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By Giuseppe Pintaude, Carlos Mauricio Lepienski

The evaluation of the tribological behavior of thermochemically treated surfaces, such as carburising and nitriding, is of uppermost importance for the productive chain of tools, molds and matrices. However, the use of tribological tests for these surfaces should be well selected to avoid erroneous evaluations, in particular considering the effect of the substrate at different levels. In this context, the linear scratch test may be well suited to distinguish the roles of the surface and the substrate. For that purpose, this paper presents a review on the use of this type of test for tribological evaluation in terms of the performance of thermochemically treated surfaces. The approach used is multiscale, considering what types of results are obtained from each load range used and the applications for each one of them.

Nov 22, 2018

By João Antonio Tavares Gouveia da Silva

Em outubro de 2012 a Gerencia de Sinterizações – GSR, da Companhia Siderúrgica Nacional – CSN, identificou a presença de material com granulometria maior que cinco mm na rota da coleta de pó da Máquina de Sinterização 2 (MS#2), rota essa que direcionada diretamente para o silo de retorno quente. Essa representava uma oportunidade de melhoria, visto que apenas o material menor que 5 mm deveria retornar para o silo. Após amostragens de material foi possível identificar que, em média, 55 % do material coletado poderia ser classificado como sinter produto ao invés de retorno quente, o que aumentaria o rendimento e produtividade da MS#2. Utilizando a metodologia DMAIC e visando aperfeiçoar o processo a equipe da GSR avaliou todas as possíveis causas da geração do material grosseiro na coleta de pó. Em seguida projetou uma nova correia transportadora que desviasse o material da coleta de pó para o resfriador de sinter, ao invés de seguir para o silo de retorno quente, modificação essa que permitiu a classificação correta do material. Como resultado, a modificação feita pela equipe da GSR propiciou a redução da geração de retorno quente e, consequentemente, o consumo do mesmo. Desde o final de setembro de 2013 a máquina de sinterização número 2 consome em média 2 % a menos de retorno quente, o que contribuiu para o aumento do rendimento do sínter e produção.

Aug 8, 2018

By Henrique Dias Gatti Turrer, Marcelo Nazaro Silva, Henrique Lopes Martins Pereira, Claudio Luis Goulart

The Minas-Rio industrial complex uses a pipeline with extension of 529 Km to transport the iron ore concentrate to the filtering industrial complex and exporting port. Since project phase, bench lab tests have provided important information for the pumped slurry rheology control. Based in these tests results was possible to verify the effects of slurry stability, rheology controller type and particle size distribution in the regrinded concentrate yield stress and relative viscosity. Controlling some characteristics of pumped slurry, such as particle size distribution, pH and solids concentration guaranteed to achieve the necessary rheology properties for its safe pumping through pipeline and resulted in a performance improvement over the years.

Oct 3, 2019

By Ligia Mara Gonzaga

A separação magnética ocupa uma posição importante na concentração de minérios de ferro e há grande interesse em avaliar a sua aplicabilidade na etapa de projeto.Isso pode ser realizado por meio de uma caracterização adequada do minério e do uso de ensaios em bancada. O presente trabalho aplicou uma metodologia baseada na caracterização para avaliação do potencial de aplicação da separação magnética de baixa intensidade no WDRE, bem como o separador magnético de alto gradiente (HGMS) Rapid para dois minérios de ferro itabiríticos. Estudos detalhados de caracterização granulométrica, química e mineralógica das amostras, britadas abaixo de 1,18 mm, foram realizados. As análises demonstraram as diferentes composições mineralógicas dos minérios, sobretudo no tocante aos teores de magnetita e hematita. A fim de caracterizar a distribuição dos componentes magnéticos das diferentes amostras preparadas foi realizado o seu fracionamento utilizando o separador magnético Isodinâmico Frantz, que permitiu estabelecer os intervalos de intensidade de corrente preferencial de ocorrência das principais fases presentes nas amostras, sendoos resultados aplicados com sucesso na previsão da separação magnética.

Aug 16, 2017

By Robson Leandro Silva

O processo de descarburação de aço inoxidável contendo alto teor de carbono inicial via processo VOD foi estudado utilizando o aço AISI 304. Devido a questões operacionais, o carbono inicial aplicado no processo VOD da Villares Metals é próximo a 1% e a pressão de trabalho de 600mbar. O objetivo do trabalho foi encontrar o instante em que se torna possível a redução da pressão do sistema de acordo com o carbono inicial do processo. Para isso foram realizados testes em corridas industriais de 25 t interrompendo o sopro de oxigênio e realizando análise química em diferentes tempos de sopro. O resultado dos testes mostrou que após 11min de sopro de oxigênio é possível reduzir a pressão do sistema levando em consideração as limitações operacionais, podendo assim reduzir a oxidação de elementos de liga durante essa etapa.

Oct 30, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto, João Victor Gomes Guimarães Ananias, Itavahn Alves da Silva, Thiago Araújo Santos de Oliveira, Weslei Viana Gabriel, Carlos Antônio da Silva, Salvatore Giuliano PeixotoTropia

O arraste de escória para o distribuidor, durante a drenagem de panelas de aço, tem grande impacto no rendimento metálico, limpidez e produtividade no processo de lingotamento contínuo. Modelamento físico e matemático foram utilizados para o estudo da formação do escoamento tipo vórtice e funil no esgotamento de panelas de aço. Em um modelo em escala 1:6,5 foi avaliada a influência da vazão de drenagem, altura inicial de líquido, temperatura do banho e estratificação da temperatura sobre a altura crítica (Hcr) de formação de vórtice. Para todas as condições experimentais, o valor de Hcr se mostrou crescente com o aumento da vazão, respeitando uma relação linear. Através da técnica de Particle Image Velocimetry – PIV observou-se o desenvolvimento do campo de velocidades sub-superficiais da água durante a drenagem em modelo de acrílico em escala 1:6,5. Os resultados das simulações fluidodinâmicas obtiveram bom acordo com os experimentos físicos, e foram capazes de representar a influência da vazão e da temperatura sobre o valor de Hcr.

Oct 1, 2019

By Antonio Augusto Gorni

A Temperatura de Não-Recristalização (Tnr) é um parâmetro fundamental para a definição dos limites de temperatura a serem adotados nas fases de esboçamento, espera e acabamento da laminação controlada de chapas grossas feitas com aços microligados. Sua determinação experimental normalmente requer a execução de ensaios laboratoriais de torção a quente mas, a princípio, também é possível que a Tnr seja determinada a partir da evolução dos valores de tensão de escoamento média e temperatura obtidos durante a laminação de chapas grossas. O objetivo deste trabalho consistiu em verificar a viabilidade desta abordagem sob as condições específicas da usina de Cubatão da Usiminas. A partir dos resultados obtidos foi possível verificar o real potencial desta técnica, propor alterações na metodologia disponível na literatura e constatar suas limitações.

Jul 30, 2018

By Amélia de Santana Cartaxo

Nos dias atuais, a concorrência comercial estimulada pelas grandes empresas multinacionais tem direcionado o rumo das pesquisas cientificas para o aperfeiçoamento ou busca de materiais que ofereçam atrativas propriedades físicas ou químicas. O objetivo desse trabalho é analisar a influência dos métodos de síntese nas características estruturais do pó de titanato de bismuto. Foram sintetizadas amostras de titanato de bismuto pelos métodos Pechini e reação de combustão. As amostras sintetizadas foram submetidas as análises de difração de raios x, microscopia eletrônica de varredura, área superficial pelo método BET, tamanho de partícula por espalhamento dinâmico de luz, análise térmica pelas técnicas TGA, DTA e DSC. Todos os pós estudados apresentaram morfologia semelhante. As perdas de massas ocorreram em maior escala para as amostras produzidas pelo método de reação de combustão. A fase de titanato de bismuto formou-se em ambos os métodos, entretanto a fase teórica (estequiometria 1:1:3) desejada não foi formada.

Oct 30, 2017

By Lucas Ribeiro Ramos

Este trabalho investigou as alterações microestruturais e de dureza em amostras da liga eutética Al-11%Si-5%Ni submetidas ao tratamento por refusão superficial a laser (RSL). Nos tratamentos, foram realizadas seis combinações de parâmetros de velocidade de varredura (V) e potência (P) do laser. As seis trilhas resultantes do processo de refusão a laser foram examinadas por microscopia óptica para verificação da mudança das dimensões das trilhas, por microscopia eletrônica de varredura para averiguação do refino microestrutural e por ensaios de microdureza Vickers para verificação do aumento de dureza. Foi estabelecida uma correlação entre espaçamento dendrítico primário (?1) e microdureza envolvendo resultados do presente experimento RSL e outro envolvendo fundição convencional. A RSL foi eficaz no refinamento da microestrutura, formando dendritas de a-Al e região eutética interdendrítica, obtendo ?1 mínimo de 0,86 µm e elevação da microdureza em até 88% se comparada a microestrutura bruta de fundição.

Oct 30, 2017

By Carlos Eduardo dos Santos, Geraldo Lúcio de Faria, Sidney Nicodemos da Silva, Rogério Felício dos Santos, Darlan Vale Bayão, Emiliana Cristina Marques Arthuso, Ivete Peixoto Pinheiro

Os aços inoxidáveis duplex (AIDs) são ligas metálicas que possuem uma microestrutura bifásica constituída por frações volumétricas aproximadas de ferrita () e austenita (). Esta microestrutura proporciona ao material uma combinação atrativa de propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. O desbalanço das frações volumétricas destas fases pode ocorrer quando os AIDs são expostos a temperaturas elevadas, seja durante os processos de produção, soldagem ou até mesmo em condições de serviço e podem provocar alterações indesejadas nas propriedades da liga. Nesse contexto, a utilização de metodologias eficientes que permitam avaliar quantitativamente as frações dessas fases em AIDs é de grande relevância. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar e comparar os resultados da aplicação das técnicas de estereologia quantitativa e ferritoscopia para quantificar as frações de  em amostras de um aço duplex UNS S31803 (2205) submetidas a um tratamento térmico de solubilização a 1050°C e diferentes intervalos de tempo de envelhecimento a 850°C. Concluiu-se que o ferritoscópio subestima os valores da fração de , quando comparado com a estereologia quantitativa. Parâmetros como textura, distorções na rede cristalina, geometria da amostra e padrões de calibração exercem influência em sua medição. Sendo assim, a estereologia quantitativa mostrou-se como a técnica mais adequada para a quantificação de fases nos AIDs.

Oct 15, 2019

By Verônica Scarpini Candido

Este estudo tem por objetivo caracterizar o pó de balão proveniente de uma siderúrgica do estado do Pará visando a sua incorporação em argilas para produção de blocos. O resíduo passou pela etapa de beneficiamento e, depois, foi realizada a difração de raios-X (DRX) e fluorescência de raios-X (FRX). Além disso, realizou-se também a análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que hematita, magnetita, goethita são as fases predominantes. A análise química por FRX mostrou que o resíduo apresenta baixos teores de sílica (SiO2) e alumina (Al2O3) associados a elevados teores de óxido de ferro III (Fe2O3). Dessa forma, a caracterização do pó de balão mostrou que esse resíduo apresenta-se como um potencial constituinte mássico cerâmico e que os elevados teores de óxido ferro podem contribuir para melhorar a cor dos produtos finais.

Oct 30, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto

No modelamento matemático do reator RH, a penetração do gás no líquido na perna de subida é o fator chave para determinar a distribuição do gás injetado e obter uma previsão confiável da taxa de circulação do líquido entre a câmara de vácuo e a panela. Neste trabalho, através de simulações numéricas via CFX, investigou-se o efeito das forças de arrasto, de sustentação, de lubrificação da parede, dispersão turbulenta e de massa virtual. A distribuição do gás na perna de subida e os valores de taxa de circulação previstos via CFX foram validados com resultados de modelo físico. A melhor predição da penetração do gás e da taxa de circulação foi obtida na simulação com incorporação da força de massa virtual e da força de sustentação, cujos coeficientes foram iguais a 0,3 e 0,1, respectivamente. A força de lubrificação deve ser utilizada para evitar o acúmulo de gás próximo às paredes da perna, mas possui efeito desprezível sobre a taxa de circulação. Os resultados dos modelos físico e matemático se ajustaram com a equação de Kuwabara para taxa de circulação.

Oct 30, 2017

By Mariana Beatriz dos Reis Silva

A influência do tempo entre passes na evolução microestrutural de dois aços austeníticos, F138 (sem nióbio) e ISO 5832-9 (com nióbio), foi investigada através ensaios de torção a quente em condições industriais. Análises foram realizadas através de microscopia ótica e eletrônica de transmissão, EBSD e microdureza. Menores tempos entre passes produziram menores tamanhos de grãos e de precipitados. Microestruturas mais refinadas induziram a maiores microdurezas. O aço ISO 5832-9 apresentou maior resistência que o F138. Precipitações de TiNbN, após o encharque, e de NbCrN e NbN (5%), durante o processamento, foram observadas no aço ISO 5832-9. Ambos os materiais sofrem recristalização dinâmica, partículas grosseiras (> 200 nm) atuaram como partículas de reforço e partículas menores (< 50 nm) no ancoramento dos contornos de grãos e discordâncias no ISO.

Jan 16, 2018

By Dagoberto Brandão Santos, Dalila Chaves Sicupira, Graziele Gianini Braga Maria, Jéssica Caetano Fortes Monteiro, Raphael França Assumpção

O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito do tempo de recozimento na resistência à corrosão do aço inoxidável duplex UNS S32205 laminado a frio. Quando o aço duplex é submetido a deformações intensas, a austenita transforma-se parcialmente em martensita, elevando a resistência mecânica do aço. Já quando é feito o recozimento essa transformação é revertida, ou seja, a martensita se transforma em austenita. Porém, esses aços apresentam forte tendência à formação de fases secundárias quando expostos a determinadas temperaturas por certo intervalo de tempo, que levam à deterioração das propriedades mecânicas e corrosivas dos mesmos. O aço estudado foi submetido à laminação a frio até 60% de redução da espessura, e posteriormente recozido a 850°C, temperatura na qual a cinética de precipitação de fases é máxima, nos tempos de 300, 600, 1800 e 86400 segundos. Para a análise microestrutural foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e a difração de raios-X. A resistência à corrosão foi estudada por meio da técnica de impedância eletroquímica (EIE), utilizando solução de NaCl 3,5% à temperatura ambiente. O aumento do tempo de recozimento aumentou a precipitação das fases secundárias, o que leva ao aumento de regiões empobrecidas em Cr e Mo. Com o aumento do tempo de recozimento, essas regiões são parcialmente recuperadas pela difusão desses elementos, melhorando a resistência à corrosão.

Mar 1, 2019

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By Rodrigo Afonso Hatwig

Os aços inoxidáveis duplex (DSS) e superduplex (SDSS) são ligas que se caracterizam por apresentar uma microestrutura composta por frações volumétricas similares das fases ferrita e austenita. Dependendo da composição química e do tratamento termomecânico aplicado, a microestrutura dos aços inoxidáveis DSS e SDSS poderá apresentar, além das fases ferrita e austenita, fases intermetálicas deletérias. Neste trabalho, um estudo termodinâmico-computacional foi realizado com o objetivo de acompanhar a evolução das fases de aços superduplex no intervalo de temperaturas entre 300°C e 1.200ºC. Para tanto, fez-se uso do software de simulação termodinâmica FactSage v. 6.4. Os resultados descrevem de forma eficaz as fases principais e secundárias em função da temperatura e composição química.

Aug 8, 2018

By Eduardo Reis de Oliveira

O alumínio por suas excelentes características físico químicas é empregado na indústria civil, automotiva, naval e aeroespacial. As características mecânicas dos sistemas solidificados dependem do arranjo microestrutural, mais especificamente do tamanho de grão, espaçamentos celulares ou dendríticos, das heterogeneidades de composição química, do tamanho, forma, distribuição das inclusões e das porosidades. A fusão de metais e, consequentemente, a solidificação, são etapas importantes na obtenção dos metais. Neste estudo iremos investigar a solidificação vertical ascendente em regime transiente do sistema Al-Mg. Está análise investigou experimentalmente o efeito das composições e dos superaquecimentos nas microestruturas solidificadas. Durante a fabricação dos lingotes, foram mapeadas a solidificação de cada liga. As microestruturas obtidas evidenciaram um aspecto essencialmente dendrítico, verificados através da microscopia óptica. É estabelecido no trabalho uma comparação entre os espaçamentos dendríticos primário (EDP ou ?1) e secundário (EDS ou ?2) em relação adição de 1, 3 e 5% de Mg e com patamares de superaquecimento (?TV) variando em 20, 40 e 60ºC.A variação do superaquecimento e da composição química dos lingotes teve influência nos espaçamentos dendríticos, verificados nas medições transversais e longitudinais dos lingotes. Para cada posição analisada foram obtidas uma média dos valores e o respectivo intervalo de dispersão.

Oct 30, 2017

By Eleir Mundim Bortoleto

A finite element modeling approach was developed to study adhesion phenomena during the unidirectional contact between a two-dimensional plane-strain square and a flat slab. Surfaces were metallic or ceramic, different pairs of materials were analyzed and their adhesion was considered by means of a FORTRAN subroutine (DLOAD), which was connected with commercial finite element code Abaqus and provided surface attractive forces based on the Lennard-Jones interatomic potential. Adhesive loads were considered both during approximation and separation of the surfaces. During the separation step, material transfer between surfaces, due to adhesion, was modeled by means of damage initiation and propagation at the flat slab. The parameters considered in the simulations were normal load, chemical affinity and system size and the different conditions were analyzed by comparison of the interaction forces during approach and withdrawal. This work also presents detailed descriptions of: (i) the evolution of energy dissipation due to adhesion hysteresis, (ii) the formation-growth-breakage of adhesive junctions and (iii) the evolution of stress distribution during the process. Results have indicated that chemical affinity between the bodies in contact is more relevant for adhesion than the applied load. Besides, smaller asperities are less prone to promote adhesive wear, but they may be subjected to high stress concentration effects.

Jul 31, 2018

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 Roberto Abreu Alencar

Nos dias atuais ha uma busca por materiais que sejam ecologicamente responsáveis portanto, tenham um baixo custo, boa resistência mecânica e usem uma matéria-prima biodegradável e renovável. Os compósitos reforçados com fibras naturais são uma saída para esta problemática. As fibras de bambu são altamente resistentes a tração e podem ser extraídas como fibras longas, como as fibras de sisal. O que as torna ideais para reforços naturais para compósitos. Em uma maneira clara este artigo apresenta uma forma estatística de obter as propriedades mecânicas de materiais, sendo estas propriedades não muito constantes dentro do material, o que é o caso. Usamos uma ferramenta estatística chamada de distribuição de Weibull, pois esta distribuição prevê muito bem a falha de vários sistemas físicos, no qual a fratura frágil se encontra. Aplicarse- á este método nos resultados obtidos em ensaios de tração uniaxial de compósitos, reforçados com fibras de bambu para levantamento das propriedades mecânicas, realizados de acordo com a norma ASTM D3039 neste trabalho foram utilizados polipropileno virgem e reciclado para a confecção dos compósitos. Como a observado em muitos outros trabalhos a distribuição de Weibull conseguiu prever muito bem uma media para as propriedades mecânicas do material compósito.

Aug 16, 2017