3.47%C; 2.47%Si; 0.2%Mn), submitted to a Q&P heat treatment, in this work named Q & PDI (Quenched and Partitioned Ductile Iron). A full sample austenitization was carried out at 880 ° C for two hours, followed by a pre-heated oil quanching at temperatures of 140 and 170 ° C. The partitioning step was at temperatures of 300, 375 and 450Â ° C, with time intervals ranging from 5 to 120 minutes. Microstructural characterization was performed through optical microscopy, scanning electron microscopy and EBSD. The X-ray diffraction technique was used to quantify the volumetric fraction and the carbon content in the retained austenite. Dilatometry, X-ray diffraction \"in situ\" and nanoindentation were also used to aid in the analysis of the phase transformations that occurred in the partitioning stage, such as the bainitic transformation and the precipitation of transition carbides in the martensite plates. Mechanical characterization was performed through tensile, impact, hardness, nanoindentation, fracture toughness and fatigue strength tests. Compression tests aided in the analysis of the deformation induced martensitic transformation. The results showed that it is possible to obtain nodular cast irons with high mechanical strength (resistance limit> 1450 MPa), with considerable ductility (up to 9%) and energy absorbed under impact (up to 81 J), as well as fracture toughness of 55 MPa.m -1 / 2 and fatigue limits of 550 Mpa. This behavior is provided by a unique microstructure, consisting of a homogeneous dispersion of martensite plates in a very refined ausferrite matrix, with considerable volumetric fractions of retained austenite (max. 23%).

A têmpera dos aços envolve a austenitização de uma peça seguida por um resfriamento rápido para promover a formação de microestrutura martensítica. É necessário avaliar os meios de têmpera para manter o processo de têmpera sob controle. Os parâmetros mais importantes no processo de resfriamento são o coeficiente de transferência de calor e/ou o fluxo de calor entre o meio de têmpera e a peça a ser resfriada. Um dos métodos de se avaliar os meios de têmpera (meios de resfriamento) e saber o que está acontecendo dentro da peça durante o resfriamento do ponto de vista térmico é o problema inverso de condução de calor. O problema inverso de condução de calor consiste na determinação de parâmetros como fluxo de calor, taxa de resfriamento e temperatura em qualquer posição através da peça, assim como o coeficiente de transferência de calor. Esses parâmetros são obtidos a partir de medições de temperatura em um ou mais pontos dentro da peça. O escopo deste trabalho foi desenvolver um software baseado no problema inverso condução de calor para avaliar meios de resfriamento para têmpera. A validação deste código foi feita usando água, óleo de soja, óleo mineral e solução aquosa de NaNO3. / Steels quenching involves part austenitization followed by a fast cooling to promote martensitic microstructure formation. It is necessary to evaluate quenchants in order to keep the quenching process under control. The most important cooling process parameters are the heat transfer coefficient and/or the heat flux between the quenchant and the part to be cooled. One of the methods to evaluate quenchants (cooling media) and to know what is happening inside the part during the cooling in the thermal point of view is the inverse heat conduction problem. The inverse heat conduction problem consists in the determination of parameters like heat flux, cooling rate and temperature in any position across the part, as well as the heat transfer coefficient. These parameters are obtained from temperature measurements in one or more points inside the part. The scope of this work was to develop a software based in the inverse heat conduction problem in order to evaluate quenchants for quenching. The validation of this code was made using water, soybean oil, mineral oil and NaNO3 aqueous solution.

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos por meio de ensaios de caracterização para os diferentes tipos de óleos vegetais (algodão, canola, girassol, milho e soja), no estado novo e puro, tais como viscosidade, número de acidez, índice de iodo, índice de saponificação, cromatografia gasosa, curvas de resfriamento e coeficiente de transferência de calor. Esses mesmos ensaios foram realizados também com as amostras de óleo de soja com diferentes concentrações de aditivos antioxidantes. As diferentes formulações feitas com óleo de soja foram submetidas a um processo de envelhecimento acelerado (durante 72 horas), suas propriedades foram comparadas com as de dois óleos minerais utilizados para têmpera. O mesmo foi feito para os óleos vegetais, estes porém foram envelhecidos durante 48 horas. Pode-se então, comparar qual amostra sofreu menor oxidação durante um mesmo tempo de envelhecimento e, desta maneira, avaliar qual aditivo antioxidante obteve melhor desempenho, retardando o processo de oxidação no óleo de soja. Esses estudos também permitiram verificar qual, dentre os óleos vegetais, possui as melhores propriedades para ser utilizado no tratamento térmico de têmpera. Amostras do aço AISI 4140 foram temperadas nos diferentes óleos estudados, obteve-se a curva de dureza e as micrografias óticas para cada amostra temperada. / In this work, the results obtained from the characterization of different vegetable oils (cotton, canola, sunflower, corn and soybean) are reported. The oils were evaluated at \"new condition\" and \"pure\" by viscosity, acid and iodine number, saponification, gas chromatography, cooling curves and heat transfer coefficient. These same analyses were also performed on samples of soybean oil containing various concentrations of antioxidant. The various formulations prepared with soybean oil were accelerated aged for 72 hours and their properties were compared with two mineral oils used for quenching. Likewise, the vegetable oils were aged for 48 hours long. Therefore, it was possible to identify which sample exhibited the lower oxidation process at the same aging time and, thus, evaluate the antioxidant additive that promoted the improved oxidation performance for soybean oil. Also, these studies allowed verifying which of the vegetable oils had the best properties to be used as quenchants. Samples of AISI 4140 steel were quenched in different oils and the hardness curve and optical microscopy for each sample were obtained.

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-03-23T21:50:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Têmpera simulada aplicada no mapeamento tecnológico de FPGAs baseadas em LUTs.pdf: 6180241 bytes, checksum: 0999141a1ddfa162736db78d94e29dee (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-03-28T20:27:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Têmpera simulada aplicada no mapeamento tecnológico de FPGAs baseadas em LUTs.pdf: 6180241 bytes, checksum: 0999141a1ddfa162736db78d94e29dee (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-05T19:12:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Têmpera simulada aplicada no mapeamento tecnológico de FPGAs baseadas em LUTs.pdf: 6180241 bytes, checksum: 0999141a1ddfa162736db78d94e29dee (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-05-19 / Existem várias técnicas para a otimização de atributos de circuitos integrados. O foco atual dessas técnicas é a minimização da área do circuito em questão. Porém, as técnicas existentes possuem diversas etapas que precisam ser melhoradas, entre elas a etapa de Mapeamento Tecnológico (MT). O Mapeamento Tecnológico é uma etapa crucial no processo de síntese lógica, pois ele define qual conjunto de elementos lógicos serão utilizados para implementar o circuito na tecnologia alvo. Na literatura existem várias abordagens diferentes para otimização da etapa de mapeamento e atualmente as metodologias iterativas estão se popularizado. Esta dissertação propõe uma nova abordagem para o Mapeamento Tecnológico de Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), baseada em técnicas de otimização de Inteligência Artificial (IA), mais especificamente a técnica de Têmpera Simulada. A utilização de uma técnica de IA no Mapeamento Tecnológico é uma abordagem promissora pois se diferencia fortemente das técnicas já existentes, devido aos fatores de aleatoriedade em técnicas de otimização baseados em IA. A abordagem elaborada age em uma etapa do mapeamento chamada de cobertura, criando uma solução para o circuito baseada no número de cortes-K necessários para uma cobertura total do mesmo. Cada corte-K pode ser diretamente relacionado a uma Look-Up Table(LUT) da tecnologia FPGA, permitindo assim a geração de um circuito com a lógica equivalente a requisitada. Essa abordagem foi implementada na ferramenta FlexMap, a qual é um framework para o desenvolvimento de métodos para o MT. Foram realizados testes em 85 benchmarks dos pacotes ISCAS85 e MCNC91, amplamente conhecidos na área e frequentemente utilizados para testes de desempenho de novas abordagens. Os testes realizados apresentaram resultados promissores, mostrando que a abordagem desenvolvida consegue encontrar soluções comparáveis em vários casos a ferramenta ABC, considerada estado-da-arte no processo de MT. Os resultados obtidos pela abordagem proposta obtiveram melhoras em aproximadamente 19% dos casos avaliados com K=4 e 26% dos casos com K=5 sobre os resultados do ABC. / Currently there are several techniques for integrated circuit’s atribute optimization. The current focus of these techniques is to minimize the area of the given circuit. These current techniques, however, have several stages that need improvement, including the Technology Mapping stage. The technology mapping is a crucial step in the logic synthesis process, because it de?nes which set of logic elements will be used to implement the circuit in the target technology. In the literature there are several different approaches to optimize the mapping stage and currently iterative methodologies are becoming popular. This dissertation proposes a new approach to Technology Mapping of Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), based on optimization techniques using Arti?cial Intelligence (AI), more speci?cally the Simulated Annealing technique, in order to propose an alternative solution to the problem. The utilization of an AI technique in technology mapping is promissing approach because it strongly differs from existing techniques due to the randomness factors in optimization techniques based on AI. The developed approach acts on the mapping stage called coverage, creating a solution for the circuit based on the number of k-cuts needed for a complete coverage. Each k-cut can be directly related to a FPGA’s Look-Up Table (LUT), allowing the generation of a circuit equivalent to the required logic. This approach has been implemented in the FlexMap tool, which is a framework for developing Technology Mapping methods. Tests were performed in 85 benchmarks of the ISCAS85 and MCNC91 packages, widely known in the area and commonly used for performance testing of new approaches. The tests conducted in the implemented approach had promising results, showing that the developed technique can ?nd solutions comparable in several cases to the ABC tool, which is considered state-of-the-art in the Technology Mapping process. The results obtained by the proposed approach obtained improvements in approximately 19% of the evaluated benchmarks with K=4 and 26% with K=5 over ABC’s results.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-20T13:53:22Z No. of bitstreams: 1 WELLINGTON CORDEIRO OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2018.pdf: 8813868 bytes, checksum: a538ae4b12c154e17d31068945d4febb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T13:53:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WELLINGTON CORDEIRO OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2018.pdf: 8813868 bytes, checksum: a538ae4b12c154e17d31068945d4febb (MD5) Previous issue date: 2018-04-06 / Os aços ferramenta têm uma importante participação no mercado mundial no que se refere a engenharia. São usados na indústria metal-mecânica como ferramentas de corte, moldes, punções, entre outras aplicações. Devido a sua grande importância, é imprescindível discutir a relação entre a microestrutura e as propriedades mecânicas, devido ser uma prática comum na indústria especificar os tratamentos térmicos com base principalmente na dureza final do material, sem considerar que para um mesmo valor de dureza um aço ferramenta pode apresentar diferentes propriedades mecânicas, isto dependendo do ciclo de tratamento térmico aplicado. Logo, a seleção do tratamento térmico é um aspecto tecnológico relevante no desempenho destes aços. Tendo em vista a vasta possibilidade de propriedades mecânicas obtidas (tenacidade a fratura) com diferentes tratamentos térmicos, esse trabalho teve como objetivo especificar um aço ferramenta nacional e um conjunto de parâmetros de tratamento térmico que possibilite a utilização deste material como forma de substituição de um outro aço importado utilizado na confecção de lâminas de corte usadas no processamento de placas de chumbo. O aço selecionado para o desenvolvimento deste trabalho foi o aço AISI D6, a seleção desse aço foi feita tomando-se como base as características obtidas através de análises realizadas em campo e de microdureza e microestrutura das lâminas de corte já existentes no processo confeccionadas com aço importado. Com o aço selecionado em mãos, aplicou-se dois tratamentos térmicos diferentes de têmpera e revenido (um proposto pelo fabricante e outro proposto pelo trabalho em execução), onde avaliou-se o efeito dos tratamentos térmicos sobre as propriedades mecânicas e microestrutural do material. Através da análise dos resultados da relação entre dureza e tenacidade, constatou-se que para os dois tratamentos térmicos aplicados, não houve variações significativas das propriedades mecânicas do material, e que os dois tratamentos apresentaram resultados satisfatórios. O aço ferramenta nacional especificado apresentou-se como alternativa para substituição do aço importado utilizado atualmente. Testes obtidos em campo com a lâmina fabricada com o aço nacional especificado nesse estudo e que recebeu o tratamento térmico proposto pelo fabricante (FAB), corroboraram com a análise das propriedades, visto que se constatou aumento do tempo de vida de corte em mais de 30%. / The tool steels have an important participation in the world market with regard to engineering. They are used in the metal-mechanic industry as cutting tools, molds, punches, among other applications. Because of its great importance, it is essential to discuss the relationship between the microstructure and the mechanical properties, since it is a common practice in industry to specify thermal treatments based mainly on the final hardness of the material, without considering that for a same hardness value a steel tool may have different mechanical properties, depending on the heat treatment cycle applied. Therefore, the selection of heat treatment is a relevant technological aspect in the performance of these steels. Considering the wide possibility of mechanical properties obtained (fracture toughness) with different thermal treatments, this work had the objective of specifying a national tool steel and a set of thermal treatment parameters that allow the use of this material as a substitute for a another imported steel used in the manufacture of cutting blades used in the processing of lead plates. The steel selected for the development of this work was AISI D6 steel, the selection of this steel was made taking as a base the characteristics obtained through field analysis and microhardness and microstructure of the cutting blades already in the process made with steel imported. With the selected steel in hand, two different tempering and tempering treatments were applied (one proposed by the manufacturer and another proposed by the work in progress), where the effect of the thermal treatments on the mechanical and microstructural properties of the material was evaluated. By analyzing the results of the relationship between hardness and toughness, it was found that for the two thermal treatments applied, there were no significant variations of the mechanical properties of the material, and that both treatments presented satisfactory results. The specified national steel tool was presented as an alternative to replace the currently used imported steel. Field tests with the blade manufactured with the national steel specified in this study and that received the thermal treatment proposed by the manufacturer (FAB), corroborated with the analysis of the properties, as it was observed an increase in the cutting life time in more than 30 %.

A aplicação do novo conceito de tratamento térmico, chamado de têmpera e partição (Q&P), desenvolvido para a obtenção de aços da terceira geração da classe AHSS (Advanced high strengh steel ou aços avançados de alta resistência), mostra-se uma alternativa para o processamento de ferros fundidos nodulares com alta resistência mecânica. No processo Q&P, o carbono presente na martensita supersaturada, formada na etapa de têmpera, é utilizado para estabilizar a austenita não transformada durante a etapa de partição, mantendo-a estável na temperatura ambiente. Essa rota de tratamento térmico consiste em realizar uma têmpera no material (após uma etapa prévia de austenitização) numa faixa de temperatura entre o Ms e Mf (temperatura de início e fim da transformação martensítica, respectivamente), seguido de um reaquecimento e manutenção a uma temperatura acima do Ms (etapa isotérmica de partição) com o objetivo de que o carbono migre da martensita supersaturada para a austenita remanescente promovendo sua estabilização. Essa partição do carbono só é possível caso a precipitação da cementita seja suprimida, e isso é conseguido com a presença de elementos de liga, como o Si e/ou Al. Neste trabalho foi feito um estudo sobre as características microestruturais e mecânicas de um ferro fundido nodular (3,47%C; 2,47%Si; 0,2%Mn) submetido ao tratamento térmico de têmpera e partição, o qual foi denominado neste trabalho como, Q&PDI (Quenched and Partitioned Ductile Iron ou Ferro Fundido Nodular Temperado e Particionado). Para isso foi realizada uma austenitização plena nas amostras, a 880°C, por duas horas, seguida de uma têmpera em óleo pré-aquecido nas temperaturas de 140 e 170°C. A etapa de partição foi feita nas temperaturas de 300, 375 e 450°C, com intervalos de tempo variando de 5 a 120 minutos. A caracterização microestrutural foi realizada através de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e EBSD. A técnica de difração de raios-X foi empregada para quantificar a fração volumétrica e o teor de carbono na austenita retida. Ensaios de dilatometria, difração de raios-X \"in situ\" e nanoindentação foram empregados para auxiliar na análise das transformações de fases que ocorreram na etapa de partição, como a transformação bainítica e a precipitação de carbonetos de transição nas placas de martensita. A caracterização mecânica foi feita através de ensaios de tração, impacto, dureza, nanoindentação, tenacidade à fratura e resistência à fadiga. Ensaios de compressão auxiliaram na análise da transformação martensítica induzida por deformação. Os resultados obtidos mostraram que é possível obter ferros fundidos nodulares com alta resistência mecânica (limite de resistência >1450 MPa), com consideráveis ductilidade (de até 9%) e energia absorvida sob impacto (de até 81 J), bem como tenacidades à fratura de 55 MPa.m1/2 e limites de fadiga de 550 MPa. Este comportamento é proporcionado por uma microestrutura singular, constituída por uma dispersão homogênea de placas de martensita numa matriz de ausferrita bastante refinada, com consideráveis frações volumétricas de austenita retida (max. 23%). / Quenching and partitioning (Q & P), a new heat treatment concept developed to obtain third generation AHSS (Advanced High Strength Steel), is an alternative for processing of nodular cast irons in order to obtain high mechanical strength. In the Q & P process, the carbon present in the supersaturated martensite formed in the quenching step diffuses towards the untransformed austenite during the partition step, keeping it stable at room temperature. This heat treatment route consists of quenching the material (after a previous step of austenitization) in a temperature range between Ms and Mf (beginning and end temperature of the martensitic transformation, respectively), followed by reheating and maintenance at a temperature above the Ms (isothermal stage of partition) allowing the carbon to migrate from the supersaturated martensite to the remaining austenite, promoting its stabilization. This partition of carbon is only possible if precipitation of cementite is suppressed; this is achieved adding alloying elements such as Si and/or Al. In this work a study was made on the microstructural and mechanical characteristics of a ductile iron (3.47%C; 2.47%Si; 0.2%Mn), submitted to a Q&P heat treatment, in this work named Q & PDI (Quenched and Partitioned Ductile Iron). A full sample austenitization was carried out at 880 ° C for two hours, followed by a pre-heated oil quanching at temperatures of 140 and 170 ° C. The partitioning step was at temperatures of 300, 375 and 450Â ° C, with time intervals ranging from 5 to 120 minutes. Microstructural characterization was performed through optical microscopy, scanning electron microscopy and EBSD. The X-ray diffraction technique was used to quantify the volumetric fraction and the carbon content in the retained austenite. Dilatometry, X-ray diffraction \"in situ\" and nanoindentation were also used to aid in the analysis of the phase transformations that occurred in the partitioning stage, such as the bainitic transformation and the precipitation of transition carbides in the martensite plates. Mechanical characterization was performed through tensile, impact, hardness, nanoindentation, fracture toughness and fatigue strength tests. Compression tests aided in the analysis of the deformation induced martensitic transformation. The results showed that it is possible to obtain nodular cast irons with high mechanical strength (resistance limit> 1450 MPa), with considerable ductility (up to 9%) and energy absorbed under impact (up to 81 J), as well as fracture toughness of 55 MPa.m -1 / 2 and fatigue limits of 550 Mpa. This behavior is provided by a unique microstructure, consisting of a homogeneous dispersion of martensite plates in a very refined ausferrite matrix, with considerable volumetric fractions of retained austenite (max. 23%).

A têmpera dos aços envolve a austenitização de uma peça seguida por um resfriamento rápido para promover a formação de microestrutura martensítica. É necessário avaliar os meios de têmpera para manter o processo de têmpera sob controle. Os parâmetros mais importantes no processo de resfriamento são o coeficiente de transferência de calor e/ou o fluxo de calor entre o meio de têmpera e a peça a ser resfriada. Um dos métodos de se avaliar os meios de têmpera (meios de resfriamento) e saber o que está acontecendo dentro da peça durante o resfriamento do ponto de vista térmico é o problema inverso de condução de calor. O problema inverso de condução de calor consiste na determinação de parâmetros como fluxo de calor, taxa de resfriamento e temperatura em qualquer posição através da peça, assim como o coeficiente de transferência de calor. Esses parâmetros são obtidos a partir de medições de temperatura em um ou mais pontos dentro da peça. O escopo deste trabalho foi desenvolver um software baseado no problema inverso condução de calor para avaliar meios de resfriamento para têmpera. A validação deste código foi feita usando água, óleo de soja, óleo mineral e solução aquosa de NaNO3. / Steels quenching involves part austenitization followed by a fast cooling to promote martensitic microstructure formation. It is necessary to evaluate quenchants in order to keep the quenching process under control. The most important cooling process parameters are the heat transfer coefficient and/or the heat flux between the quenchant and the part to be cooled. One of the methods to evaluate quenchants (cooling media) and to know what is happening inside the part during the cooling in the thermal point of view is the inverse heat conduction problem. The inverse heat conduction problem consists in the determination of parameters like heat flux, cooling rate and temperature in any position across the part, as well as the heat transfer coefficient. These parameters are obtained from temperature measurements in one or more points inside the part. The scope of this work was to develop a software based in the inverse heat conduction problem in order to evaluate quenchants for quenching. The validation of this code was made using water, soybean oil, mineral oil and NaNO3 aqueous solution.

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.

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos por meio de ensaios de caracterização para os diferentes tipos de óleos vegetais (algodão, canola, girassol, milho e soja), no estado novo e puro, tais como viscosidade, número de acidez, índice de iodo, índice de saponificação, cromatografia gasosa, curvas de resfriamento e coeficiente de transferência de calor. Esses mesmos ensaios foram realizados também com as amostras de óleo de soja com diferentes concentrações de aditivos antioxidantes. As diferentes formulações feitas com óleo de soja foram submetidas a um processo de envelhecimento acelerado (durante 72 horas), suas propriedades foram comparadas com as de dois óleos minerais utilizados para têmpera. O mesmo foi feito para os óleos vegetais, estes porém foram envelhecidos durante 48 horas. Pode-se então, comparar qual amostra sofreu menor oxidação durante um mesmo tempo de envelhecimento e, desta maneira, avaliar qual aditivo antioxidante obteve melhor desempenho, retardando o processo de oxidação no óleo de soja. Esses estudos também permitiram verificar qual, dentre os óleos vegetais, possui as melhores propriedades para ser utilizado no tratamento térmico de têmpera. Amostras do aço AISI 4140 foram temperadas nos diferentes óleos estudados, obteve-se a curva de dureza e as micrografias óticas para cada amostra temperada. / In this work, the results obtained from the characterization of different vegetable oils (cotton, canola, sunflower, corn and soybean) are reported. The oils were evaluated at \"new condition\" and \"pure\" by viscosity, acid and iodine number, saponification, gas chromatography, cooling curves and heat transfer coefficient. These same analyses were also performed on samples of soybean oil containing various concentrations of antioxidant. The various formulations prepared with soybean oil were accelerated aged for 72 hours and their properties were compared with two mineral oils used for quenching. Likewise, the vegetable oils were aged for 48 hours long. Therefore, it was possible to identify which sample exhibited the lower oxidation process at the same aging time and, thus, evaluate the antioxidant additive that promoted the improved oxidation performance for soybean oil. Also, these studies allowed verifying which of the vegetable oils had the best properties to be used as quenchants. Samples of AISI 4140 steel were quenched in different oils and the hardness curve and optical microscopy for each sample were obtained.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3419531 bytes, checksum: 47a7d7cdb7277fb0c7f884e30a96df42 (MD5) Previous issue date: 2012-09-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work was evaluated the influence of multiple quenching in the peak temperatures of phase transformation (PTPT) in the alloy Cu-11.8Al-0.6Be-0.5Nb-0.27Ni (%wt), as well as the influence that deformation applied in temperatures above Ms, at nominal composition Cu-11.8Al-0.6Be-0.5Nb-0.27Ni, Cu-11.8Al-0.55Be-0.5Nb-0.27Ni and Cu-11.8Al-4Nb-2.16Ni-0.5Be, would have on the residual deformation. The alloys were melted, homogenized during 12h by 850ºC and machined using wire electroerosion. Then, the samples were quenched in water at room temperature and subsequently analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy, using energy dispersive x-ray, differential scanning calorimetric analysis and x-ray diffractometry. For samples quenched successively, it was found a large change in PTPT after 22 quenching, there is no reverse transformation in this range. From the 34th quenching, the PTPT remained constant around 420ºC and severe changes in your micrographs were detected. Nevertheless, there was no change in Cu/Al able to change the PTPT. Alloys with containing nominal composition 0.4% and 0.2%Be indicated strong influence of the Be in the PTPT. When analyzed by x-ray diffractometry, the sample with 0.2Be indicated the presence of β' and γ' phases, when aged by 530ºC. For quantifying the residual deformations, the samples were subjected to static tensile and loading/unloading tests. When subjected large deformation and temperature near Ms, the results showed a great residual deformation, whereas small deformations with temperatures above Af showed not to be viable. The alloy Cu-11.8Al-4Nb-2.16Ni-0.5Be when tractioned, showed excessive weakness even after treatment of solubilization. / Neste trabalho avaliou-se a influência de têmperas múltiplas, nas temperaturas de pico da transformação de fase (TPTF) e na microestrutura da liga Cu-11,8Al-0,6Be-0,5Nb-0,27Ni (% em peso), bem como a influência que deformações aplicadas, em temperaturas a partir de Ms, às ligas de composição nominal Cu-11,8Al-0,6Be-0,5Nb-0,27Ni, Cu-11,8Al-0,55Be-0,5Nb-0,27Ni e Cu-11,8Al-4Nb-2,16Ni-0,5Be, teriam nas deformações residuais. As ligas foram fundidas, homogeneizadas durante 12h a 850ºC e usinadas via eletroerosão à fio. Em seguida, os corpos de prova foram temperados em água a temperatura ambiente sendo posteriormente analisadas via microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, utilizando-se energia dispersiva de raios-x (EDS), análise calorimétrica diferencial de varredura (DSC) e difratometria de raios-X. Para as amostras cicladas termicamente, verificou-se que após 22 têmperas uma mudança significativa nas TPTF ocorre, não havendo a partir deste intervalo transformação reversa. A partir da 34ª têmpera, as TPTF permaneceram constantes em torno de 420ºC e as micrografias indicaram mudanças severas em suas microestruturas. Não obstante, não se verificou alteração na relação Cu/Al capaz de alterar as TPTF. As amostras contendo composição nominal de 0,4% e 0,2% de Be indicaram que as ligas estudadas são fortemente influenciadas pela presença do Be. Quando analisada por difratometria de raios-x, a amostra com 0,2Be indicou a presença das fases β e γ , quando submetida a tratamento de envelhecimento a 530ºC. Para a quantificação das deformações residuais, os corpos de prova foram submetidos aos ensaios de tração estática e de carregamento/descarregamento. As amostras submetidas a deformações próximas as de ruptura e com temperatura de ensaio próximo a Ms mostraram resultar em deformações residuais de maiores intensidades, enquanto quedeformações de pequena magnitude, com temperaturas acima de Af, mostraram não serem viáveis. A liga de composição nominal Cu-11,8Al-4Nb-2,16Ni-0,5Be, quando ensaiada sob tração, mostrou fragilidade excessiva mesmo após tratamento térmico de solubilização.