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By Túlio César Nogueira

Este trabalho teve como objetivo estudar a resistência ao crescimento de trinca por fadiga de juntas soldadas de aços inoxidáveis ferríticos do tipo UNS S40910 e UNS S41003, com entalhe na ZTA. Os ensaios de fadiga foram realizados em juntas soldadas com alta e baixa energia de soldagem realizadas pelo processo GMAW, tendo como metal de adição o consumível austenítico ER 308 LSi, e em amostras do metal de base de ambos os aços. Os ensaios foram realizados sob controle de carga com a amplitude de carregamento constante, e razão R entre tensões de 0,1. Os resultados foram obtidos na forma de curvas (da/dN) vs. ?K, com caracterização das regiões I e II do crescimento de trinca por fadiga. Analisou-se também os aspectos microestruturais e fratográficos por intermédio de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente, como suporte para se justificar o comportamento sob fadiga das amostras. Embora os dois aços tenham comportamento distinto, pode-se concluir que as juntas soldadas não apresentaram efeito do aporte térmico, não sendo influenciados pelas alterações microestruturais existentes na ZTA.

Aug 7, 2018

By Victor Hugo Pereira Moraes e Oliveira

A indústria petrolífera demanda tubos com resistência mecânica e tenacidade à fratura cada vez maiores. Estas propriedades, determinadas pela microestrutura, são modificadas completamente na soldagem. Este trabalho avaliou a formação de constituinte MA na ZAC de grãos grosseiros, reaquecidas ou não intercriticamente, de junta de topo circunferencial para tubos de aço API 5L X100 desenvolvido para águas profundas. Simularam-se com elementos finitos e em sistema Gleeble ciclos térmicos de soldagem com diferentes aportes de calor para processo FCAW. Foram feitas análises com microscopia ótica e eletrônica de varredura, além de medidas de microdureza. A morfologia do constituinte MA, cuja fração foi maior nas simulações com o maior e o menor aporte de calor e mínima para o aporte de 2,0 kJ/mm, foi muito alterada pela temperatura máxima simulada. A simulação da soldagem mostrou ser bastante complexa, e vários fatores críticos que afetam a tenacidade das juntas soldadas foram analisados por meio de simulação computacional.

Oct 30, 2017

By Gerson Evaristo de Paula Júnior, Bruno Santos Malaquias, Henriquison Magela Bottrel Reis

O desafio no processo de coqueificação está relacionado à elaboração de misturas de carvões que produzam coque com a qualidade para utilização nos altos-fornos. Foi avaliada, em escala piloto, a influência de materiais inertes (coque verde de petróleo [CVP], antracito e carvão com alto teor de inerte [CATI]) às misturas de coqueificação sobre a formação de microtexturas e a qualidade do coque. Os resultados indicaram que, para a mistura avaliada, a adição do CVP até 30% produziu coque com qualidade (DI15-150) adequada para os altos-fornos da Usiminas. As principais microtexturas foram do tipo mosaico, fragmentária, fusita, inerte anisotrópico e o próprio CVP. O antracito provocou redução significativa de DI15-150 e CSR. A análise de microscopia óptica revelou partículas livres na matriz de coque, contribuindo para a queda de qualidade. A adição de CATI às misturas de coqueificação resultou em forte queda na qualidade do coque e a microtextura do tipo mosaico foi predominante. De forma geral, o carvão com alto teor de inertes foi o que apresentou menos benefícios, diferentemente do CVP, que apresentou melhor resultado para ser utilizado nas misturas de coqueificação da Usiminas.

Oct 1, 2019

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 Fernando Nunes da Silva

Wear mechanisms of materials that constitute the equipments and operating parts in the pre-salt area during the production of petroleum and gas can include corrosion, corrosion-cavitation and corrosion-cavitation-erosion. In the laboratory, it is realizable, but at times it is inaccurate to reproduce or visualize some of these mechanisms due to the real complexities caused by hydrodynamic flows, and the physico-chemical and mechanical non-linearities. The main objective of this work was to study coupons of low carbon steel under laboratory conditions, such as corrosive, cavitative-corrosive (CO2) and corrosive-erosive (CO2 + SiO2), in a stirring aqueous saline solution (0 and 5.0 m/s) at two levels of temperature, with bubbling of gas (5.0 L/min) and contaminated with or without (2.5 % mass), by solids particles of SiO2. The surface of the coupons subjected to upstream flow (0° in a cylindrical generatrix of coupon), and downstream flows (180º) were analyzed by profilometry. The measurements of roughness and waviness of all coupons were statistically analysed using Statgraphics® Centurion XVI, at a confidence level of 95% and significant differences observed in some matrices were discussed.

Jul 31, 2018

By Nathanael Wagner Sales Morais

Os aços maraging tem grande importância tecnológica devido sua aplicação nas industrias aeroespacial e nuclear. Uma das aplicações para esse material é a fabricação de cilindros de alta resistência pelo processo de estampagem profunda, logo o conhecimento da textura cristalográfica torna-se fundamental. Este trabalho investigou o efeito da laminação à frio seguida por um recozimento sobre a microestrutura, textura e anisotropia plástica no aço maraging 350. A anisotropia foi medida pelo cálculo dos coeficientes de Lankford e dos coeficientes de anisotropia normal (Rm) e planar (?R). Os resultados mostraram o aumento na deformação a frio gera um aumento na intensidade da fibra acompanhada de um aumento no valor de Rm. As análises metalográficas mostram que maiores reduções induzem à um precipitação intermetálica após o recozimento.

Aug 8, 2018

By Thiago Pinto Silva, Leandro Rocha Lemos, Luiz Fernando Andrade de Castro

This paper shows an evaluation about effect of dispersant sodium silicate along to limestone, in the form of pulp, on the cold agglomeration process for iron ore sintering. Before that, it was verified the effect of pH, solids content and amount of dispersant on the stability of the system (limestone, water and sodium silicate). It was found that the lower the solids content, the more alkaline pH and the amount of sodium silicate equal to 20 l for each 1t of limestone, was the level of dispersion of the system. The influence of the limestone pulp with dispersant depended on the granulometry of the ore mixture and the type of technological route. For the thinner type (42,8% <0.15mm), the limestone pulp with dispersant reduced the resistance of the adherent layer of the cold agglomerates, regardless of the technological route. However, for the coarser type (24,7% <0.15mm), the limestone pulp with dispersant increased the average size of the aggregates, preserving the resistance of the adherent layer when manufacturing with two intensive mixers in series.

Oct 1, 2019

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 Mário César Mantovani

The steel for gas turbine compressor discs (26NiCrMoV14.5) requires some mechanical properties like strength, impact, toughness, fatigue, and creep resistance in order to be used in such application. To achieve the properties required for the gas turbine compressor discs, the material should have very low contents of sulfur, phosphorus, antimony, tin and arsenic. The level of cleanliness should also be very high and this is possible by achieving low oxygen content keeping the deoxidation elements like silicon, manganese and even the aluminum in very low percentages. The main problem in refining such steel is to adjust a sufficiently low oxygen content to have a good desulfurization and at same time a good cleanliness without using silicon, manganese or aluminum as deoxidizers. Combination of initial selection material, steelmaking process control, forging sequence and heat treatment cycles can provide uniform mechanical properties throughout the gas turbine compressor discs. Villares Metals SA as a big player on special steels with complex process has been developing this kind of material for several years. The objective of this work is to show the process technology evolution involved in the production of this kind of steel under the discussed preconditions.

Aug 17, 2017

By Edo Engel

Whereas only a handful of decades ago, typical blast furnace working volumes were below 1000 m³, such furnaces are currently designated compact or even mini blast furnaces. For certain business cases, however, small furnace sizes remain an attractive option. Decades ago, this size blast furnace would have produced a maximum of 0.3 Mtpa with its 600 m³ working volume over a campaign of up to four years. The current state of technology and operational know–how will allow a similarly sized furnace to produce over 0.7 Mtpa while achieving the multiple decade campaigns that have become familiar to steel producers in full sized operations. This level of productivity, but especially the reliability and supply security associated with mature technology, allows for integration into minimills or taking a first step towards a full scale BF–BOF integrated mill. Steel producers considering such scenarios, which are typically attractive for emerging economies, are confronted with fundamental decisions, one of which is for the technological basis for the compact or mini blast furnace to be included in the plant. This article addresses some of these decisions from an operations–based perspective. A small number of case studies is included.

Aug 16, 2017

By Cristiano José Scheuer

The effect of low-temperature plasma carburizing treatment on the micro-abrasive wear resistance of AISI 420 steel was investigated by mean of a CSM Calowear ball-cratering equipment. Carburized samples were treated at temperatures of 350, 400, 450 and 500°C for a fixed time of 12 h, using a gas mixture containing 99.5% (80% H2+20% Ar)+0.5% CH4. Micro-scale abrasive wear tests were conducted with a 25.4 mm AISI 420 steel sphere, using an abrasive suspension of alumina (Al2O3) with particle size of 1 ?m (abrasive concentration of 0.11 g/cm³). The contact normal force, abrasive flow and ball rotation speed were fixed at: 0.5 N, 0,2 drop/s, and 120 rpm. The wear craters were analyzed using a confocal laser microscope, Olympus OLS 3000. The wear analyses were performed for test times of: 30, 60, 90, 120, 180, 360, 540, 720 and 900 s (equivalent sliding distance: 0.84, 1.68, 2.52, 3.36, 5.04, 10.09, 15.14, 20.19 and 25.23 m, respectively). The results indicate that the wear coefficient in the outer layer and in the diffusion layer are different, being lower in the latter. It was also verified that the wear coefficient on the outer layer region decreases with increasing treatment temperature in the range of 350 to 450 °C, and increase again for 500ºC. The diffusion layer wear coefficient is similar for all the carburized samples. Finally, for all studied conditions, the analysis of the wear craters surface indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear modes.

Aug 8, 2018

By Carolina Conter Elgert

A influência dos parâmetros termomecânicos e da adição de elementos microligantes na relação processo, microestrutura e propriedades de chapas laminadas, do aço DIN 20MnCr5 foi o objetivo de estudo deste trabalho. Os testes foram desenvolvidos em escala piloto, no laboratório de processos metalúrgicos do IPT. Foram testadas variações de composição química, condições de laminação e taxas de resfriamento. Ocorreu alongamento dos grãos austeníticos para os materiais processados por laminação termomecânica e refino de grão e aumento de limite de escoamento para os aços microligados, tanto na condição de laminação convencional, quanto na condição de laminação termomecânica.

Oct 30, 2017

By Elias Macedo de Oliveira

Este trabalho tem por objetivo realizar a avaliação das propriedades mecânicas da zona termicamente afetada (ZTA) de junta soldada de aço fundido de alta resistência, obtida pelo processo eletrodo revestido, analisando o efeito da variação do tempo de tratamento térmico pós-soldagem. Foram soldadas juntas multipasses para avaliação de propriedades mecânicas de um aço fundido de alta resistência mecânica, com preaquecimento de 200°C, corrente contínua, posição plana e aporte térmico médio de 1,5 kJ/mm. Após a soldagem, realizaram-se ensaios mecânicos e metalográficos em corpos-de-prova retirados da ZTA e metal base, tanto na condição de como soldado quanto após tratamentos térmicos pós-soldagem. Os tratamentos térmicos pós-soldagem foram realizados à 600°C, por 1, 2 e 3 horas, visando avaliar o efeito destes tratamentos nas propriedades da ZTA. Os resultados mostraram que as propriedades mecânicas não apresentaram diferenças significativas em relação ao metal base com os tratamentos térmicos realizados, propiciando resultados satisfatórios em relação aos requisitos da norma IACS W22 Grau R4.

Aug 7, 2018

By Marlon José Zanotto

O objetivo deste trabalho é comparar o uso da liga~mãe Al-5Ti-1B e dos sais de fluortitanato de potássio (K2TiF6) e fluorborato de potássio (KBF4) no refino de uma liga de alumínio de pureza comercial. Os resultados demostram a eficiência da liga-mãe no refino de grão quando adicionada em quantidades acima de 0,6% em peso. No entanto, para o sal de boro, não houve refino de grão na mesma quantidade e no dobro da porcentagem. Já para o sal de titânio ocorreu refino de grão, provavelmente devido à presença de boro residual no alumínio puro comercial.

Aug 17, 2017

By Davidson Marcos de Oliveira, Antonio Adel dos Santos, Vicente Tadeu Buono

The benefits of using the controlled rolling process followed by accelerated cooling (TMCP), currently used in the main rolling mills in the world are already well known and metallurgically based. The need to obtain mechanical properties with a high degree of homogeneity means that in some situations the ends of the rolled material are discarded, negatively affecting the metallic yield of the process. Therefore, this work focused on the determination of the mechanical properties variation at the ends of thick plates processed by TMCP of steels for application in oil and gas pipelines, in order to map the extent of these differences and to correlate them with the microstructure obtained, the profiles of temperature and cooling rates in these regions. To perform the work, two slabs of the studied material were rolled, and the temperature profile was recorded along the plate in the controlled rolling and accelerated cooling processes. The ends of the material were sampled in sections at every 100 mm and subjected to tensile test, hardness and the Charpy V-notch impact test, as well as dilatometry and microstructure evaluations. For the used process conditions, the results indicated the formation of a banded microstructure, basically consisting of polygonal ferrite and bainite, occasionally containing small fractions of perlite. The mechanical properties in the top and the base were higher than the values found in the plate middle, justified by the microstructure found. The work allowed understanding the relationship between the mechanical properties, microstructures and process conditions at the ends, helping the team to improve the process in order to result in a high degree of homogeneity of the product and, thus, lead to optimization of the metallic yield.

Oct 1, 2019

By Miguel Lahr da Silva

Este estudo foca na análise do comportamento do módulo para cálculo da viscosidade de escórias fundidas do software FactSage 6.4. Foram utilizados dados da literatura e calculada a viscosidade de 972 escórias, no sistema CaO-SiO2-Al2O3-MgO, variando composição dentro da faixa de 2-58% de CaO, 7,4-70% de SiO2, 0-40% de Al2O3 e 0-38% de MgO, e temperatura na faixa de 1050-1750ºC. Foi encontrada uma tendência do software de produzir resultados com valores de viscosidades menores que os encontrados na literatura. O desvio médio entre os valores da literatura e calculados foi de 32,06%, segundo estudos da literatura é considerado adequado para viscosidades de escórias siderúrgicas fundidas.

Aug 16, 2017

By Letícia dos Reis Gonçales

A liga AZ91D apresenta 9%pAl e 1%pZn e pode ser submetida a tratamento térmico de solubilização seguido de envelhecimento para melhoria de propriedades mecânicas por meio de precipitação da fase beta-Mg17Al12. Esta fase, porém, pode ter efeitos distintos sobre o comportamento de corrosão da liga. Buscando estudar a influência do tamanho de grão da matriz alfa e a presença de precipitados beta sobre a resistência à corrosão da liga AZ91D, este trabalho utilizou lingotes com estrutura bruta de fusão na obtenção de amostras solubilizadas, laminadas a frio e então envelhecidas, para subsequente análise microestrutural e do comportamento de corrosão. A solubilização ocorreu a 445ºC por 24h e foi efetiva em dissolver quase completamente a fase beta. A laminação levou a uma redução de 20% da espessura das amostras e de 400 para 130 µm o tamanho de grão médio, após envelhecimento. O envelhecimento feito a 200ºC em 2 e 24h permitiu a precipitação de fase beta em maior quantidade e melhor distribuição por contornos de grão em relação às amostras fundidas ou solubilizadas. Ensaios de imersão foram realizados, apontando uma leve queda na taxa média de corrosão quando se lamina a amostra, enquanto as amostras solubilizadas (sem fase beta) mostraram maior susceptibilidade à corrosão. Assim, é possível indicar que o refinamento de grãos é benéfico ao formar uma rede de proteção em ligas de magnésio AZ91D, apesar de introduzir defeitos gerados pela laminação.

Aug 17, 2017

By João Guilherme Dessi

Neste trabalho estudou-se a microestrutura e a interface de um tubo bimetálico cladeado por centrifugação, constituído externamente em aço API 5L X65Q e internamente pela superliga de Ni-Cr Inconel 625, ambos vazados pela mesma posição relativa no tubo. O vazamento do Inconel 625 causou erosão no aço que diminuiu de intensidade do lado de vazamento (região mais quente) para a o lado oposto (região mais fria), onde a região de interdifusão não se apresentou mesmo uniforme. Nas regiões mais quentes (lado vazado e meio do tubo) ocorreu o cladeamento completo, com uma interface continua entre ambos os materiais constituintes, enquanto que na região mais fria a interface apresentou descontinuidades. O aço apresentou microestrutura ferrítica-perlítica com a região adjacente a interface descarbonetada, com grãos ferriticos nanométricos em uma região estreita de 3 µm. O Inconel 625 apresentou uma microestrutura de dentritas de austenita Ni-cfc com fases de Laves interdentríticas, devido a aumento do teor de Fe, com alta densidade de discordâncias na região adjacente a interface livre de precipitados.

Aug 8, 2018

By Jayna Kátia Dionisio dos Santos

Os materiais compósitos tornaram-se ao longo dos últimos anos, essenciais ao surgimento de novas tecnologias. Para tanto, é imprescindível que alguns cuidados sejam considerados ao desenvolver estes materiais, como o uso do processo de fabricação adequado e a aderência fibra/matriz, sendo este último um fator preponderante na resistência mecânica final do produto. Também se torna cada vez mais necessário o desenvolvimento de materiais com capacidade de utilização ecologicamente correta. Diante disso, foi fabricado um compósito parcialmente ecológico, utilizando como reforço um tecido de sisal, e como matriz resina poliéster. Ainda, buscando a melhoria da aderência fibra/matriz foi efetuado um tratamento com Hidróxido de sódio (NaOH) a uma concentração de 3% no reforço de sisal. Para a caracterização mecânica do compósito, foram realizados ensaios de tração uniaxial nas fibras tratadas e não tratadas, bem como nas lâminas que utilizaram estas fibras como reforço, mediante a norma ASTM 3039. Quanto a esta propriedade mecânica, foi observado que o tratamento químico superficial diminui expressivamente a resistência à tração da fibra e, em contrapartida, aumentou a resistência do compósito polimérico quando comparado ao que utilizou fibra não tratada, confirmando assim o efeito positivo do tratamento na superfície do reforço de fibra natural.

Aug 8, 2018

By Alaelson Vieira Gomes

Amostras de alumina APC-2011 SG com nióbia, sílica e magnésia foram sinterizadas a 1400 °C/3h, a fim de serem avaliadas suas propriedades balísticas. A adição de nióbia foi de 6% e 8% em peso; sílica foi de 0% e 0,8% em peso; e magnésia no teor de 0% e 0,15% em peso. As amostras sinterizadas foram caracterizadas medindo-se dureza, densificação e velocidade após o impacto.Os ensaios balísticos foram efetuados colando discos cerâmicos em chapas de aço e então submetendo o alvo a impacto usando projetil 7,62 mm de um fuzil com uma distância de tiro de 5m. A energia absorvida pela fragmentação dos discos cerâmicos foi estimada pela velocidade residual.As superfícies de fratura das amostras foram observadas por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados foram analisados.Verificou-se que a adição de quantidades elevadas de nióbia à alumina com presença menos significativa de sílica e magnésia pode incrementar a presença de fase vítrea nos contornos de grãos da alumina, com efeito nas propriedades do material para uso em proteção balística.

Oct 30, 2017