Tratamentos termoquímicos são processos utilizados pela indústria em componentes de sistemas mecânicos com o intuito de melhorar as suas propriedades superficiais, em especial o desempenho em desgaste. Esses sistemas são utilizados em conjunto com lubrificantes em máquinas e equipamentos dos mais variados tipos. Normalmente os lubrificantes mais usados em função do seu bom desempenho, são de base mineral. Entretanto, há vários estudos propondo o uso de lubrificantes de base vegetal mas pouco se conhece da interação da superfície com esses biofluidos. Sendo assim é importante se identificar como uma superfície tratada ou não, irá interagir com os diferentes tipos de lubrificantes. Dentro deste escopo, este trabalho se propõe a comparar a resposta tribológica de superfícies tratadas termoquimicamente ou não quando lubrificada com biofluidos e com óleos derivados de petróleo. O estudo foi realizado por meio do método \"ball-cratering test\". Como corpos de prova, foram utilizados pastilhas de aço AISI 4140 submetidas aos tratamentos termoquímicos de nitretação e nitrocementação e também sem tratamento além de partilhas de aço LN28 cementadas, como contracorpo foi utilizado uma esfera de aço AISI 52100 adquiridas comercialmente. Três tipos de óleos lubrificantes foram utilizados: óleo mineral, óleo de mamona e óleo de soja epoxidado. Com intuito de analisar os resultados obtidos nestes ensaios, foi calculado o volume desgastado de material nas amostras, e após a realização destes ensaios foi analisada a superfície dos corpos de prova em microscópio óptico, MEV e AFM. Foi medida também a molhabilidade dos lubrificantes nas superfícies estudadas. Os materiais submetidos a tratamento termoquímico apresentaram um melhor desempenho tribológico na maioria dos testes. Assim também, o óleo mineral, que apesar de possuir uma viscosidade inferior aos óleos vegetais utilizados, apresentou um melhor desempenho devido as propriedades inerentes a este tipo de lubrificante. / Thermochemical processes are used in the industry to improve the surface properties of the components of mechanical systems. In such systems lubrication are very important as well. Most common lubricants are mineral oil based but there are several studies analyzing performance of lubricants formulated from vegetable oils. However there are few studies about the interaction between surface and biofluids. It is important to know the behavior of the modified surface by thermochemical treatments interacting with different lubricants. In order to address this subject this study proposed to compare tribological behavior of surfaces modified by thermochemically and not modified when different lubricants are acting in the surface. Lubricants used were vegetable based (castor oil and epoxidized soybean oil) and mineral based (paraffinic oil). Tribological studies were performed by ball cratering test using samples from SAE 4140 submitted to nitriding and nitrocarburizing against AISI 52100 spheres. It was also tested samples from carburized LN 28 steel. Worn volume were calculated and characterization of the crater after test were made using SEM and AFM. Wetting was also measured for the different surface condition and lubricants. Results showed better performance of the modified surfaces using mineral oil as lubricant despite their lower viscosities.

Tratamentos termoquímicos são processos utilizados pela indústria em componentes de sistemas mecânicos com o intuito de melhorar as suas propriedades superficiais, em especial o desempenho em desgaste. Esses sistemas são utilizados em conjunto com lubrificantes em máquinas e equipamentos dos mais variados tipos. Normalmente os lubrificantes mais usados em função do seu bom desempenho, são de base mineral. Entretanto, há vários estudos propondo o uso de lubrificantes de base vegetal mas pouco se conhece da interação da superfície com esses biofluidos. Sendo assim é importante se identificar como uma superfície tratada ou não, irá interagir com os diferentes tipos de lubrificantes. Dentro deste escopo, este trabalho se propõe a comparar a resposta tribológica de superfícies tratadas termoquimicamente ou não quando lubrificada com biofluidos e com óleos derivados de petróleo. O estudo foi realizado por meio do método \"ball-cratering test\". Como corpos de prova, foram utilizados pastilhas de aço AISI 4140 submetidas aos tratamentos termoquímicos de nitretação e nitrocementação e também sem tratamento além de partilhas de aço LN28 cementadas, como contracorpo foi utilizado uma esfera de aço AISI 52100 adquiridas comercialmente. Três tipos de óleos lubrificantes foram utilizados: óleo mineral, óleo de mamona e óleo de soja epoxidado. Com intuito de analisar os resultados obtidos nestes ensaios, foi calculado o volume desgastado de material nas amostras, e após a realização destes ensaios foi analisada a superfície dos corpos de prova em microscópio óptico, MEV e AFM. Foi medida também a molhabilidade dos lubrificantes nas superfícies estudadas. Os materiais submetidos a tratamento termoquímico apresentaram um melhor desempenho tribológico na maioria dos testes. Assim também, o óleo mineral, que apesar de possuir uma viscosidade inferior aos óleos vegetais utilizados, apresentou um melhor desempenho devido as propriedades inerentes a este tipo de lubrificante. / Thermochemical processes are used in the industry to improve the surface properties of the components of mechanical systems. In such systems lubrication are very important as well. Most common lubricants are mineral oil based but there are several studies analyzing performance of lubricants formulated from vegetable oils. However there are few studies about the interaction between surface and biofluids. It is important to know the behavior of the modified surface by thermochemical treatments interacting with different lubricants. In order to address this subject this study proposed to compare tribological behavior of surfaces modified by thermochemically and not modified when different lubricants are acting in the surface. Lubricants used were vegetable based (castor oil and epoxidized soybean oil) and mineral based (paraffinic oil). Tribological studies were performed by ball cratering test using samples from SAE 4140 submitted to nitriding and nitrocarburizing against AISI 52100 spheres. It was also tested samples from carburized LN 28 steel. Worn volume were calculated and characterization of the crater after test were made using SEM and AFM. Wetting was also measured for the different surface condition and lubricants. Results showed better performance of the modified surfaces using mineral oil as lubricant despite their lower viscosities.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O objetivo deste trabalho é a caracterização mecânica e microestrutural por microscopia óptica e eletrônica, bem como testes de microdureza da liga Al-6063 após tratamentos termomecânicos. As ligas de Al-Mg recebem especial atenção devido a sua leveza, propriedades mecânicas e reciclabilidade. Tais ligas apresentam boas propriedades mecânicas quando submetidas a trabalhos mecânicos moderados, apresentando também boa resistência à corrosão. Para estudos de recristalização, foram empregados trabalhos a frio (30%, 60% e 90% de redução em área) na liga Al-6063, seguidos de tratamentos térmicos utilizando quatro temperaturas isotérmicas (423K, 523K, 623K e 723K) durante 1800, 3600, 5400 e 7200 segundos. As observações microestrutural e microanalise química foram realizadas em microscópio eletrônico de transmissão JEOL JEM 200C e 2010 combinado com a caracterização mecânica utilizando medidas de microdureza Vickers. A preparação das amostras seguiu a rotina usual de preparação metalográfica. Usualmente classificadas como termicamente não tratáveis, estas ligas obtém maior dureza através da deformação plástica A nucleação de novos grãos é uma característica não estável da microestrutura deformada, dependente do tamanho do subgrão, heterogeneidades presentes como potenciais sítios no estado deformado adjacente o sítios de alta desorientação. Os resultados obtidos indicam um efeito significativo das partículas de segunda fase durante a recristalização e como modificar os resultados da microestrutura utilizando estas partículas. Isto pode ser um crescimento preferencial nos estágios iniciais devido a rede local ou a seleção de certa orientação pelas partículas. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Le développement de matériaux d'ingénierie combinant ténacité et résistance à l'usure reste encore un défi. Dans le but de contribuer à ce domaine, cette thèse présente une étude de la carbonitruration des aciers 16NiCrMo13 et 23MnCrMo5. L'évolution cinétique des atmosphères à base d'hydrocarbures et d'ammoniac est étudiée numériquement, ainsi que le comportement local à l'équilibre et la cinétique de diffusion pour l'obtention de profils d'enrichissement des alliages traités. Les simulations sont confrontées à des mesures par chromatographie en phase gazeuse des produits de pyrolyse de l'acétylène et de décomposition de l'ammoniac, et aux réponses métallurgiques, par l'évaluation des profils de diffusion, des filiations de dureté et par l'identification des précipités formés par microscopie électronique en transmission. La dureté obtenue après trempe et traitement cryogénique évolue selon la racine carrée de la teneur en interstitiels en solution solide simulée à partir de la composition locale en utilisant des mesures des profils chimiques en carbone et en azote. Après revenu, les zones enrichies en azote montrent une tenue en dureté supérieure à celles obtenues avec la même teneur totale en carbone en solution, ce qui a été attribué après observation par microscopie électronique en transmission à une fine précipitation de nitrures de fer lors de cette dernière étape de traitement. Le bilan de matière des produits de pyrolyse montre que les principales espèces non détectées sont des radicaux fortement carbonés qui peuvent aussi donner lieu à la formation d'hydrocarbures polycycliques de haut poids moléculaire dans les zones froides du réacteur. À la pression atmosphérique et à basse pression l'établissement de conditions d'enrichissement en carbone à concentration constante est possible en utilisant de faibles pressions partielles d'acétylène dilué dans l'azote. La conversion atteinte par la pyrolyse de ce précurseur est pourtant importante à la température de traitement compte tenu du temps de séjour caractéristique du réacteur employé à la pression atmosphérique. La cinétique de décomposition de l'ammoniac étant beaucoup plus lente que celle des hydrocarbures légers, il a été possible de quantifier la vitesse de décomposition de cette espèce par unité de surface métallique exposée pendant la durée d'un traitement / The development of engineering materials combining both toughness and wear resistance is still a challenge. Aiming to contribute to this field of study, this thesis presents a study of the carbonitriding process of alloys 16NiCrMo13 and 23MnCrMo5. Kinetics of hydrocarbon- and ammonia-based atmospheres, as well as local equilibrium and diffusion kinetics for achieving the enrichment profiles, are studied by numerical simulation. These simulations are compared to chromatography measurements of gas phase pyrolysis products of acetylene and ammonia decomposition, and with metallurgical responses, where the comparison is made with evaluated diffusion profiles, hardness measurements and the identification of precipitates by transmission electron microscopy. Hardness after quench and cryogenic treatment depends on the square root of total solid solution interstitial content simulated by using local carbon and nitrogen compositions obtained experimentally. After tempering, the regions enriched in nitrogen show better hardness stability than those with same total carbon interstitial content, what was linked to a fine precipitation of iron nitrides observed by transmission electron microscopy. Mole balance of pyrolysis products show that the main non-detected species are high-carbon radicals, which may also lead to the formation of polycyclic aromatic hydrocarbons of high molecular weight at the reactor outlet. At both atmospheric and reduced pressures, constant concentration enrichment boundary conditions were established by using low partial pressures of acetylene diluted in nitrogen. Pyrolysis of this precursor attains high conversion rates at treatment conditions given the important residence time of the atmospheric pressure reactor. Ammonia decomposition kinetics being much slower than that of low molecular weight hydrocarbons, it was possible to identify the decomposition rate of this species over a metallic sample during a treatment