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By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Frente ao crescente número de falhas por fadiga, o projeto considerando cargas cíclicas passou a ser uma fase natural da concepção e otimização de componentes, em especial de setores de responsabilidade, como aeronáutico, automobilístico e de óleo e gás. Em geral, as avaliações se baseiam em resultados de ensaios uniaxiais que empregam máquinas universais servo-controladas de tração-compressão ou tração-tração. Entretanto, embora precisos, tais equipamentos custam centenas de milhares de dólares, apresentam elevado custo operacional e de manutenção e exigem expressivo tempo para a realização dos ensaios. Como alternativas simples e baratas existem as máquinas do tipo flexão alternada (biela-manivela), as quais podem apresentar curvas de vida à fadiga comparáveis ao caso uniaxial se os campos de deformações e tensões nas amostras forem bem conhecidos. Dessa forma, buscando avançar nesse tópico e fazendo uso de refinados modelos não lineares de elementos finitos, este artigo apresenta uma metodologia de ensaios de flexão alternada controlada por deformação (curvas e-N), assim como uma análise crítica dos resultados experimentais. Foram ensaiados um aço SAE 1008 e um alumínio 1200 H14 e, além da geometria recomendada pela ASTM B593, uma nova geometria é proposta para menor dispersão dos resultados experimentais. A metodologia desenvolvida obteve sucesso na condução dos ensaios e a geometria proposta reduziu a dispersão dos resultados para o aço SAE 1008 que apresenta elevado encruamento. As curvas e-N obtidas, além de diretamente úteis para projetos mecânicos, apoiarão comparações futuras com resultados de fadiga uniaxial dos mesmos materiais.

Aug 17, 2017

By Jean Viana Bahia

O óxido de ferro produzido nas Plantas de Regeneração de HCl da Usiminas, Usina de Ipatinga, é comercializado como coproduto para diferentes aplicações. Um dos requisitos de qualidade do óxido é o teor de cloreto abaixo de 0,30%. Nesse contexto, foi realizado um estudo de pesquisa e desenvolvimento visando à melhoria da qualidade do óxido de ferro, por meio de adequações de parâmetros operacionais das plantas baseados em balanços de massa. Os resultados destes balanços mostraram que o excesso de ar tem considerável influência sobre a quantidade de cloreto no óxido, considerando que os demais parâmetros das plantas estejam ajustados adequadamente. Quando o excesso de ar é muito elevado, gera-se óxido de ferro de boa qualidade. No entanto, existe a possibilidade de emissão de Cl2 para a atmosfera devido à ocorrência de reações paralelas indesejáveis. Caso o excesso de ar seja muito reduzido, não há problemas com emissão de Cl2, mas o teor de cloreto no óxido de ferro aumenta. Portanto, o excesso de ar deve estar em uma faixa de valores adequada para gerar óxido de ferro de boa qualidade sem comprometer o meio ambiente. Calculou-se que o excesso de ar ideal varia entre 16% e 18% para as condições estudadas.

Aug 17, 2017

By Daniel de Carvalho Silva

O presente trabalho estuda a evolução microestrutural e mecânica ao longo do processo de produção de um aço baixo carbono com micro adição de molibdênio, destinado a produção de chapas de aço dual phase galvanizadas. Para realização do estudo foi feita a caracterização microestrutural e mecânica ao longo do processo produtivo de amostras (placa, chapa laminada a quente, chapa laminada a frio “full hard”, e galvanizada) deste aço via microscopia ótica e eletrônica de varredura das amostras, avaliação da dureza via microdurômetro, do comportamento mecânico via ensaio de tração, este último somente nas amostras de chapa laminada a quente e galvanizada. Os resultados obtidos revelaram um aumento significativo na resistência mecânica do material conjugada uma alta ductilidade, devido principalmente ao refino de grão e a formação de dispersão de martensita.

Aug 17, 2017

By Eden Santos Silva

Usando os testes de torção a quente isotérmico contínuo e relaxação de tensão determinou-se as curvas de escoamento plástico e de relaxação de tensão, juntamente com a evolução mecânica e microestrutural do aço inoxidável austenítico ISO 5832-9 segundo as condições de deformação expressa pelo parâmetro de Zener-Hollomon (Z). Equações constitutivas foram usadas para avaliar e prever o amaciamento dinâmico. Verificou-se que os níveis de tensões são elevados com alto valor de energia de ativação aparente e descolamento da deformação crítica e de pico para as condições de alto Z. A tensão crítica encontra-se muito próxima do pico de tensão produzindo um retardo no início da recristalização dinâmica. Além do pico vê-se que o estado estacionário de tensões é alcançado para grandes deformações evidenciando um atraso no amaciamento dinâmico. Este comportamento é consequência da moderada valor de energia de falha de empilhamento (EFE), átomos de soluto em solução sólida (Nb, N, Mo) e presença de partículas de precipitados da fase Z (NbCrN) reduzindo a mobilidade das discordâncias e contornos de grãos retardando a cinética de recristalização.

Aug 16, 2017

By Isadora Dias Perez

Em vista da crescente geração de efluentes contendo metais, busca-se por técnicas sustentáveis capazes de recuperá-los, devido à toxicidade e ao valor econômico agregado. Os metais ainda contribuem com a poluição dos recursos hídricos. Desta maneira, o presente trabalho investiga a adsorção dos metais presentes num efluente produzido na mineração (licor) do níquel, através da resina quelante de troca iônica Dowex XUS43605. Os experimentos foram realizados em bateladas, variando pH, para verificar a captação pela resina do alumínio, cobalto, cromo, cobre, ferro (III), magnésio, manganês, níquel e zinco presentes no licor. A concentração dos metais na solução foi obtida pela técnica de espectrometria de fluorescência de raios-x por energia dispersiva (EDX). Os resultados mostram a capacidade de remoção dos metais pela resina, destacando 83% de adsorção do cobre e 7% do níquel, considerando 2,0 pH e tempo de contato 2h. Portanto, o estudo demonstra que a resina de troca iônica pode ser utilizada para tratar efluentes, em especial, de mineração.

Aug 17, 2017

By Anna Paula Littig Berger

A remoção do fosfóro através do processo de desfosforação do ferro-gusa tem sido cada vez mais relevante, devido a influência que exerce de forma prejudicial as propriedades do aço e devido a extensão do cenário de escassez de minérios com menor teores de fosfóro. Este trabalho tem como objetivo a avaliação termodinâmica computacional de misturas a base de dolomita e finos de minério utilizadas no processo de desfosforação realizado em panela para o refino do ferro-gusa. Foi utilizado o software Factsage para avaliação termodinâmica, tendo este se mostrado eficaz na determinação da concentração de fósforo de equilíbrio no metal, fases presentes e temperatura de fusão das misturas. Verificou-se uma tendência de maiores valores de eficiência para o processo de desfosforação quando aumenta-se a razão de massa de desfosforante e massa de gusa.

Aug 17, 2017

By Guilherme Bougleux Michelin Assunção

O projeto visa o estudo da reatividade e da resistência do coque, combustível tradicionalmente utilizado na siderurgia, relacionando às diversas condições presentes no alto-forno. Para a realização da pesquisa, foram utilizadas amostras de coque de uma empresa siderúrgica nacional. O coque foi analisado através dos ensaios Coke Reactivity Index (CRI) e Coke Strength After Reaction (CSR) no Laboratório de Processos Metalúrgicos da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Os testes foram realizados em tempos e temperaturas pré-determinados para simular as diversas zonas percorridas durante a descida do termo-redutor nos altos-fornos. Os resultados mostraram a viabilidade termodinâmica da gaseificação do coque a partir de 900°C, sendo possível calcular a energia de ativação da reação de Boudouard a 1100°C, e a correlação entre CRI e CSR coque.

Aug 17, 2017

By Luiz Gabriel da Silva Nascimento

Foi fabricada uma matriz hipoeutética de Al-2%Ni e adicionado nela concentrações de 0,5; 1,0; e 1,5 % de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM). A fabricação do material estudado aconteceu por fundição e resfriamento unidirecional brusco originado grãos predominantemente colunares. Os ensaios mecânicos mostram que concentrações maiores de nanotubo na matriz provocam acréscimo na propriedade mecânica e que em áreas mais distante da base extratora de calor a microdureza aumenta. Na amostra que contém 1,5% de nanotubos o valor da microdureza em áreas da posição P1 distante 5 mm da interface metal/molde é aproximadamente de 120 HV, já em áreas da posição P5 distante 45 mm, se aproxima de 210 HV. A resistência a tração é influenciada pela adição de NTC. A matriz possui uma resistência a tração de 64 Mpa, enquanto que a adição de 1,5% de NTC eleva esse valor para 135 MPa.

Aug 17, 2017

By Afrânio Márcio Costa

Placas lingotadas continuamente, não obstante atendam a requisitos como composição química, conteúdo de inclusões, aspectos macro e micrográficos, podem ser desclassificadas por falta de conformidade dimensional. Contrações térmicas, de solidificação e de transformações de fases são partes intrínsecas do processo e são afetadas por alterações na taxa de extração de energia da placa durante o processo. Este conjunto de contrações determina o Fator de Contração de operação, o qual é utilizado para determinar as dimensões do molde que irão resultar na largura especificada, onde o presente estudo determinará o fator de contração dos aços peritéticos. As variáveis identificadas que influenciam no fluxo de calor primário foram: frequência de oscilação, superaquecimento, velocidade de lingotamento e viscosidade do pó fluxante. Identificou-se que o resfriamento secundário e a conicidade utilizado no molde, também são critérios determinantes para obtenção de larguras especificadas. Assim sendo, uma equação de regressão foi desenvolvida para o Fator de Contração.

Aug 17, 2017

By Rafael de Araujo Silva

As ligas ß-Ti têm sido consideradas materiais com potencial para armazenagem de hidrogênio no estado sólido. A adição de elementos de liga estabilizadores da fase ß, tal como o Nb, retém esta fase metaestável em temperatura ambiente. Neste trabalho a liga Ti-40Nb (at.%) foi produzida via fusão a arco e suas características microestruturais foram caracterizadas visando avaliar os efeitos da aplicação da deformação plástica severa (SPD, severe plastic deformation) e da hidrogenação. A laminação a frio sob atmosfera de Argônio foi a técnica de SPD escolhida. Os resultados principais mostraram que é possível hidrogenar a liga fundida Ti-40Nb em temperatura ambiente após laminação a frio. Os efeitos da deformação plástica severa na microestrutura da liga, como a introdução de discordâncias, foram importantes para o aperfeiçoamento da cinética de absorção em temperatura ambiente (25 °C). Após a dessorção da fase hidreto (CFC) a microestrutura volta a ser constituída pelas fases ? (CCC) e ?” (ortorrômbica).

Aug 17, 2017

By Raquel Dei Agnoli

Membranas a base de polímeros perfluorosulfonados, como o Nafion® (DuPont), vêm sendo extensivamente usadas como membrana de troca protônica em células a combustível. Contudo, o elevado custo e a baixa condutividade em temperaturas superiores a 80oC restringem o uso destes dispositivos. Em opção ao uso da membrana Nafion®, membranas a base da blenda polindeno sulfonado/polifluoreto de vinilideno (SPInd/PVDF) foram desenvolvidas, investigando o efeito da composição na performance das membranas. As membranas foram produzidas por evaporação de solvente da solução dos polímeros precursores. As blendas foram caracterizadas por termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial. A caracterização das membranas eletrólito envolveu medidas de grau de inchamento, capacidade de troca iônica e condutividade protônica. Foi possível observar que o PVDF confere boa resistência mecânica e aumento da estabilidade térmica das membranas. Membrana com 50% em peso de PVDF apresentou a maior condutividade protônica (1,89.10-3S.cm-1). Membranas de SPInd reforçadas com PVDF mostraram resultados promissores para uso como eletrólito em células a combustível.

Aug 17, 2017

By Betânia Mendes Sena

Neste trabalho é apresentada a influência de diferentes processos de tratamentos térmicos sobre as microestruturas e propriedades mecânicas resultantes em tubos de um aço sem costura do tipo API 5L. Após tratamentos térmicos, o material foi estudado em três condições diferentes: apenas laminado, normalizado e temperado e revenido, objetivando obter os graus X42R, X42N e X70Q, respectivamente. Ensaios de tração, dureza e impacto foram utilizados para caracterizar o comportamento mecânico dos diferentes graus do aço. Técnicas de microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas para caracterizar as microestruturas resultantes dos tratamentos térmicos e as fractografias dos corpos de prova de tração e impacto. Os resultados mostram que tubos de aço sem costura do tipo API 5L não precisam ser de graus tão elevados quanto os tubos soldados, pois graus intermediários relativos aos tubos sem costura possuem propriedades mecânicas similares aos elevados graus de aço relativos aos tubos soldados, o que evidencia a vantagem da rota de fabricação de tubos sem costura.

Aug 17, 2017

By Lucas Sanches Magalhães

A utilização de resíduos industriais é dificultada, na maioria das vezes, pela presença de determinados elementos, como por exemplo, o ferro, justificando assim a sua remoção. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a sulfatação de um resíduo proveniente da flotação de um minério de ferro e subsequente lixiviação deste resíduo sulfatado. A composição mineralógica da amostra inicial foi obtida por DRX e MEV sendo possível identificar quartzo (SiO2), hematita (Fe2O3) e muscovita (KAl2Si3AlO10(OH,F)2). De acordo com a análise química, os teores dos elementos principais foram: Fe (12,65%), S (4,02%), e Al (0,62%). Na sulfatação, realizada à 250ºC durante 4 horas, foi estudada a influência da relação ácido sulfúrico/amostra (0,1:1; 0,2:1; 0,7:1; 0,8:1; 0,9:1 e 1:1) na extração do ferro. A lixiviação foi conduzida com 5% de sólidos do material sulfatado, sendo avaliada a interferência da temperatura de lixiviação (25°C e 90°C) e do tempo de duração dos ensaios (15min, 30min, 60min, 120min, 180min e 240min). Pelos resultados obtidos observou-se que o tempo de lixiviação foi um parâmetro insignificante. A máxima extração de ferro foi encontrada sulfatando o resíduo na relação ácido/amostra 1:1 e posteriormente realizando a lixiviação deste resíduo sulfatado a 90°C por 30 minutos, alcançando 85,64% de extração do Fe.

Aug 17, 2017

By Ana Paula Gonçalves Chaves

A pesquisa relativa ao transporte ferroviário no Brasil tem se intensificado nos últimos anos visando principalmente a melhoria no desempenho do par roda-trilho. Isso se deve a demanda de se transportar cada vez mais carga por eixo visando uma redução no custo de transporte. Através de mudanças na microestrutura do material ou de mudanças na composição das ligas utilizadas na fabricação pode se aumentar a resistência do par roda-trilho. Neste trabalho foi analisada a influência de diferentes microestruturas (puramente perlíticas e perlíticas-bainíticas), obtidas através de tratamento térmico por dilatometria, nas propriedades de um aço alto carbono similar ao utilizado em rodas convencionais classe C destinadas a implementação pesada com altas cargas e baixas velocidades. Foram realizados tratamentos isotérmicos em dez temperaturas diferentes para um aço eutetóide. As análises incluíram técnicas metalográficas (definição de fases presentes e distância interlamelar da perlita), ensaios mecânicos de dureza e ensaios magnéticos (saturação magnética e ruído de Barkhausen).

Aug 17, 2017

By Leidy Julieth Hernández Buitrago

Uma grande quantidade de poeiras e fumos contendo óxidos de ferro, zinco, alumínio, cálcio, chumbo, magnésio e cádmio são habitualmente gerados durante a produção do aço em usinas siderúrgicas semiintegradas. Processos hidrometalúrgicos e pirometalúrgicos têm sido desenvolvidos para o tratamento da poeira de aciaria elétrica (PAE). O processo Waelz, que recupera parte destes resíduos por meio de reações metalúrgicas de redução e oxidação em um forno rotativo, é uma tecnologia de destaque empregada para a recuperação dos metais voláteis, e tem sido a mais usada nos últimos 40 anos. Neste trabalho, foi realizado um estudo termodinâmico do processo Waelz, visando à otimização das condições metalúrgicas necessárias para garantir a recuperação dos metais voláteis (em especial zinco), de forma a assegurar a minimização de impactos ambientais e maximização de opções de processamento para a recuperação do zinco contido. As variáveis cinéticas foram estudadas por meio da execução de uma serie de 6 experimentos, englobando os principais fatores do processamento, tais como: tipo de redutor e tempo/temperatura de processamento. Também foi avaliado o comportamento mecânico das pelotas para cada formulação. Caracterizações por meio de microscopia eletrônica com microanálise via EDS, difração de raios X, fluorescência de raios X, análise granulométrica a laser, resistência à compressão, porcentagem de matéria volátil, carbono fixo e cinzas foram empregados.

Aug 17, 2017

By Beatriz Araújo Batista

A soldagem é um processo de união que envolve muitos fenômenos metalúrgicos que podem causar problemas práticos se não forem aplicados os princípios operacionais apropriados ao processo. O aço inoxidável ferrítico AISI 410S é uma liga de Fe-Cr que contêm em média 12,5% de cromo, isto melhora a resistência à corrosão, mas em parte sacrifica outras propriedades como a sua soldabilidade. Este estudo foi realizado através da deposição de um cordão de solda em duas chapas de aço AISI 410S pelo processo de eletrodo revestido, variando a energia de soldagem entre eles, onde se calculou a diluição de cada cordão depositado e a composição química da zona fundida de cada chapa. Além disso, foi avaliado através do diagrama de Shaeffler, as microestruturas formadas e os possíveis defeitos susceptíveis mediante os parâmetros utilizados nas chapas. Verificou-se que na chapa onde se aplicou baixa energia de soldagem não ocorreu o risco de defeitos. E na chapa que se aplicou alta energia houve a possibilidade de ocorrer fragilização e fissuração por formação de martensita. Salienta-se que a diluição foi maior nessa condição, mostrando que o controle da diluição em soldas é de grande importância por influenciar na qualidade do cordão de solda.

Aug 17, 2017

By Cynara Christ Klippel

A formação de uma escória adequada é essencial para a reação de desfosforação, pois ela deve ser capaz de absorver e reter o fósforo em sua estrutura. Este trabalho tem como objetivo a avaliação do processo de desfosforação de ferro-gusa tomando como base os resultados obtidos na análise química da mistura inicial e escória final, uma vez que as condições finais do metal são determinadas por sua escória. As misturas utilizadas são a base de CaO-FeO e a temperatura de tratamento foi de 1400ºC. Inicialmente o estudo será realizado usando os modelos da literatura e posteriormente com uso de ferramentas de termodinâmica computacional. Será também determinado um modelo para prever a eficiência destas misturas.

Aug 17, 2017

By Leandro Brunholi Ramos

As superligas de níquel apresentam boa combinação de resistência à corrosão e à oxidação, resistência mecânica, resistência à fadiga e à fluência, além de conseguirem operar em temperaturas elevadas, mantendo tais propriedades. A liga Inconel 625 vem sendo estudada como revestimentos, obtidos por cladeamento ou aspersão térmica, para tubos de aços ao carbono utilizados nas indústrias de petróleo e gás. Esses tubos poderão ser unidos pela técnica de soldagem, quando então se obtém uma junta Inconel-Inconel, e isso pode acarretar modificações nas propriedades dessas superligas. O presente trabalho objetiva obter uma junta soldada da liga Inconel 625 empregandose o processo de soldagem a arco utilizando eletrodo revestido Ni-Cr-Mo 3 e caracterizar o cordão de solda quanto à microestrutura, à dureza e à corrosão. A microestrutura foi avaliada por microscopia óptica; para dureza foi realizado perfil de microdureza Vickers ao longo da junta soldada; quanto à corrosão foram realizadas curvas potenciodinâmicas em três diferentes soluções: 3,5% NaCl, 3,5% NaCl + 0,01M Na2S2O3 e 3,5% NaCl + 1N H2SO4. Os resultados obtidos mostraram que a zona fundida tem microestrutura dendrítica, sendo a zona afetada pelo calor de aproximadamente 1,2 mm de extensão. A solda não alterou significativamente as propriedades de corrosão e dureza.

Aug 17, 2017

By Ana Maria Pérez Ceballos

Os aços inoxidáveis duplex e superduplex são caracterizados por uma estrutura bifásica contendo ilhas de austenita precipitadas numa matriz de ferrita. Estes aços possuem boas propriedades mecânicas e boa resistência à corrosão. No entanto, estes aços podem apresentar fragilização por hidrogênio. No desenvolvimento deste trabalho se estudou a difusão e fragilização por hidrogênio de um aço inoxidável superduplex SAF 2507 nos estados como recebido e tratado térmicamente. Para avaliar a influência da microestrutura sobre a difusão do hidrogênio foram realizados ensaios de permeação electroquímica de hidrogênio. Observou-se que o coeficiente de difusão aparente aumenta em função da temperatura de recozimento. A influência de hidrogênio na resistência à fratura do material recozido a 1300°C foi estudada a partir de ensaios de tenacidade à fratura (CTOD). Determinou-se que a resistência à fratura do material diminui consideravelmente quando o mesmo é submetido a uma carga de hidrogênio. A presença de hidrogênio também modificou o mecanismo de fratura do material, observou-se uma fratura completamente dúctil no material que foi testado em ausência de hidrogênio e uma fratura frágil, caracterizada por clivagem, foi observada no material hidrogenado. Determinou-se que a fase austenítica pode ser fragilizada sob certas condições de carga de hidrogênio.

Aug 17, 2017

By Laís Couto dos Santos

A corrosão é definida como sendo um conjunto de fenômenos de deterioração dos materiais em consequência de reações entre o material e o meio. Em instalações metálicas, tais processos são monitorados através de cupons de perda de massa. Quando o ataque se evidencia pela formação de cavidades com pouca perda uniforme, ele é denominado corrosão por pites. As empresas de monitoramento de corrosão adquirem cupons de diferentes fornecedores, e pouco se observa quanto ao tipo de processamento durante a fabricação, a composição química, a microestrutura, entre outros parâmetros e o quanto, podem alterar a confiabilidade dos resultados. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de cupons aço carbono, relacionando a composição química, densidade de inclusões e pites de corrosão presente em cupons. Na caracterização foram envolvidas as análises química e microscópica. Os cupons foram ensaiados em loop de corrosão tendo como fluido a água potável. Para determinar a densidade, área e profundidade dos pites de corrosão foram adotados as normas NACERP0775 e ASTM G46-94. Foi observada uma relação direta entre o teor de enxofre e a densidade de inclusões e, consequentemente, entre a densidade de pites presente nos cupons, após ensaio em loop de corrosão.

Aug 17, 2017