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By Loyslene Rabelo Fernandes, Tom Depover, Dagoberto Brandão Santos, Davi Silva Alves, Kim Verbeken, Lisa Claeys

Os aços inoxidáveis duplex (AID) possuem boas propriedades mecânicas da ferrita com a resistência a corrosão da austenita. São bastante empregados na indústria petroquímica, de papéis e nuclear. Porém, são suscetíveis à fragilização por hidrogênio (H2). Amostras de AID 2205 foram recebidas na condição de recozimento de homogeneização (1100ºC por 300 s e resfriamento em água). Em seguida, foram laminadas a frio e recozidas a 1100ºC por 2 h e a 850ºC por 24 h. Foram então carregadas com H2. Análises de extração por fusão foram aplicadas para quantificar o hidrogênio no aço. Testes de tração in situ com carregamento de H2 simultâneo foram usados para avaliar a fragilização provocado por esse elemento. Completando as análises de H2, foram construídos espectros de dessorção térmica. A microestrutura foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados (EBSD), difração de raios-x e microscopia eletrônica de transmissão. Na condição envelhecida o foram identificadas as fases sigma, chi e carboneto. O AID apresentou uma redução de ductilidade considerável, alcançando 5% de alongamento já no estado envelhecido. O carregamento de hidrogênio não alterou essa condição. A extração por fusão revelou um teor de hidrogênio na microestrutura de até 50 wppm para a condição recozida, enquanto para a amostra envelhecida foi de 10 wppm. Apesar da alta fração volumétrica de fases intermetálicas e carregamento com H2, as superfícies de fratura foram caracterizadas como microcavidades e intergranulares.

Oct 16, 2019

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

Steel production process generates waste, among which is the electric arc furnace dust (EAFD). This waste has varying amounts of zinc, which is principally contained in the minerals zincite (ZnO) and franklinite (Fe2ZnO4). The presence of Zn is capable of economically motivating the recycling of this residue and facilitating the co-processing of the remaining material. The zinc content in EAFD and the presence of zincite, however, have significant influence on the application of hydrometallurgical recovery processes (economic alternatives to the Waelz process). In this study, based on the computational thermodynamic tool FactSage, theoretical considerations are made on the conditions for the formation of zinc-containing minerals found in EAFD. Through thermodynamic analysis, the best conditions for obtaining a high fraction of ZnO were analyzed, which favor the hydrometallurgical processes for EAFD treatment. A classification of dust depending on the phases present in the EAFD is suggested as a guide for the feasibility analysis for the use of a hydrometallurgical process.

Jul 30, 2018

By Franciéli Mantovani

Apesar da primeira preocupação com relação à gestão de resíduos ser a busca pela minimização da geração dos mesmos, há muitos casos de processos produtivos que geram resíduos inevitáveis. A investigação e o desenvolvimento de processos tecnológicos capazes de transformar os resíduos no sentido de reutilizá-los são plenamente justificados e passaram a ser uma realidade. Dentro deste panorama, a reciclagem de resíduos potencialmente perigosos, como o pó de aciaria elétrica - PAE, é uma importante questão ambiental. A indústria de pigmentação, na busca de matérias primas alternativas e de menor custo, vem apresentando potencial para absorver resíduos que contenham elevados teores de ferro sob a forma de óxidos. Neste sentido, esta pesquisa objetivou avaliar a viabilidade do uso de PAE para pigmentação da fração argamassa do concreto. Para tanto, foram moldados três traços diferentes, com teores de adição de PAE e de pigmento comercial de 0% e 5%, mantendo-se uma relação água/aglomerante de 0,4. Para cada traço moldaram-se corpos de prova destinados aos ensaios de resistência à compressão e de medições colorimétricas. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que o PAE apresenta potencial para pigmentação de argamassas. Entretanto, verificou-se retardo na pega do material, o que pode vir a prejudicar a desforma.

Jul 30, 2018

By Edwaldo Ferreira Brandão

Os aços avançados de alta resistência (Advanced High Strength Steels - AHSS) vêm sendo uma solução atrativa na construção de estruturas automotivas mais leves e seguras, pois combinam alta resistência e boa conformabilidade. Neste trabalho, foram realizadas simulações numéricas e experimentos em escala industrial, com aços fornecidos pela Usiminas, da estampagem de uma travessa dianteira de suspensão automotiva. O objetivo desses experimentos foi avaliar a estampabilidade deste componente, que atualmente é fabricado com o aço de alta resistência baixa liga (HSLA340, 2,0 mm), quando substituído pelos aços Dual Phase (DP600, 1,6 e 1,8 mm) e Transformation Induced Plasticity (TRIP700, 1,6 mm). As simulações numéricas reproduziram o padrão de deformação destes materiais durante os processos de conformação e o perfil geométrico do componente. A travessa de suspensão automotiva foi estampada com sucesso com os AHSS propostos.

Aug 16, 2017

By Tiago Nunes Lima

Novas ligas de Ti estão sendo desenvolvidas como uma alternativa para aplicação em implantes cirúrgicos e em componentes estruturais por possuírem propriedades atraentes em comparação à liga Ti6Al4V, com destaque ao menor módulo de elasticidade, menor citotoxicidade, maior resistência à corrosão e propriedades mecânicas similares, alta resiliência e elevada formabilidade. Este estudo tem como objetivo observar as características mecânicas de ligas Ti35Nb2Sn deformadas a frio e seguidas de envelhecimento. A liga foi laminada a frio com 80% de redução e envelhecida a 400 ºC por 48 horas. Foram realizados ensaios de tração, dureza, metalografia e análise das superfícies de fratura. A liga laminada apresentou uma maior relação de resistência à tração pelo módulo de elasticidade e maior ductilidade do que a liga envelhecida.

Aug 16, 2017

By Guilherme Duarte Moreira

Com o objetivo de melhoria dos resultados de desempenho operacional identificouse uma oportunidade em reduzir o tempo de trocas programadas (Setup) na Laminação de Fio Máquina na Usina Siderúrgica de Ouro Branco. Utilizando a metodologia SMED (Single Minute Exchange of Die), obteve-se grande redução do tempo de Setup. Como esta metodologia já se demonstrou uma excelente ferramenta para redução dos tempos de setups, foi idealizado uma abordagem mais completa, sendo desenvolvido um modelo para aplicação para as paradas programadas para manutenção. Esta aplicação corroborou um enorme ganho, tanto na definição do tempo de parada programada, quanto no planejamento e padronização das atividades.

Aug 16, 2017

By Rodolfo Arnaldo Montecinos de Almeida

As escórias de forno elétrico a arco (FEA) têm diversas funções, entre elas a melhoria da eficiência energética através do fenômeno da espumação. Por isso o estudo das escórias é de suma importância nos FEA’s. Um dos fatores que determina a qualidade da espumação e a sua eficácia é presença de partículas sólidas na escória. A saturação de MgO é extremamente importante, pois além de garantir partículas sólidas garante também a compatibilidade química para minimizar o consumo do refratário. Neste trabalho, foi feito o estudo da saturação de MgO para escórias no sistema CaO-SiO2-FeO-MgO-Al2O3, onde avaliou-se a influência que a basicidade binária, os teores de FeO e do Al2O3 tem sobre o mesmo. Foram feitos diagramas ternários, onde viu-se as diferenças que os teores de Al2O3 tem sobre os campos líquidos e as demais fases presentes. Foram feitos os diagramas de saturação isotérmicos (ISD’s) encontrando os mesmos pontos de dupla saturação quando comparados com os diagramas ternários. Fez-se uma validação dos ISD comparando a posição de diferentes corridas com a energia elétrica consumida. Quanto mais próxima a corrida está da linha de saturação menor será seu consumo energético.

Aug 16, 2017

By Noan Tonini SImonassi

Compósitos cerâmicos de TiB2-AlN foram preparados por técnica de “spark plasma sintering”. A densidade máxima relativa e resistência foram de 96,9% e 16,2 GPa, respectivamente. As amostras foram submetidas a testes de usinagem de curto tempo. Os compósitos com 70% de AlN foram utilizados como ferramenta de corte e apresentaram resultados satisfatórios para os parâmetros de corte. Análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) permitiram a análise da microestrutura e o desgaste da superfícies após os testes de corte.

Oct 30, 2017

By Luis Bernardo Varela Jiménez

Amostras de aço inoxidável UNSS31803 duplex foram nitretadas sob plasma em atmosfera gasosa de 75% de nitrogênio e 25% de hidrogênio em temperatura de 400°C durante 20 horas. A microestrutura do material como recebido apresentava cordões de ferrita e austenita, alinhados no sentido da laminação, com aproximadamente 50% de cada uma das fases. A caracterização microestrutural foi feita por microscopia óptica, difração de raios X, MEV e EBSD. As propriedades mecânicas e tribológicas das superfícies tratadas foram avaliadas utilizando ensaios de microdureza e esclerometria linear instrumentada. As camadas obtidas na nitretação a plasma em baixa temperatura (LTPN) eram constituídas por ferrita expandida (aN) e austenita expandida (?N), com durezas de 1509 HV e de 1362 HV, respectivamente. Os ensaios de esclerometria linear mostraram que, num primeiro estágio, o indentador se movimenta sobre a camada nitretada, promovendo deformação plástica nas bordas do sulco, denotando a possibilidade de movimentação de discordância nas fases expandidas da camada nitretada. O coeficiente de atrito medido durante esse estágio ficou estável em torno de 0,05. Ao final do primeiro estágio houve início de formação de microtrincas, aumentando o coeficiente de atrito aparente. A transição para o 2º estágio ocorre com formação de microtrincas cuja densidade aumenta com o aumento da profundidade de risco. Nesse estágio o coeficiente de atrito cresce linearmente com o tempo e profundidade de risco, o número de microtrincas cresce e as microtrincas observadas são predominantemente transgranulares, típicas de falha coesiva da camada. Foram observadas, também, microtrincas intergranulares que causam o destacamento individual de pequenos grãos de ferrita e/ou austenita expandida. No terceiro estágio de riscamento o coeficiente de atrito aparente tende a se estabilizar em torno de 0,16. O ensaio de esclerometria linear realizado no aço como recebido apresenta coeficiente de atrito sempre crescente até atingir um valor em torno de 0,21.

Aug 8, 2018

By Beatriz Fausta Gandra

A preservação do refratário do cadinho é fator determinante para o prolongamento da vida útil de altos-fornos. Assim, o presente estudo teve por objetivo avaliar o efeito da variação da composição química do gusa (silício, manganês e enxofre) sobre o bloco de carbono do cadinho, com foco na obtenção de informações que permitiram inferir sobre a viscosidade e a tensão superficial do gusa. Isto foi realizado por meio de análises via microscopia de aquecimento e ensaios para determinar a penetração de gusa em bloco de carbono a altas temperaturas. Os resultados indicaram a tendência de elevação do ângulo de contato entre o gusa e o bloco de carbono a partir do aumento do silício e do enxofre no gusa. Por outro lado, verificou-se que o ângulo de contato reduz com o aumento do manganês no gusa. Dessa forma, o gusa contendo maiores teores de silício e enxofre penetrou de forma menos significativa no bloco de carbono, enquanto que o gusa com altos teores de manganês penetrou de forma mais intensa no bloco de carbono. Esses resultados permitem estabelecer faixas de controle da composição química do gusa, em consonância com as necessidades de preservação dos altos-fornos e de sua estabilidade operacional.

Oct 30, 2017

By Thiago Viana de Oliveira Turra

Foi estudado o comportamento do resultado de dureza com o acréscimo de tempo de patamar de tratamento térmico para alívio de tensões, em juntas soldadas com processos MAG e TIG. Utilizou-se o metal base ASTM A743 CA6NM, um aço inoxidável martensítico usado na fabricação de rotores para geração de energia hidroelétrica, e o consumível de soldagem AWS A5.9 ER410NiMo. No processo MAG, foi usado o gás mistura de 96% Ar + 4% CO2, e no processo TIG o gás 100% Ar. Para cada processo, foi soldado um corpo de prova, que foi cortado em sete fatias ao longo do comprimento. Observou-se redução na dureza do estado “como soldado” para o primeiro ciclo de oito horas de patamar. Nos demais ciclos a variação encontrada não tem significância dentro da dispersão da amostragem.

Oct 30, 2017

By Edwan Anderson Ariza Echeverri

O aumento das exigências para reduzir o consumo de combustível e aumentar a segurança dos passageiros tem estimulado o desenvolvimento da nova geração de aços de alta resistência. Esses objetivos tornam-se atingíveis com a redução do peso dos componentes de aço do veiculo, pelo uso de chapas mais finas e resistentes, mas não menos dúcteis. Com esse propósito, no presente trabalho pretendeu-se analisar os efeitos de diferentes rotas de processamento: estampagem a quente, têmpera e partição e o inovador processo que combina a deformação a quente com a têmpera e partição. Os ciclos térmicos foram projetados para obter a maior fração de austenita retida, além de ferrita e martensita. Para cada amostra tratada, amostras de tração de tamanho reduzido foram extraídas de amostras previamente tratadas em simulador termomecânico avançado Gleeble 3S50. A microestrutura foi analisada por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Com o novo processo combinado acredita-se que seja possível atingir uma boa associação de propriedades para a nova geração de aços de alta resistência pela transformação da austenita retida metaestável em martensita induzida por deformação, contribuindo para a absorção de energia durante impacto.

Aug 16, 2017

By Mariana Sizenando Lyrio, Fernanda Nascimento Moreira, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, Gabriella Maria Silveira de Sá, Ana Gabriella Conceição dos Santos

surgimento de fases intermetálicas em aços é matéria de grande interesse devido ao caráter nocivo que elas podem conferir às propriedades mecânicas do material. No presente trabalho, foi estudado o efeito do surgimento da fase sigma em um aço inoxidável duplex através de modelamento numérico-computacional. A microestrutura duplex foi obtida via simulação, sendo, então utilizada como matriz para a nucleação e crescimento da fase sigma, também via simulação. O método do Cone Causal foi utilizado para o desenvolvimento da microestrutura e os resultados foram comparados com a metodologia da cinética formal de JMAK para fins de validação do modelo. Os resultados da simulação permitem obter, através da Regra das Misturas, predições sobre as propriedades mecânicas do material, no caso, o limite de resistência à tração, que foi comparado com os dados encontrados na literatura. Foi possível constatar o aumento do limite de resistência à tração para maiores frações volumétricas de sigma, o que traz como resultado a diminuição da ductilidade para o aço.

Nov 17, 2019

By Pedro Henrique Teshima Shioga

Quando processos de engenharia de superfícies multifuncionais que combinam fases de propósito orientadas são aplicados a substratos moles, uma combinação de alta resistência ao desgaste, suporte de alta carga e baixos coeficientes de atrito podem ser obtidos. Neste estudo, os efeitos de diferentes camadas nitretadas no comportamento tribológico de revestimento Diamond-Like-Carbon (DLC) depositado sobre aço SAE 1040 são investigados. A nitretação foi conduzida sob diferentes temperaturas e misturas de gases para criar três camadas de nitretos distintas: duas camadas de compostos com predominância de fases e e ?’ e uma camada de difusão. Todas as superfícies foram então revestidas com DLC, depositado via Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition (PACVD). As fases de nitreto foram analisadas utilizando difração de raios-X e a topografia da superfície foi analisada por interferometria de luz branca e microscopia eletrônica de varredura. O comportamento tribológico foi investigado utilizando esfera e plano com movimento alternado com carregamento incremental até a falha do filme DLC. Os testes tribológicos indicaram que o melhor desempenho foi alcançado por uma específica combinação de dureza, rugosidade superficial e tipo de nitreto. A melhor capacidade de mancalização entre o revestimento DLC e o substrato mole foi alcançada quando a camada de nitretos constitui-se apenas de uma camada de difusão.

Aug 16, 2017

By Lívia Lopes de Oliveira Goulart

Visando garantir o nível de qualidade dos produtos e o controle do processamento do aço para atender aos requisitos dos clientes e das normas técnicas aplicáveis e manter-se competitivo no mercado de aços longos com redução contínua de custos, um dos grandes desafios das aciarias elétricas é promover o aumento do rendimento de suas ferro-ligas melhorando ao mesmo tempo os processos de desoxidação e dessulfuração, além da limpeza interna do banho. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da adição de carbureto de cálcio durante o vazamento das corridas do aço 1026-D nestas variáveis, através da análise estatística e termodinâmica de dados de corridas experimentais, com e sem adição de carbureto de cálcio. Foi demonstrado que a adição desse insumo melhora de forma significativa os parâmetros metalúrgicos de qualidade do material e reduz o custo de transformação para a fabricação desse produto através da redução do consumo de ferro-ligas.

Aug 16, 2017

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Flúor é muito usado em pós de molde aplicados no lingotamento contínuo de aços. Embora o flúor seja importante no comportamento de fusão, infiltração da escória e cristalização do filme de escória, ele tem algumas desvantagens uma vez que o flúor reage com a escória, produzindo substâncias como NaF e SiF, as quais, por sua vez, reagem com a água no resfriamento secundário, formando HF. Estas desvantagens levam a severa corrosão do maquinário e risco para a saúde dos funcionários da usina. Por isto, é necessário remover o flúor dos fluxantes. Pó fluxante para lingotamento de placas livre de flúor está sendo desenvolvido como resultado de uma parceria entre fornecedor de pós fluxantes e a siderúrgica. Relacionado a isto, matérias primas alternativas para substituir F na composição dos pós fluxantes foram investigadas. Pesquisas indicaram B2O3 como substituto em potencial de flúor para escórias de molde. Os testes industriais, feitos em uma siderúrgica brasileira, foram realizados com o objetivo de analisar seu comportamento durante a operação de lingotamento contínuo em aços de baixo carbono. Parâmetros tecnológicos como: absorção de inclusões, espessura da piscina líquida, consumo de pó fluxante e índice de erosão da válvula submersa foram monitorados durante o lingotamento contínuo com o objetivo de avaliar o desempenho do pó e de fornecer informações sobre sua influência na qualidade da superfície do aço. Os testes industriais de lingotamento de aços baixo carbono revelaram uma boa qualidade de superfície e redução na erosão da válvula submersa. Outros parâmetros estão em estudo.

Jul 30, 2018

By Camila Soares Fonseca

Os aços inoxidáveis duplex possuem uma microestrutura austeno-ferrítica com fração média de cada fase de cerca 50%. A microestrutura duplex é responsável por melhorar as propriedades mecânicas do material. A soldagem destes aços é frequentemente uma operação crítica. O objetivo desse trabalho é analisar a influência do aporte térmico sobre a microestrutura de juntas soldadas do aço duplex SAF2205. As chapas de aço duplex 2205 foram soldadas pelo processo de soldagem GMAW (Gas Metal Arc Welding), variando apenas o aporte térmico. Após essa etapa, as chapas foram cortadas, preparadas para a análise metalográfica, difração de raio X (DRX) e ensaio de microdureza Vickers. As microestruturas do metal base (MB), da zona termicamente afetada (ZTA) e da zona fundida (ZF) foram caracterizadas nesse estudo. Foi verificado que quanto maior o aporte térmico menor a quantidade de ferrita e maior o crescimento de grão da austenita na região fundida. Os ensaios de microdureza mostraram que quanto maior o aporte térmico maior será a ZTA do material.

Aug 8, 2018

By Noan Tonini SImonassi

As fibras naturais extraídas das folhas do curauá estão entre as mais fortes fibras naturais utilizadas como reforço de compósitos poliméricos para aplicações em engenharia. Tais compósitos, até agora, são limitados em relação às propriedades mecânicas e energia de impacto. Assim o objetivo do presente trabalho é de investigar a possibilidade da melhora da resistência à tração bem como a energia de impacto dos compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras de curauá com variados parâmetros de processamento. Os parâmetros observados foram a quantidade de fibras com diâmetro fino e pressão aplicada durante o processamento. Utilizando 60% de fração volumétrica de fibras finas (diâmetro médio variando de 50 à 80 µm) contínuas e alinhadas foi possível se obter resistência à tração superior 200 MPa. Ainda, aplicando-se 30 MPa de pressão durante a cura foram obtidos mais de 270 MPa de resistência a tração. Já para resistência a impacto Izod, uma resistência de 340 J/m foi obtido pelos corpos de prova com entalhe feito em sentido perpendicular ao alinhamento das fibras.

Oct 30, 2017

By Claudio Teodoro dos Santos

O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito da deformação elástica cíclica e da deformação plástica no comportamento mecânico dos precipitados presentes em um implante fabricado em aço inoxidável UNS S31675. O teste foi iniciado com carregamentos cíclicos e finalizado com carregamento contínuo de dobramento até a ruptura total do implante, no intuito de avaliar se os precipitados sofrem fratura e/ou decoesão da matriz. A flexão ocasionada pelo teste de fadiga resultou em zonas de tração nos lados lateral e posterior e compressão nos lados medial e anterior do implante. Após 6 milhões de ciclos ocorreu a fratura parcial do implante na aresta entre os lados lateral e posterior (zonas de tração). Os resultados mostraram a existência de estrias na superfície de fratura do implante, indicando que a fadiga foi o mecanismo de falha predominante. A análise microestrutural mostrou que os precipitados não fraturaram na região de falha por fadiga, mas sofreram fratura e decoesão na região submetida a deformação plástica por dobramento. Concluiu-se que, embora os precipitados sejam considerados sítios preferenciais para nucleação de trincas de fadiga, eles são capazes de suportar carregamentos cíclicos no regime elástico, mesmo com grau de flexão da haste, onde zonas de tração e compressão são criadas.

Oct 30, 2017

By Ana Maria Gontijo Figueiredo

Muitos dispositivos biomecânicos têm sido produzidos com ligas superelásticas (SE) de NiTi. Na maioria das aplicações, o material é submetido a solicitações mecânicas cíclicas, tornando seu comportamento sob fadiga um parâmetro importante. Neste trabalho são apresentados resultados de ensaios de fadiga por flexão rotativa de um fio SE, ensaiado a seis temperaturas diferentes, sob amplitudes de deformação (?a) variando de 1% a 12%. As curvas mostram que a vida em fadiga do material na fase martensítica estável (ME) é cerca de 100x maior do que na fase austenítica estável (AE). A curva do fio SE se aproxima da curva do fio AE para pequenas ?a e, com o seu aumento, se aproxima da curva do fio ME quando ?a aumenta. As superfícies de fratura obtidas foram observadas ao microscópio eletrônico de varredura e foram calculadas as áreas correspondentes à fratura por fadiga (af). Os resultados mostram que, para o fio nas fases AE e ME, af decresce continuamente com o aumento da ?a. Para o caso do fio SE, af permanece relativamente constante para valores intermediários de amplitude de deformação (2% a 8%). Para uma mesma deformação, af cresce com a redução da temperatura, com o consequente aumento do número de ciclos para falha.

Aug 8, 2018