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By Laura Pires Ribeiro Martins

Para a produção de peças e componentes automobilísticos, a utilização de ensaios não destrutivos é de grande importância, tanto para a detecção de defeitos como para a estimativa de propriedades físicas e mecânicas. Este estudo tem como objetivo avaliar dois métodos de ensaios não destrutivos (frequência de ressonância e ultrassom) através da determinação do módulo de elasticidade e do amortecimento de vibrações, em ferros fundidos vermiculares de classe FV 450. Estas técnicas também foram avaliadas para identificar a presença de microporosidades de contração na solidificação. Verificou-se que estas metodologias permitem estimar valores de módulo de elasticidade com bastante precisão, superior à obtida com ensaios de tração. Comprovou-se ainda que a capacidade de amortecimento de vibrações, avaliada pela taxa de atenuação da oscilação, é sensível à presença de interfaces na microestrutura do material, bem como à presença de pequenas porosidades.

Aug 16, 2017

By Everaldo Afonso Fernandes

O estudo do efeito do elemento de liga Zircônio, nos teores 0,15% e 0,22%, sobre a liga AL-0,05%Cu-[0,35-0,45]%Fe foi realizado com a finalidade de caracterizar o desempenho em cabos e fios para fins de transmissão e distribuição de energia elétrica. Dessa forma, foi adotada sequencia operacional a fim de caracterizar as estruturas apresentadas pelas ligas. O processo de solidificação foi realizado de modo unidirecional horizontal. Posteriormente os lingotes passaram pelos processos mecânicos de usinagem e laminação para obtenção de corpos de prova com quatro distintos diâmetros (2,7; 3,0; 3,8; 4,0) mm a fim de se ter amostras próximas das bitolas utilizadas nas indústrias de cabos elétricos. Todas as ligas foram caracterizadas termicamente [Análise Térmica], eletromecanicamente por meio do ensaio de tração [LRT] e condutividade elétrica [%IACS].

Aug 8, 2018

By Angel Rafael Arce Chilque

O presente trabalho trata do estudo micrográfico e mecânico de junta soldada a multipassesde tubo de aço API 5L X70, pelo processo manual com eletrodorevestido (SMAW) para os passes de raiz, enchimento e acabamento na posição vertical 3G. Em acordo com API 1104, o consumível escolhido foi eletrodo revestido básico E 9018 – M, a fim de atender a parâmetros de soldabilidade e permitir a comparação dos resultados com trabalhos anteriores. Foram realizados ensaios macrográficos e micrográficos qualitativos da junta soldada e do metal de base, bem como a medição da microdureza Vickers (HV) ao longo da junta e medição do tamanho de grão da região de superaquecimento. Ensaios mecânicos de dobramento, tração e impacto também foram realizados. Os resultados dos ensaios Charpy foram correlacionados com a estrutura metalúrgica, tamanho de grão e microconstituintes presentes na junta soldada.

Aug 16, 2017

By Vitor Falcão Artacho

As ligas de alta entropia são sistemas de ligas multicomponentes onde os elementos constituintes estão em proporções atômicas equivalentes ou quase equivalentes. As ligas de alta entropia são materiais avançados com propriedades únicas e promissores como materiais estruturais. Contrário as fases intermetálicas ordenadas esperadas pela metalurgia clássica, fase simples em solução sólida com estruturas CCC e CFC têm sido encontradas nos sistemas de ligas de alta entropia. O objetivo do presente trabalho foi preparar e caracterizar as ligas selecionadas FeCrNiCoAlCu e FeCrNiCo(AlCu)0,5. A preparação da liga foi realizada em forno a arco voltaico em atmosfera protegida. A caracterização microestrutural foi realizada através de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura e por difração de raios-X. A caracterização mecânica foi realizada por medidas de dureza Vickers e por ensaio de compressão a frio. Os resultados mostram que ambas as ligas são constituídas por soluções solidas de estrutura dendrítica. A microdureza e o limite de escoamento compressivo da liga FeCrNiCo(AlCu)0,5 foi superior à liga FeCrNiCoAlCu.

Aug 8, 2018

By Daniel Massari de Souza Coelho

Ligas de ferro com diferentes teores de cromo, carbono e cobalto foram expostas a uma condição de atmosfera dupla, onde um lado da amostra é exposto ao vapor d'água e o outro lado a gases ricos em CO2, semelhantes aos encontrados em usinas termelétricas a carvão que utilizam o processo de oxicombustão. Os ensaios realizados em condição de atmosfera dupla a 600°C foram comparados com ensaios realizados em atmosfera simples onde todos os lados das amostras foram expostos ao mesmo gás. As amostras foram caracterizadas para comparar a corrosão em atmosferas simples e dupla e para analisar a influência dos elementos de liga na oxidação destes materiais utilizados em processos em altas temperaturas.

Aug 7, 2018

By Caroline Antunes Correa

Durante o processo por estampagem incremental, parâmetros como velocidade relativa, tamanho e material da ferramenta de estampagem, podem mudar as características superficiais do material. Para um biomaterial ser utilizado em implantes, um dos principais aspectos que pode influenciar sobre o processo de osseointegração são propriedades superficiais como rugosidade e molhabilidade. Nesse contexto, esse trabalho visa avaliar o efeito do processo de estampagem incremental seguido pelo tratamento térmico sobre a rugosidade e molhabilidade de chapas de Ti-cp com estampagem. A composição química e a morfologia das superfícies foram avaliadas por MEV/EDS. Resultados preliminares indicaram que a morfologia superficial é fortemente modificada pelo processo de estampagem incremental.

Aug 16, 2017

By Denir Paganini Nascimento

O efeito da convecção forçada foi estudado na micro e macroestrutura de lingotes de silício grau metalúrgico obtidos pela solidificação unidirecional a partir da extração de calor por uma base refrigerada em contato com o fundo do cadinho com o banho líquido. Um disco sob rotação foi imerso no silício líquido para promover a convecção forçada. Em lingotes de 100 mm, esta convecção aumenta de 8 para 80 mm o comprimento de uma região de grãos colunares claramente alinhados e livre de intermetálicos, indicando um aumento da macrossegregação. Um modelo de transferência de calor e massa indica que o aumento de transporte de soluto causado pela convecção forçada diminui o super-resfriamento constitucional e, consequentemente, aumenta a estabilidade da interface sólido-líquido plana, sem células ou dendritas. A ausência de células e dendritas pode ter contribuído para a maior macrossegregação de impurezas observada sob efeito de convecção forçada.

Oct 30, 2017

By Cristiano José Scheuer

Experiments were carried out aiming to study the influence of micro-abrasive wear test variables and plasma treatment parameters, on the tribological characteristics of low-temperature plasma carburized AISI 420 steel. The first part of this study was conducted in order to evaluate the influence of abrasive particle size, normal load and counter body rotation speed on carburized sample wear behavior; and the second part was conducted in order to evaluate the treatment temperature and time effect on carburized samples wear behavior. Plasma carburizing treatments were performed at 8 and 12 h, for temperatures ranging from 350 to 500°C; and at constant temperatures of 400°C for times between 12 to 48h, and for 450°C for times of 4 to 16h. Micro-abrasive wear test were performed by mean of a calowear ball-cratering equipment using a polished ball of AISI 52100 steel rotating at 80, 120 and 160 rpm, for sliding distances from 2.6 to 104.2 m. Alumina abrasive particles with sizes of 0.05, 0.3 and 1.0 ?m were employed. The normal loads applied on this study were 0.1, 0.3 and 0.5 N. Carburized sample was characterized by mean of OM, XRD and hardness measurements. Worn crater characteristics were evaluated by confocal laser microscopy. Results showed that the transient wear regime prevails along the outer layer length (composed by Fe3C and ?’C), and the steady-state wear stabilizes in the diffusion layer region (composed by ?’C). It was verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment temperature in the range of 350–450°C and increase for 500°C. It was also verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment time in the range of 12–36 h (for 400°C cycle) and 4–12 h (for 450°C cycle), and increase for larger treatment times due the chromium carbide precipitation. It was also found that the wear coefficient increases with the increase of abrasive particle size, and decrease with the increase in counter body rotation speed and normal load. Lastly, the analysis of the worn craters indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear mechanisms.

Aug 17, 2017

By Edney Amaral Moraes

Os aços bifásicos são fortemente dependentes da microestrutura obtida para atender às necessidades na sua aplicação e as propriedades mecânicas requeridas. O processo de recozimento contínuo intercrítico afeta diretamente a formação microestrutural e por consequência as propriedades mecânicas. Nesse trabalho avaliou-se a influência das temperaturas de encharque intercrítico e de fim de resfriamento lento na microestrutura e nas propriedades mecânicas de um aço laminado a frio e revestido da classe de 980 MPa a partir de simulação via simulador termomecânico Gleeble. Análises via microscopia eletrônica de varredura revelaram aumento da fração de segundo constituinte com o aumento da temperatura de encharque, fato associado à formação de maiores frações de austenita durante recozimento intercrítico, refletindo no aumento do limite de escoamento e limite de resistência. A microestrutura e as propriedades mecânicas não apresentaram alteração com a variação da temperatura de fim de resfriamento lento.

Aug 16, 2017

By Shibu John

Rising energy demand and steadily decreasing quality of raw materials due to the global resource depletion are great challenges to the steel production today. The FINEX® Process has been developed jointly by POSCO, Korea and PRIMETALS Technologies Austria, to provide the iron making sector with the capability to lower hot metal production costs, environmental pollutions and to increase the flexibility in terms of operation and the choice of raw materials. FINEX® is a new technology combining a gas-based reduction in a series of fluidized bed reactors and a reduction smelting in a melter gasifier. Commenced in April 2007, the first 1.5Mtpa commercial plant has demonstrated the competiveness as an alternative iron making route. Another 2.0 Mtpa, third generation FINEX® (3G) plant was recently installed at POSCO, Pohang Works and has been operating satisfactorily since its blow-in in January 2014. Based on the well-proven plant concept, new process features, the highly competitive production costs and environmental advantages, the FINEX® Process can be considered as a competitive alternative to the conventional blast furnace iron making route.

Aug 17, 2017

By Ricardo José de Faria

As inúmeras aplicações das chapas grossas processadas por laminação de normalização motivaram a imediata implantação desse processo no novo laminador de chapas grossas da Gerdau Ouro Branco. Numa primeira abordagem, chapas grossas leves atendendo à norma norma EN 10025-2 S355 J2 foram obtidas através da laminação de normalização de um aço microligado ao NbTi. Apesar dos bons resultados então obtidos, seu coeficiente de segurança no atendimento aos requisitos de resistência mecânica não foram completamente satisfatórios. Por esse motivo, a liga anterior foi suplementada por uma adição de V. Isso permitiu atender aos requisitos desejados de maneira mais segura, garantindo o pleno atendimento aos clientes.

Oct 30, 2017

By Willy Ank de Morais

Este trabalho teve como objetivo analisar, através da fractografia, o desempenho de aços inoxidáveis Duplex 2205 soldados por três processos diferentes: FCAW - Flux-Cored Arc Welding (Arame Tubular), o GTAW - Gas Tungsten Arc Welding (TIG), e o SMAW - Shielded Metal Arc Welding (Eletrodo Revestido). A superfície de fratura das amostras foi obtida através de ensaios de tração, nos quais foram registradas as respectivas curvas tensão-deformação completas, que também foram analisadas. Os resultados mostraram que o tipo de influência da solda nas propriedades mecânicas analisadas.

Oct 30, 2017

By Pablo Bruno Paiva Leão

The present work is based on the characterization of nonmetallic inclusions in Ti stabilized ultra-low carbon steel, produced in a large steel mill. Due to a large incidence of submersed valve clogging in a continuous casting, the study is important in order to know the characteristics of the inclusions which are causing the problem. Total of 24 heats were sampled in the tundish and manually analyzed with a scanning electron microscope. The results revealed that 98.65% of the 3183 inclusions analyzed were solid in steelmaking temperature and 66.54% were alumina. The solid inclusions of alumina have low wettability for the iron bath, showing a high tendency of agglomeration in the submersed valves, affecting the castability. It has been concluded from the results and literature that some alternative measures such as the application of the treatment with calcium, precautions to avoid steel re-oxidation and the total or partial replacement of the pre-deoxidized element; would reduce the obstruction problem.

Oct 30, 2017

By Andrew Slifka, Pello Uranga, Douglas Glenn Stalheim

Structural steel final mechanical properties of strength and ductility are predominately generated by the final ferrite grain size/packet size and homogeneity of that ferrite grain size/packet size through the cross-sectional area. Forty to seventy percent of the strength components come from how fine the final cross-sectional ferrite grain size/packet size that can be produced.[1] All the ductility properties of structural steels for a given microstructure are predominately driven by how fine AND homogenous the final cross-sectional ferrite grain size/packet size can be refined.[2,3,4] One key ductility property of structural steels used in construction and energy transmission applications is fatigue. Both low and high cycle fatigue can be realized in these end applications, however, low cycle fatigue is typically the predominate mechanism. In construction applications the environment for fatigue is typically air, such as in wind towers or high-rise building construction. In energy applications, there is an interest in high pressure (5.5 – 21 MPa, 800-3000 psi) gaseous hydrogen as an alternative fuel source to fossil fuels. A project to study the effect of the cross-sectional grain size/homogeneity of a relatively pure polygonal ferrite microstructure on the fatigue performance in air and high-pressure gaseous hydrogen has been developed. This paper will discuss the project strategy, microstructure developed for the project and initial test results.

Oct 1, 2019

By Mario SINNAEVE, Olivier LEMAIRE, Gisèle WALMAG, Sébastien FLAMENT

Many hot rolling mills worldwide face nowadays bonding zone fatigue problems before reaching scrap diameter of the work rolls. This phenomenon is nowadays known to occur in reversing roughing mills both in stainless steel and in carbon steel rolling. The phenomenon can be explained through longer rolling campaigns, inadequate backup or work roll maintenance, harder steel grades or increased throughput by reduced amount of passes to achieve the same thickness. In order to help users in optimizing the roll use, we developed a numerical tool to evaluate and optimize roll maintenance. This paper will review the influence of roll geometries on stresses generated at the roll surface but also at the bonding zone. We will also show how roll geometries can decrease contact fatigue damages by modifying crowning and chamfering procedures, shell thickness, material design or campaign length

Oct 1, 2019

By Delvaux Carlos de Miranda Sobrinho, Hegler Zurick Arantes Assunção, Marco Venicio Mendonça de Souza, Luciano Toledo Ribeiro

This paper aims to present the development of a 600mm U-Pile that was done in Gerdau’s Ouro Branco Heavy Section Mill in order to feed the local market with a product.The focus of this study is to show the developmental process the Mill went through until it was prepared for hot trials. All roll pass and guide designs were developed by our own team. Analytical tools like Finite Element Analysis and reduced scale lead trials will be shown and how these tools impacted on the development timeframe and accuracy of the final results on steel.

Oct 1, 2019

By Fernanda Mitke Maria de Lacerda Rocha Hoppe R

O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade da máquina de tração Instron em conjunto com um forno acoplado em sua estrutura (especialmente desenvolvido para este fim) para a obtenção das curvas tensão versus deformação do aço 22MnB5 nas temperaturas usualmente empregadas no processo de estampagem a quente. Adicionalmente, teve como objetivo avaliar a influência da temperatura nas propriedades mecânicas do aço para estampagem a quente. De posse dos dados experimentais de tensão e deformação foram realizadas tentativas de ajuste aos modelos constitutivos Voce–Kocks e Hollomon para as diferentes temperaturas. Os resultados demonstraram que o conjunto Instron-forno foi capaz de entregar resultados com repetibilidade, permitindo assim o ajuste dos dados ao modelo de Voce-Kocks na maior parte dos casos.

Oct 30, 2017

By Sheyla Santana de Carvalho

O titânio processado por metalurgia do pó tem sido cada vez mais utilizado na fabricação de implantes cirúrgicos, ortopédicos e dentários, devido às características de biocompatibilidade e propriedades mecânicas do material obtidas por esta técnica. A componente cisalhante da deformação característica do processo de extrusão angular em canal (EAC) permite a consolidação das partículas pela junção de novas superfícies e o elevado grau de deformação obtido confere considerável refino dos grãos do material. No presente trabalho o material foi processado por metalurgia do pó seguido de extrusão angular em canal, enquanto a caracterização envolveu técnicas como microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaio de dureza. Os resultados obtidos neste estudo permitiram a caracterização da microestrutura, da dureza e da porosidade de compactados de titânio submetidos ao processo de extrusão angular em canal em temperatura da ordem de 375°C, com redução do tamanho de grão médio, de 30 µm para 1,32 µm no material processado por metalurgia do pó seguida por EAC e aumento da dureza, de 161 para 264 HV, respectivamente. A fração em área de poros, que atingia cerca de 4% no material apenas compactado foi reduzida para aproximadamente 0,8% no material submetido ao processo EAC.

Aug 7, 2018

By Marco Antonio Meggiolaro

Notches are preferential sites for fatigue and for environmentally assisted cracking (EAC) initiation. Semi-empirical notch sensitivity factors have been used for a long time to quantify notch effects on fatigue design. Recently, this concept has been mechanically modeled using techniques which properly consider the notch tip stress gradient influence on the fatigue behavior of mechanically short cracks. This model properly calculates such values from the basic fatigue resistances of the material, its fatigue limit and crack growth threshold, considering the characteristics of the notch geometry and of the loading, without the need for any adjustable parameter. Such criteria to estimate notch sensitivity and tolerable short cracks on fatigue have been extended to EAC conditions and verified by proper tests. In its simplest version, the criterion for the maximum tolerable stress under EAC conditions uses the resistances to crack initiation and to large crack propagation and the characteristic short crack size under EAC, considering the crack size and stress intensity factor. Moreover, the tolerance to short cracks under fatigue and under EAC conditions can be unified in an extended Kitagawa-Takahashi diagram, a new and potentially very useful tool for material selection tasks.

Aug 8, 2018

By Ian James McDonald

Each year, approximately 400 million tons of blast furnace slag is produced worldwide with a tapping temperature of around 1,500°C. It is normally used as a substitute for cement clinker or as an aggregate material in road construction. Currently, the slag is granulated in wet-granulation plants using large volumes of water and to date, it has not been possible to utilise the remnant heat energy of the molten slag, which amounts to approximately 1.8 GJ of energy per ton. However, in an R&D project currently underway led by Primetals Technolgies and industrial partners, a new dry atomising technology is being investigated to use air to cool molten slag and recover the lost heat energy. The resultant pelletised slag fulfils the same criteria as wet-granulated slag for use in the cement industry. Phase 1 of the project has now been completed where a technical plant was set up at the University of Leoben in 2012. A series of dry-slag granulation campaigns were carried out using remelted blast furnace slag. The elevated offgas temperatures and the quality of the slag product as verified by the FEhS Building Material Institute have shown the process suitability as an industrial application and the decision was taken to escalate the project from large laboratory scale to a full size pilot plant. The phase 2 development of this plant is now underway and is scheduled for installation at the site of an industrial partner in early 2016 where full slag flow will be fed directly to the plant from Blast Furnace ‘slag runners. This paper will show the development path taken to date and the planned route to our goal in 2016 of being the first to industrialise the ‘game changing’ process of dry Slag Granulation with Heat Recovery from the slag.

Aug 16, 2017