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By Renan Oss Giacomelli

The adhesion of multifunctional coatings on soft substrates is of paramount importance in the tribological behavior of this important class of surface treatment. In particular, scratch and indentation tests have been extensively used in order to assess this property. In this paper, the adhesion of a-C:H diamond-like carbon films deposited on nitrided low carbon steel was evaluated by indentation and scratch tests. The coatings were produced by PECVD onto 1020 steel substrates with two different surface finishing: ground (Sq = 0.184 µm) and polished (Sq = 0.002 µm). Indentation tests using a Rockwell diamond indenter were conducted and the adhesion evaluated by measuring the spalling region on images obtained by using optical microscopy. The analysis of the spalling regions produced semi-quantitative results, eliminating the subjective qualitative analysis proposed by the standard method VDI 3198. In addition, scratch tests were performed using the same indenter and a comparison between the two techniques was established.

Jul 31, 2018

By Wagner Duarte Flores

A demanda por tubos de aço com rigorosos requisitos de propriedades mecânicas tem crescido devido à exploração de reservas de petróleo e gás natural em regiões remotas e em ambientes hostis. Um grande desafio para as siderúrgicas é prever as alterações de propriedades mecânicas que ocorrem durante a conformação chapa/tubo, associadas ao encruamento e ao efeito Bauschinger, visando atender às especificações no tubo. Nesse estudo, foi avaliado o efeito da conformação chapa/tubo nas propriedades mecânicas do aço API X60 (TMCP). Para tal, foram realizados ensaios de tração, de impacto Charpy e de CTOD, em amostras de chapa e de tubo, e análise metalográfica, além de simulação do efeito Bauschinger por meio de ensaio cíclico compressão-tração. Os resultados dos ensaios de tração, tanto com os corpos de prova plate type quanto com round bar, apresentaram aumento da tensão limite de escoamento e redução da ductilidade, devido ao encruamento. Nos corpos de prova que sofreram aplainamento, esse aumento foi menos pronunciado, justificado pela ocorrência do efeito Bauschinger. A simulação do efeito Bauschinger confirmou a indicação de queda do limite de escoamento devido ao ciclo reverso de deformação. A tenacidade não foi fortemente afetada após a conformação do tubo.

Aug 16, 2017

By Priscila Graziela Melo Martins

O tamanho de grão austenítico é um parâmetro que influencia o desempenho de tratamentos térmicos em aços, assim como suas propriedades. Neste contexto, este trabalho investigou o uso de um reativo para ataque por imersão (240ml de água destilada, 2ml de HCl, 2g de ácido pícrico e 5 gotas de detergente neutro) para avaliar a influência da temperatura e do tempo de austenitização sobre o tamanho de grão austenítico de um aço ABNT1045 austenitizado nas temperaturas de 860ºC, 950ºC e 1100ºC por intervalos de tempo de 40, 90 e 180 minutos. As amostras austenitizadas foram temperadas em água, metalograficamente preparadas e atacadas com o reativo proposto com o objetivo de se revelar os antigos contornos de grãos austeníticos. Os tamanhos de grãos foram medidos com a utilização do software UMIAS de forma a possibilitar a determinação de distribuições estatísticas com quinhentas medidas para cada condição de tratamento. As amostras foram novamente preparadas e então atacadas com Nital 2%, sendo possível avaliar a influência do tamanho de grão austenítico sobre a morfologia da martensita. Pôde-se observar que, para o aço ABNT1045, a influência da temperatura de austenitização sobre o tamanho de grão austenítico é muito evidente e mais significativa do que a do tempo. Os valores de tamanho de grão se mostraram exponencialmente dependentes da temperatura, de forma que quanto maior o tamanho de grão austenítico, mais grosseira é a estrutura martensítica e menor é a dureza do material após a têmpera em água.

Aug 7, 2018

By Leandro de Arruda Santos

O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento mecânico sob flexão de um instrumento endodôntico constituído de Ni-Ti M-Wire e comparar suas respostas com aquelas obtidas de um instrumento de Ni-Ti superelástico convencional com a mesma geometria, utilizando-se simulação por elementos finitos. Um instrumento ProTaper Universal F1 foi selecionado para este estudo. O modelo geométrico para a simulação numérica foi gerado através de micro-tomografia computadorizada e os dados para os modelos constitutivos foram obtidos por meio de ensaios de tração realizados em laboratório. A simulação numérica foi realizada em ABAQUS, com condições de contorno baseadas na especificação ISO 3630-1. Os resultados mostram que instrumentos de Ni-Ti M-Wire apresentam maior flexibilidade e menores valores de tensão quando submetidos à flexão, o que indica que estes instrumentos são mais resistentes à fadiga por flexão.

Aug 8, 2018

By Masakazu Iida

In this article, technologies of unburned Al2O3-MgO (UAM) refractories are demonstrated in terms of microstructure evolution. During operation, Mg2+ diffuses from MgO to Al2O3 through the liquid phase to form spinel (MgAl2O4) network. Molten slag tends to penetrate along the voids in the spinel network structure and spinel dissolves in the penetrated slag. Therefore, maintaining a high degree of spinel saturation in the penetrated molten slag is important. In order to achieve the condition described above, suppression of overall mass transfer through penetrated slag is effective. This is achievable by evolution of complicated spinel network structure with small pore diameter, which increases the flow resistance of molten slag. Thus, optimization of refractory composition and fabricating conditions, with the aim of creating on improved spinel network, is essential. The effectiveness of spinel network improvement was validated by commercial applications. According to the investigation of UAM brick after use, further densification due to heating under restrained conditions was recognized. Hence, it was concluded that the evolution of the spinel network structure in UAM refractories is essential technology needed to improve durability.

Oct 30, 2017

By Lucas Breder Teixeira

Vasos metalúrgicos podem ser revestidos com linhas de tijolos refratários, com ou sem argamassa. Devido ao grande número de interfaces entre os tijolos, o sub-sistema tijolo/junta impõe dificuldades computacionais ao projeto da montagem. Buscando comparar a influência do projeto refratário nas tensões presentes na estrutura, um revestimento com juntas secas foi modelado utilizando um material homogêneo equivalente. As propriedades termo-mecânicas deste material equivalente foram determinadas usando o método de Homogeneização Periódica e dependem tanto da temperatura quanto do estado da junta (aberta ou fechada, nas duas direções). Este modelo foi usado para simular uma Panela de Aço através do Método dos Elementos Finitos (MEF) com o intuito de demonstrar a influência dos seguintes parâmetros: presença ou ausência de juntas; espessura da junta e projeto refratário. O trabalho pretende auxiliar o desenvolvimento de projetos refratários e fornecer melhores estimativas da aplicabilidade de uma dada configuração.

Oct 30, 2017

By Kássio Nogueira Cançado

Para resfriar as barras de aço após o processo de lingotamento contínuo, são utilizadas estruturas chamadas de bolsas de aciaria onde as barras são armazenadas, empilhadas em conjuntos de XX até YY barras. Essas bolsas tem por finalidade permitir o resfriamento lento das barras e assim melhorar a qualidade metalúrgica do material. O estudo feito teve como objetivo criar uma ferramenta computacional capaz de simular o perfil de resfriamento dessas barras, ajudando na tomada de decisão no ambiente industrial. O modelo desenvolvido permite a simulação de varias situações de carregamento, várias dimensões e tipos de barras. Os resultados obtidos foram validados numericamente com o modelo desenvolvido por SILVA [1] que já estava validado com testes experimentais. O erro relativo ao modelo existente foi de aproximadamente 2% o que valida os resultados e a deixa a ferramenta apta a ser utilizada no ambiente industrial. O modelo permitiu um melhor planejamento da produção, representando um potencial de ganho de 12 horas em 72 horas de produção.

Aug 17, 2017

By Leandro de Arruda Santos

O objetivo deste trabalho é contribuir no desenvolvimento de novas soluções para a terapia endodôntica através do uso da análise por elementos finitos para avaliar o comportamento mecânico de instrumentos endodônticos. Primeiramente comparou-se os resultados de testes de flexão e torção com simulações realizadas sob as mesmas condições para validação. Uma vez validada a metodologia, pôde-se avaliar o comportamento de uma lima de NiTi CM em comparação a outras duas de aço inoxidável e NiTi superelástico com mesma geometria. As geometrias de dois instrumentos endodônticos comercialmente disponíveis foram submetidas a microtomografia computadorizada para a construção de modelos 3D. A malha de elementos finitos em ABAQUS e as condições de contorno foram baseadas em ensaios experimentais de flexão e torção de limas. Os modelos constitutivos foram obtidos a partir de curvas tensão-deformação em fios de NiTi superelástco, NiTi CM e aço inoxidável. Os resultados mostraram uma boa concordância entre resultados experimentais e simulados. O instrumento de NiTi CM apresentou-se como o mais flexível em comparação aos instrumentos de NiTi superelástico e aço inoxidável.

Aug 16, 2017

By Thokozani Lehae Hanes Malinga

O complexo Minas-Rio da Anglo American iniciou suas operações em agosto de 2014. A usina de tratamento produziu, em 2016, cerca de 15,5 milhões de toneladas secas de concentrado. O minério, explorado no município de Conceição do Mato Dentro (MG), passa pelas etapas de cominuição, classificação, concentração e separação sólido-líquido antes de ser bombeado por 529 km até o município de São João da Barra (RJ), onde é filtrado, estocado e embarcado para exportação. A lama e o rejeito da flotação são enviados para um espessador de 90 metros de diâmetro. Testes de sedimentação em bancada mostraram o efeito positivo da sedimentação dessa mistura de lamas e rejeito. A lama, composta predominantemente por partículas finas de hematita e argilo minerais, se adere a ao quartzo do rejeito, que possui maior diâmetro. Apesar dessa mistura aumentar a velocidade de sedimentação, ela propicia a formação de uma espuma com elevada estabilidade, devido a presença de finos da deslamagem e espumante da flotação. Foram feitos testes de bancada objetivando-se avaliar o efeito da retirada do rejeito da alimentação do espessador. A partir dos resultados foram traçados cenários com diferentes participações desse material e suas implicações no processo de sedimentação foram estimados.

Oct 30, 2017

By Marcos Meyer

A pelotização é um processo de aglomeração com objetivo de agregar valor aos finos de minérios de ferro (pellet feed). A partir de 2010, a mina de Brucutu situada no Quadrilátero Ferriferro (QF) passa a ser a maior fornecedora de matéria prima para as plantas de Tubarão / Vitória-ES. O estudo avaliou a performance industrial de duas misturas com alta participação de minério de Brucutu, acima do padrão utilizado na usina de pelotização. Os minérios compostos nas misturas foram caracterizados por análise química, física, mineralógica e microestrutural. O desempenho operacional mostrou superior à mistura padrão utilizada para a produção de pelotas para redução direta, permanecendo com os parâmetros de qualidade consoantes com as especificações do produto final. O conhecimento das características geometalúrgicas destas misturas com minério de Brucutu em maior escala foi de suma importância para adequar o processo e custo das principais operações unitárias da planta envolvida (moagem e forno).

Aug 1, 2018

By Alei Leite Alcantara Domingues

A microscopia óptica é uma ferramenta importante para o entendimento dos processos envolvidos na produção do minério de ferro e seus aglomerados. Nos laboratórios em que esse tipo de análise é feita, tem-se geralmente um microscópio de luz refletida e um operador treinado que leva diversas horas para concluir uma única amostra. Nesse trabalho serão mostrados exemplos de resultados de minérios de ferro, sínter e pelotas obtidos em um sistema de microscopia óptica automática com análise de imagens. No estudo do minério de ferro foram determinados a composição mineralógica quantitativa, morfologia das partículas e tamanho dos cristais. Na microscopia de sínter foram determinados a quantificação de fases, porosidade, textura, recristalização de hematita e morfologia das ferritas. Nas pelotas produzidas com minério de ferro foram feitas análises de quantificação de fases, distribuição e quantificação dos poros e evolução microestrutural dos grãos. A implantação de um sistema de microscopia óptica automática com análise de imagens permite que análises sejam feitas em menor tempo, com maior reprodutibilidade possibilitando que a técnica seja implantada em áreas de produção que exijam respostas mais rápidas.

Oct 30, 2017

By Priscilla Danielle de Oliveira Lopes Costa

Na indústria aeronáutica, fadiga é um dos processos mais importantes quando se considera o dano e a falha das estruturas de uma aeronave. Adicionalmente, os materiais compósitos apresentam altas resistência e rigidez específicas. No entanto, os mecanismos de dano de um material compósito são complexos. Como consequência, o objetivo deste trabalho é identificar as propriedades à fadiga de materiais compósitos de fibras de carbono e resina epóxi, com configuração de lâminas 0°/90°/±45º e caracterizar os mecanismos de dano quando estes são submetidos à fadiga. Para tanto, nos corpos de prova foram realizados ensaios de fadiga em uma máquina universal de ensaios MTS, em controle por tensão com frequência de 10 Hz com carregamentos máximos de 6000, 5000, 4000 e 3000 N e R = 0,1 (tração-tração). O compósito em estudo demonstrou boa resistência à fadiga por controle de tensão, a vida infinita é de aproximadamente 48,5% da resistência à tração. O número de ciclos a fadiga depende da amplitude de tensão, assim como da tensão média, sendo que quanto menor a carga aplicada menor a amplitude de tensão (e a tensão média) e maior o número de ciclos a fratura. A fractografia após os ensaios caracterizou os mecanismos de dano durante o processo de fadiga, sendo que fratura na matriz, fratura das fibras e descolamento fibra/matriz são os mecanismos de falha dominantes durante a fadiga, através de análise por microscopia eletrônica de varredura.

Aug 7, 2018

By Ângelo Siqueira da Silva

Este trabalho teve por objetivo avaliar o potencial gratifizante de adições de alumínio, em conjunto com inoculante a base de silício, diretamente no fundo do basquete antes do basculamento da panela de metal líquido no basquete da máquina centrífuga, a fim de produzir tubos centrifugados de ferro fundido nodular de matriz majoritariamente ferrítica. Amostras extraídas da ponta e cabeça dos tubos, sem e com distintas adições de alumínio, foram submetidas a tratamentos de recozimento (1050, 1000 e 900ºC), a fim de serem analisadas por meio de análise microestrutural e dureza Brinell. De acordo com os resultados obtidos a incorporação de alumínio ao ferro fundido foi mais efetiva para a incorporação de 1,7% de Al no ferro fundido, permitindo obter um ferro fundido nodular de composição ligeiramente hipereutética, com adequada grafitização e matriz 100% ferrítica, mesmo nas condições testadas com menor temperatura de encharque (900ºC) no recozimento, e com dureza dentro das especificações para a aplicação.

Aug 16, 2017

By Brunno Spinelli Pimentel

Ambientes contendo H2S e CO2 impõem condições severas a componentes fabricados em aços, já que estes podem sofrer corrosão com perda de propriedades mecânicas e falha das instalações. Uma preocupação é a quantificação dos fenômenos envolvendo difusão do hidrogênio atômico, o qual (seja pelo gás H2 em interfaces ou pela interação com ligações atômicas ou discordâncias) pode causar redução nas energias superficiais de fraturamento prejudicando ductilidade e tenacidade. Neste cenário, este trabalho investiga a fragilização por hidrogênio em um aço microligado API 5L X65 sour obtido de um tubo de diâmetro externo 32” e espessura de parede 20,6 mm fabricado pelo processo UOE. Amostras longitudinais e transversais de tração (ASTM E8/E8M) foram extraídas e imersas em solução saturada com H2S. O eletrólito empregado foi a solução A (ácido acético contendo cloreto de sódio) da norma NACE TM0284-2011, fazendo-se purga com N2 e injeções de H2S. Os tempos de imersão foram de 0, 96 e 360 horas, sendo os ensaios de tração realizados após doze dias do término da imersão. Os resultados não revelaram efeito estatisticamente relevante na resistência mecânica, na evolução tensão-deformação e tampouco no módulo de tenacidade. Entretanto, foi observado maior espalhamento dos resultados advindos de amostras submetidas a H2S. Esse comportamento sugere que o hidrogênio influenciou no micromecanismo local de fraturamento, mas com inexpressivo comprometimento das propriedades monotônicas macroscópicas. Tal desempenho pode ser fruto da microestrutura com grãos refinados e do baixo nível de inclusões encontrado, indicando poucos e uniformes sítios de ancoramento de hidrogênio irreversível.

Aug 8, 2018

By Angel Rafael Arce Chilque

Um estudo visando à caracterização metalográfica e metalúrgica foi realizado em um aço ARBL (alta resistência e baixa liga) tipo X80, soldado com o processo arame tubular (FCAW) robotizado, com três diferentes níveis de energia de soldagem. Para tal foram utilizadas técnicas de metalografia óptica e microdureza Vickers (Hv). Foram depositados cordões de solda em forma de camadas sobre chapas do aço X80, variando a energia de soldagem e sem pré-aquecimento, no estado como soldado. Os resultados mostram que a técnica de sobreposição utilizada, com baixa e média energia de soldagem, não foi suficientemente adequada para melhorar as propriedades metalúrgicas dos cordões depositados anteriormente, inclusive da ZTA do metal de base.Os cordões depositados com alta energia de soldagem promoveram crescimento do tamanho de grão da GGZTA do aço X80 com a consequente diminuição da resistência ao impacto.Este trabalho da subsídios para uma melhor compreensão das soldas multipasses.

Aug 16, 2017

By Otávio da Fonseca Martins Gomes, Renata Hiraga de Vasconcellos Cruz

Maghemite is a mineral formed from magnetite oxidation at low temperatures, an intermediate term of the magnetite-hematite series. Maghemite could be misidentified as magnetite by X-ray diffraction, and/or as hematite by spot chemical analysis. Nevertheless, non-stoichiometric magnetite was detected and quantified in samples of Brazilian soils and iron ores by the Rietveld method refinement of its structure. The results were confirmed by optical microscopy and Raman spectroscopy, thus validating the method. X-ray diffraction with the refinement of the isomorphic substitution of Fe2+ by Fe3+ along the magnetite-maghemite solid solution could help to suitably characterize maghemite in iron ores.

Oct 3, 2019

By Paula Rodrigues Caumo

A tecnologia da fabricação de aços, nas últimas décadas, apresentou grandes avanços, os quais resultaram em melhorias da qualidade, principalmente no que se refere à remoção de inclusões. As inclusões podem ser responsáveis por prejudicar as propriedades mecânicas por meio da geração de trincas ou fraturas entre outros defeitos. O distribuidor do lingotamento contínuo também pode atuar na remoção destas partículas. A eficácia desta função do distribuidor demanda o conhecimento das características do escoamento do aço líquido de modo que se possa propor modificações na configuração do distribuidor. Esse conhecimento pode ser obtido mediante a utilização de modelos físicos para simular os fenômenos envolvidos. O objetivo deste trabalho é, a partir de um distribuidor com jato aberto, construído em acrílico e em escala 1:1, verificar o percentual de inclusões passantes pelo veio com ou sem a presença de bolhas. O trabalho foi executado com e sem tubo longo, sendo o tubo longo empregado para prevenir o arraste de ar para o interior do modelo. Os resultados foram obtidos por meio do ensaio de remoção de inclusões com o auxílio do ensaio de distribuição de tempos de residência. As variáveis utilizadas neste estudo são: presença bolhas e velocidade de lingotamento.

Aug 16, 2017

By Melina Gamis da Silva

Em um trabalho anterior [1], as temperaturas de processamento aplicadas na laminação de tiras a quente, LTQ, da CSN foram investigados para algumas classes de aços microligados ao Nb. Os resultados deste trabalho mostraram a possibilidade da redução da temperatura de reaquecimento utilizada para esses aços refletindo em possibilidades de melhoria de produtividade. No trabalho atual, o impacto dessas mudanças na microestrutura obtida de LTQ foi investigado com mais profundidade, utilizando um software desenvolvido para prever a evolução da microestrutura em termos das frações recristalizadas, das distribuições de tamanhos de grãos e do comportamento das tensões médias de escoamento, TME.

Oct 30, 2017

By Pedro Forastieri de Almeida Prado

A fim de recuperar-se todos os materiais presentes em painéis fotovoltaicos, o emprego de solventes orgânicos para promover a dissolução da fração polimérica e liberação dos componentes é uma alternativa ao tratamento térmico tradicional. Com o objetivo de verificar-se o impacto dessa etapa na recuperação de prata, o metal de maior valor presente nos painéis de silício cristalino, comparou-se taxas de recuperação de prata para rotas distintas de separação de materiais e cominuição: uma rota por dissolução do encapsulante através de solventes e uma rota por tratamento térmico e destruição do encapsulante. Utilizando-se o isopropanol como solvente, ainda foi analisada a contribuição da cominuição para a liberação da prata. Os ensaios de lixiviação foram realizados com soluções de 5M HNO3, analisando-se as concentrações de prata por ICP-MS. O processo de calcinação foi realizado em forno a 480°C, a dissolução do encapsulante realizada com isopropanol e a cominuição realizada em moinho de facas. Foi concluído que a separação com isopropanol não afetou a quantidade de prata lixiviada na etapa de recuperação de metais. Além disso identificou-se que a cominuição não seria necessária sob as condições de lixiviação utilizadas, já que poderia potencialmente contribuir para perda de prata no processo.

Oct 30, 2017

By Willian dos Reis Lima

O aumento contínuo da produção de aço nas últimas décadas, fez com que usinas siderúrgicas se adaptassem a novas demandas a fabricação de aço. Este estudo teve como objetivo analisar os reatores que variam de 6-350 toneladas de aço vazado correlacionado seus parâmetros dimensionais e com a ajuda de uma ferramenta de extrapolação de dados, propor dimensionalmente um convertedor de 800 toneladas. Finalizando, verificando a correlação entre os aspectos importantes como: altura do nível do banho estático, relação de esbeltez e relação carga / volume. Os resultados mostram a grande variação dimensional entre os reatores. Em alguns casos, mesmo com capacidades semelhantes, os reatores são diferentes devido fabricantes diferentes. Em casos específicos, os reatores têm uma tendência para obter idealidade (volume específico igual a 1) ou superar com ele o nível adimensional tende a diminuir.

Oct 30, 2017