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By Stephanie L. Kaster, John G. Speer, Blake M. Whitley

Niobium-microalloying technology has been increasingly applied in a wide range of steel applications over the past half-century, to increase strength, control microstructure, enhance properties and enable a variety of applications. To achieve desired performance levels, thermomechanically processed microalloyed steels are widely supplied by the steel industry for high volume applications in hot-rolled plate, sheet and structural steels. However, in steel long products and forgings, the final properties are often generated by downstream users, after heat-treatment, surface hardening, forging or wire drawing. Two examples are presented highlighting advancements associated with Nb-microalloying, to enhance microstructures and properties developed during thermomechanical and/or downstream processing. In the first example, a 0.02 wt. pct. Nb addition was made to a medium-carbon bar steel intended for induction-hardening applications requiring fatigue and fracture resistance in bending and torsion. The Nb addition as well as thermomechanical bar processing led to beneficial refinement of both the pre-induction and post-induction microstructures. In the second example, a 0.01 wt. pct. Nb addition to a high-carbon wire rod was found to refine the pearlite colony size and interlamellar spacing, and increase the hardness.

Oct 1, 2019

By Luiz Alberto dos Santos, Rayander Martins Pimenta, Gláucia Domingues, Rafael Humberto Mota de Siqueira

Neste trabalho, amostras de NiTi com a composição de 50,9% at. Ni passaram por um tratamento superficial a laser Nd:YAG. O objetivo desde trabalho foi de modificar a superfície das amostras para comparar o parâmetro de rugosidade média (Ra) entre as amostras que sofreram interação do pulso do laser e a amostra que não passou pelo tratamento superficial a laser, já que para algumas aplicações biomédicas a superfície do material precisa ser rugosa. Para tanto, o laser foi utilizado em condições de velocidades de avanço diferentes. A amostra tratada com a menor velocidade de avanço laser, de 12,5 cm.s-1, apresentou uma maior rugosidade (Ra de 210 nm) devido ao maior tempo de contato do feixe com a superfície da amostra e, além disso, observou-se a formação de óxidos na superfície da amostra.

Oct 17, 2019

By Clarissa Hadad de Melo, Jean André François Dille, Rosa Maria Sales da Silveira, Rafaella Martins Ribeiro, Leonardo Sales Araujo, Luiz Henrique de Almeida, Alessandra Vieira Guimarães

Este trabalho tem por objetivo investigar o efeito do Y na precipitação da fase δ na superliga de níquel 718 e correlacionar a caracterização microestrutural com a precipitação/dissolução das fases, por análise térmica. As ligas A, B e C solubilizadas e superenvelhecidas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, com o auxílio de EDS para identificar as fases presentes nas ligas. A caracterização microestrutural foi corroborada com técnica de calorimetria diferencial de varredura. Resultados mostraram que a adição de Y influencia no tamanho de grão e consequentemente na fração de δ precipitada. A adição de Y modificou a cinética de precipitação de δ, que variou de acordo com o teor de ítrio adicionado.

Oct 13, 2019

By Ana Luiza Chaves de Oliveira

Com o avanço do conceito de sustentabilidade e as novas legislações ambientais, percebemos um crescente aumento da responsabilidade ambiental. As empresas cada vez mais investem em coletas seletivas, tratamento dos resíduos, etc., buscando minimizar os impactos ambientais, preservar os recursos naturais e assegurar a sustentabilidade. Tendo como objetivo apresentar uma solução integrada para a reciclagem e reaproveitamento dos resíduos refratários após o uso. Este trabalho propôs a produção de três classes de argamassas secas e úmidas através da utilização de reciclados. Foram realizadas quatro etapas (identificação visual das matérias-primas, cominuição, formulação/produção e acompanhamento durante a estocagem). Procurando avaliar o potencial dos reciclados o acompanhamento será realizado através da variação reológica e da determinação da força ligante após a fabricação e durante a estocagem (período de 12 meses). Os resultados evidenciaram que há potencial de reaproveitamento dos reciclados tanto na produção de argamassas secas e quanto úmidas sem que ocorra perda de suas propriedades reológicas, químicas e termo-mecânicas.

Aug 17, 2017

By Alexandre Aparecida Morais

No Lingotamento Contínuo de Planos (placas de aço) o número de corridas realizadas em um único distribuidor é um indicador de performance operacional de enorme relevância para a sustentabilidade do processo. Ligados ao desempenho deste indicador estão os resultados de índices como produtividade, redução de custos, segurança e qualidade. Buscando melhorar este indicador a ArcelorMittal Aços Planos América do Sul – Unidade Tubarão iniciou no final de 2012 um projeto multisetorial subdividido em vários subprojetos satélites para aumentar o número de corridas em um único distribuidor visando obter ganhos nos índices técnicos descritos anteriormente. A proposta de meta oriunda deste projeto visava aumentar em no mínimo 70% os valores médios de corridas em um único distribuidor no Lingotamento Contínuo de Placas, o que representaria ganhos superiores a 1,2 milhões de dólares por ano. Neste trabalho é apresentada a metodologia definida para o projeto com suas respectivas etapas, o resumo de alguns subprojetos de sustentação e os resultados que já foram atingidos.

Aug 16, 2017

By Lucia Vieira

Kelvin probe force microscopy (KPFM) can be used to monitor electrostatic charges on the surfaces of materials. In this paper, we describe the use of KPFM to evaluate the electrostatic effect induced by silver nanoparticles incorporated as clusters in diamond-like carbon (DLC) films, before and after scratching. The results are compared to those obtained for DLC films without silver nanoparticles. Raman spectroscopy was used to identify the DLC signature, and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was used to confirm the presence of silver in the film. The morphology of the DLC film containing silver was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The findings suggest that the incorporation of silver nanoparticles in amorphous materials could offer new options for electrostatic energy storage on the surfaces of these materials.

Jul 31, 2018

By Adriano Santos

O presente trabalho busca apresentar o desenvolvimento, as diferenças e os resultados dos testes de flotação em bancada em circuito fechado (locked cycle test - LCT), desenvolvidos para avaliar o circuito industrial do projeto Morro do Pilar da Manabi que foi projetado para processar um itabirito com 30% de teor de ferro. Para buscar a máxima eficiência na recuperação de ferro a rota de processo desenvolvida prevê a flotação em duas estreitas faixas de tamanho: a faixa -0,15+0,044mm será processada em células mecânicas e a fração -0,044mm em colunas de flotação. Por se tratar de um minério de baixo teor, houve a necessidade de desenvolver um teste de bancada, preciso e robusto, para avaliar o desempenho do itabirito no circuito industrial projetado, composto por etapas de flotação rougher, cleaner, recleaner e scavenger. O teste em circuito fechado desenvolvido apresentou excelentes resultados, coerentes com o desempenho de testes piloto contínuos feitos com o mesmo itabirito pobre.

Aug 2, 2018

By Marcus Francisco Gonçalves Mesquita

As mudanças no plano estratégico de uma organização reverberam por todos os seus setores, gerando demandas de alinhamento estratégico. Entre estes setores estão os de planejamento e programação da manutenção. O presente estudo de caso descreve uma iniciativa de alinhamento estratégico realizada pela equipe de planejamento de manutenção da unidade Germano da Samarco Mineração S/A, uma empresa de mineração, localizada no estado de Minas Gerais. A partir de uma revisão na estratégia corporativa foram derivados a missão, visão e valores da equipe. Esses por sua vez, serviram de base para uma revisão dos processos de trabalho e para a definição de ações de melhoria. Por fim foram estabelecidos indicadores para mensurar a realização da visão. Os resultados apresentados por esses indicadores comprovam que as equipes de planejamento podem obter e demonstrar resultados significativos através de técnicas elementares de planejamento estratégico.

Aug 16, 2017

By Caruline de Souza Carvalho Machado

Tensões residuais podem ser muito prejudiciais ao desempenho de um componente, tornando sua quantificação e avaliação extremamente uteis. A difração de raios-X é um método de análise não destrutivo que permite avaliar as tensões sem comprometer o material. Neste trabalho, tiras de aço duplex UNS S32304 com 1,8mm de espessura foram cortadas nas dimensões 36x72mm e soldadas de modo autógeno através do processo TIG. Produziram-se dois tipos de amostras variando-se o gás de proteção a saber: mistura de argônio 98% e nitrogênio 2% e argônio 99.995%. Utilizou-se um difratômetro com geometria Bragg-Brentano, fonte de radiação CuKa ( = 1,5419Å). A técnica sen2 ? foi empregada para determinar a tensão residual da fase austenita no ângulo 2?=146.22°. Os resultados mostram um estado de tensões residuais trativo nas proximidades da zona fundida, chegando a um estado compressivo em regiões distantes. A análise comparativa dos perfis de tensão residual revela que a amostra soldada apenas com argônio apresenta menor tensão residual trativa na zona fundida.

Aug 8, 2018

By João Vinícius de Souza Vares

O presente trabalho apresenta um estudo acerca da trefilabilidade de arames de aço semelhante ao SAE 1045, que são destinados ao atendimento da demanda do setor agropecuário. O trabalho envolveu a análise da produção dos arames a partir de matéria-prima advinda de aciaria elétrica, além das condições dos processos de conformação. O processo de trefilação foi mantido invariável, com as mesmas condições e parâmetros de reduções e lubrificação. Verificou-se a viabilidade de trefilação de ambos os materiais e a influência da maior fração volumétrica de perlita, através de análises conjugadas de propriedades mecânicas e condições microestruturais, resultando em valores mais elevados de resistência mecânica e menores valores de alongamento para os arames.

Oct 30, 2017

By Tainan Ferreira Muniz

Visando atender à demanda de materiais de engenharia que apresentem elevada resistência ao desgaste sem prejudicar sua ductilidade, o presente artigo objetivou avaliar a influência dos tempos de cementação em meio sólido nas propriedades mecânicas de um aço baixo carbono submetido ao tratamento. Adotou-se diferentes tempos de estágio, a saber 6h, 11h e 24h, fixando-se a temperatura a 900ºC. Além disso, a fim de verificar a validade dos experimentos e compará-los às previsões teóricas, estimou-se, pela Lei de Fick, a profundidade da camada cementada. Métodos mais práticos, como a elaboração de perfis de dureza e a análise de microestruturas, reafirmaram as previsões e indicaram que a profundidade da camada cementada aumenta com o tempo de exposição das amostras à atmosfera adequada.

Oct 30, 2017

By Saulo Brinco Diniz

O alumínio e suas ligas por apresentarem uma série de vantagens, são largamente utilizados em diversas aplicações. O que mais reduz o campo de sua aplicação é sua baixa resistência mecânica, porém esta pode ser modificada através da adição de determinados elementos de liga e de processamentos termomecânicos adequados. Este trabalho teve como objetivo estudar a evolução microestrutural de uma liga de alumínio 7475-T7351 processada por laminação cruzada, e posteriormente submetida ao tratamento térmico de recozimento a 500ºC para recristalização, com tempos de encharque de 15, 30, 60 e 120 minutos. De acordo com os resultados apresentados, pode-se observar que a completa recristalização ocorreu entre os tempos de 30 a 60 minutos de encharque no tratamento térmico.

Oct 30, 2017

By Caroline Almeida Santos Fraga

Aços com elevada qualidade microestrutural cada vez mais são requeridos pela indústria, devido as suas propriedades mecânicas e metalúrgicas superiores. O conceito de qualidade microestrutural está relacionado à presença de inclusões não metálicas. Para atingir uma limpeza inclusionária efetiva é importante o conhecimento de como cada etapa do processo influencia no comportamento inclusionário. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é caracterizar as inclusões no processo de lingotamento contínuo, bem como estudar os efeitos de algumas variáveis do processo sobre as mesmas. Amostras de aço alto carbono foram retiradas no distribuidor do lingotamento contínuo em uma planta siderúrgica e foram submetidas à análise via MEV/EDS automatizado e medições de oxigênio total. O posicionamento da composição química das inclusões varridas em diagramas ternários remetidas às análises de morfologia e a correlação do nível inclusionário com parâmetros do processo e escórias, possibilitou entender o comportamento das inclusões. Como resultado parcial é observado a transferência de elementos da escória para as inclusões por intermédio do banho, por exemplo, devido à geração de espinélios ao final do processo. Percebe-se também que, além do efeito da diminuição da temperatura na geração de novas inclusões, alguma reoxidação deve ser considerada. O resultado esperado é obter maior conhecimento do processo, contribuindo no desenvolvimento de aços especiais.

Aug 8, 2018

By Luiz Augusto Ferreira de Campos Viana

O processamento de aços ARBL (Alta Resistência Baixa Liga) para fabricação de bens de capital de dimensões avantajadas pode sobrecarregar máquinas operatrizes de indústrias do setor metal-mecânico. Uma rota alternativa para processamento deste material é a conformação do mesmo a temperaturas elevadas (processamento "a morno"), para redução de seu limite de escoamento e consequente diminuição do esforço nos equipamentos. Entretanto as propriedades mecânicas destes materiais devem ser mantidas após seu retorno à temperatura ambiente. Neste trabalho um aço ARBL temperado e revenido foi submetido a 1, 3, 5, 7 e 9 ciclos térmicos, com a soma do tempo de todos os ciclos térmicos igual a 10 horas e temperatura de 580°C. Em seguida ensaios mecânicos de tração, impacto em corpos de prova Charpy-V e dureza Vickers foram executados. A caracterização microestrutural e análises fratográficas dos corpos de prova de tração e impacto foram realizadas por meio de microscópio eletrônico de varredura (MEV). A análise microestrutural revelou o coalescimento de partículas de cementita em todas as amostras. A resistência mecânica dos corpos de prova submetidos a 1, 3, 7 e 9 ciclos caiu. A energia absorvida no ensaio de impacto aumentou para estas amostras. O corpo de prova submetido a 5 ciclos térmicos apresentou endurecimento secundário. A fratografia de todos os corpos de prova ensaiados a tração revelaram fratura dúctil. O mesmo ocorreu para os corpos de prova submetidos ao ensaio de impacto, exceto para os corpos de prova submetidos a 5 ciclos térmicos. Em nenhum dos casos ocorreu descaracterização do material com quedas nos limites de resistência a valores inferiores aos especificados pelo fabricante.

Aug 16, 2017

By Beatriz Fausta Gandra

A preservação do refratário do cadinho é fator determinante para o prolongamento da vida útil de altos-fornos. Assim, o presente estudo teve por objetivo avaliar o efeito da variação da composição química do gusa (silício, manganês e enxofre) sobre o bloco de carbono do cadinho, com foco na obtenção de informações que permitiram inferir sobre a viscosidade e a tensão superficial do gusa. Isto foi realizado por meio de análises via microscopia de aquecimento e ensaios para determinar a penetração de gusa em bloco de carbono a altas temperaturas. Os resultados indicaram a tendência de elevação do ângulo de contato entre o gusa e o bloco de carbono a partir do aumento do silício e do enxofre no gusa. Por outro lado, verificou-se que o ângulo de contato reduz com o aumento do manganês no gusa. Dessa forma, o gusa contendo maiores teores de silício e enxofre penetrou de forma menos significativa no bloco de carbono, enquanto que o gusa com altos teores de manganês penetrou de forma mais intensa no bloco de carbono. Esses resultados permitem estabelecer faixas de controle da composição química do gusa, em consonância com as necessidades de preservação dos altos-fornos e de sua estabilidade operacional.

Oct 30, 2017

By John Malcolm Gray

Interest in X-80 linepipe steels emerged in the early 1980’s and it was first used in 1985 by Ruhr Gas [1]. The early steels were extensions of conventional Nb-V or Nb-Mo microalloyed X-70 steels but other alloying concepts emerged based on Nb-Mo-B alloying (NKSTAF [2] and ULCB [3]). The latter had acicular ferrite/bainitic microstructures and carbon contents below 0.05 percent. In parallel renewed interest developed in ultra low carbon (0.02 percent) higher niobium steels which had first been studied in 1962 [4]. Such steels exhibited excellent notch toughness when processed with high finish rolling temperatures (>950°C) which made them suitable for processing on weak, older rolling mills. With time such steels, designated “High Temperature Processed”, or HTP steels, were further optimized and produced in modern, very strong rolling mills due to their superior economy compared with traditional vanadium and molybdenum containing steels. The chronology of the HTP development is presented in the present paper. Full scale demonstration heats of a 0.06 percent carbon 0.10 percent niobium steel were produced by Bofors Steel Plant in 1972 and were converted from slabs to plates by nine different steel mills [5-7]. Commercial application in API Grade X-70 first occurred in Canada in 1974 [8,9] but the concept was only used sporadically after that until 1998 when it was applied for the API Grade X-70 Sour Service Cantarell Project [10] in Mexico. Soon thereafter, the El Paso Cheyenne Plains Project used a 0.05%C 0.095%Nb 0.27%Cr variant of the HTP steel [10-12]. Nowadays the HTP concept is being utilized for construction of approximately 6000 km of 48” OD x 18.4 mm X-80 per year in China. The metallurgical principles and history of the development are presented in details in this paper.

Aug 7, 2018

By Carlos André Ruy Carneiro

Em virtude da necessidade de produção de aços cada vez mais restritivos com relação às faixas de composição química, torna-se necessário o desenvolvimento contínuo de novas ferramentas para o controle do processo de fabricação do aço via aciaria à oxigênio. Neste cenário, propôs-se o desenvolvimento de um modelo de controle dinâmico para os Convertedores LD da Aciaria 1 da Usiminas - Usina de Ipatinga, utilizando o resultado da análise dos gases de exaustão, em conjunto com ferramentas matemáticas de ajuste e análise de dados. Neste trabalho é apresentado o modelo de previsão de carbono construído a partir das curvas das análises dos gases, das quais foram obtidos matematicamente os pontos de interesse: análises instantâneas, a interseção das curvas do CO e do CO2 e o ponto máximo da curva do CO2. O modelo foi desenvolvido utilizando redes neurais e validado utilizando dados históricos do processo.

Jul 29, 2018

By Alexandre de Aparecida Morais

No processo de lingotamento contínuo a secagem e o pré-aquecimento do refratário do distribuidor são de fundamental importância. Estes são realizados visando: reduzir a perda de calor do aço líquido, reduzir as bolhas nas primeiras placas, evitar respingos de aço (reações) ocasionados pela umidade e prevenir a degradação refratário por choque térmico. Para aços planos, os sistemas para promover a secagem e pré-aquecimento podem ser do tipo a "quente" (mais usual) ou a "frio". É denominado "partida a quente" quando se realiza a secagem e o pré-aquecimento; e de “partida a frio”, quando apenas a secagem é realizada. Têm-se como características distintas entre os processos: - A Quente: maior consumo de gás; forte degradação do refratário; temperatura de trabalho do distribuidor mais elevada, deteriorando as condições do ambiente; - A Frio: menor consumo de gás; redução da degradação do refratário; no entanto, exige um controle rigoroso da curva de secagem, o que implica maior investimento inicial no equipamento de secagem. Em 2002, após uma análise de viabilidades a ArcelorMittal Tubarão implementou o sistema de frio. Este artigo mostra a evolução deste sistema após a sua implementação, analisando a correlação com defeitos, a implementação de melhorias e os ganhos obtidos.

Jul 30, 2018

By Vantuil Manoel Thebas

A automatização do laminador Machine duo reversível de 8 toneladas passa pela determinação da força de laminação em seus cilindros durante processo de deformação da chapa metálica não ferrosa, o que se faz pela medição direta da força nos cilindros do laminador através de um sensor de força ou pelo uso de modelos matemáticos aplicados ao processo de laminação das ligas metálicas. O presente trabalho tem por objetivo o estudo dos modelos de Orowan, Ekelund e Bland & Ford aplicados à predição da carga de laminação de ligas metálicas não ferrosas. Amostras em barras chatas extrudadas com 6,35 mm (14/') de espessura da liga de Alumínio 6063-T5, com 300 mm de comprimento e 50,8 mm (2’) de largura, foram laminadas. Suas dimensões finais foram obtidas por uma escala de medição e paquímetro universal, sendo os dados tratados por rotinas computacionais especificamente desenvolvidas para a implementação dos modelos matemáticos citados. Os resultados deram conta de que a implementação dos modelos de Orowan, Ekelund e Bland & Ford através de rotinas computacionais podem ser muito úteis na predição da carga de laminação de ligas metálicas não ferrosas.

Aug 8, 2018

By Geraldo Lúcio de Faria

Amostras de aço baixo carbono (aço ABNT 1015) foram submetidas a tratamentos termoquímicos de cementação sólida fazendo-se uso de duas fontes distintas de carbono. Amostras do aço foram empacotadas em uma mistura de pós constituída pela fonte de carbono e cal hidratada e tratadas a 1000oC por 8 horas. As fontes avaliadas foram um tipo de carvão vegetal e uma remessa de coque de baixa qualidade metalúrgica. Realizados os tratamentos termoquímicos, as amostras cementadas foram devidamente caracterizadas por microscopia óptica e pela aplicação de ensaios de microdureza Vicker. Duas amostras cementadas foram, na sequência, submetidas a tratamentos térmicos de têmpera em água fazendo-se uso de duas temperaturas de austenitização (860ºC e 920ºC) e também foram caracterizadas. Observou-se que no processo de cementação sólida, a peça cementada com carvão vegetal apresentou melhores resultados do que a cementada com coque de baixa qualidade. Com carvão vegetal, a camada cementada se mostrou mais espessa e homogênea em todo o perímetro das amostras. A amostra cementada com o coque de baixa qualidade apresentou, além da menor espessura de camada cementada, heterogeneidades grosseiras no perímetro da peça.

Oct 30, 2017