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By Michael Brandner

In the past the research and development of new materials for hot mill rolls was mostly done by trials. Such trials are expensive and difficult to transform from small size to the big size of a solid roll. Computation is the cheaper way to get ideas processed and can be varied in different directions. The main part before simulation is the generation of the needed basic data of the specific materials. Some data is already well known and can be bought from databases; others have to be done specifically for our materials. The evaluation of such results has to be done still with solid trials, but the number of trials can be reduced. The advanced techniques of finite element calculation offer a wide range of possibilities to get answers about alloys, solidification, casting parameters and their influence. The possibility to calculate a heat treatment cycle and to get an answer about the internal stress modification during the cycle is a great help to understand the principle of transformation. Examples of different calculations in various fields will be given. The close cooperation with universities and other research institutes as well as the in-house possibilities will be presented.

Jul 30, 2018

By Daniel Proszek

A globalização tem tornado o mercado internacional mais competitivo e o setor brasileiro de fundição cada vez mais é ameaçado pela produção asiática que oferece produtos com custos inferiores aos valores nacionais. O meio ambiente é outro fator emergente nos panoramas atuais, empresas com consciência ambiental sofrem com elevados custos para a disposição correta de materiais. Estes fatores são abordados no atual trabalho que focou na adequação de equipamento para regeneração mecânica de areia, tornando possível a reutilização do principal consumível de moldes de fundição. Tendo como base projeto inicial de equipamento de regeneração mecânica, foram aplicadas melhorias e posteriormente foram trabalhadas variações de parâmetros do processo. Oriunda do processo de cura a frio, a areia fenólica usada destorroada industrialmente foi testada variando a velocidade de rotação do atritor (450 e 900 RPM), e o tempo de permanência (10, 20 e 30 min). Os experimentos em areia foram analisados através de distribuição granulométrica, análise de perda ao fogo e também a limpeza dos grãos via microscopia eletrônica de varredura, sempre guiados pelas referências de areia base e areia destorroada. Analisando os resultados encontrados foi possível identificar a influência das variáveis testadas e assim determinar a configuração mais eficiente na limpeza da capa resina que envolve grãos.

Aug 8, 2018

By Douglas Martinazzi

O processo de soldagem por fricção com pino consumível (Friction Hydro-Pillar Processing- FHPP) um método de reparo no estado sólido que consiste no processamento termomecânico de um pino metálico em alta rotação e inserido em um orifício criado no material a reparar. O pino é pressionado com uma força axial e o aquecimento resultante do atrito dos materiais é suficiente para garantir a plastificação dos mesmos promovendo o preenchimento do orifício e a união dos componentes. Este trabalho é centrado na análise da distribuição de inclusões não metálicas do tipo Sulfetos de Manganês (MnS) presentes em juntas soldadas produzidas por esta técnica com a aplicação de diferentes forças axiais. Micrografias da zona termomecanicamente afetada (ZTMA) foram realizadas por microscopia ótica em amostras polidas e sem ataque para registrar as inclusões. Essas micrografias foram avaliadas via análise de imagens visando a determinação de quantidade, tamanho e área ocupada pelas inclusões nas juntas em juntas soldadas. O mapeamento identificou a distribuição e o tamanho médio das inclusões em função das forças axiais. Concluiu-se que a região analisada é potencialmente crítica no que diz respeito a tenacidade à fratura, uma vez que foi observada uma quantidade considerável de inclusões fragmentadas de dimensões reduzidas.

Aug 7, 2018

By Alessandro Martins Duarte, Gabriela Patrícia Gomes, Christiano de Paula Boaventura, Hélio Braz Loss, Janeir Ribeiro Dutra

Para produção de aço em uma usina integrada o gusa líquido é parte predominante na composição da carga metálica, porém, levando em consideração a sua composição típica e para otimização do processo é necessário que haja um tratamento precedente ao carregamento do convertedor. Teores elevados de silício carregados em convertedores para produção de aço carbono e elétricos provocam um maior consumo de fundentes para neutralizar a sílica gerada durante o processo e maior instabilidade, por outro lado teores muito baixo não fornecem um balanço térmico favorável para utilização de sucata. Diante disso é necessário trabalhar com uma faixa de silício que atenda o mínimo necessário para que se tenha um balanço térmico favorável. Este projeto teve por objetivo modelar a dessiliciação através da adição de um agente dessiliciante e sopro de oxigênio na panela, trabalhando com um teor de silício final entre 0,20% a 0,50 %. A dessiliciação do gusa é realizada em 2 etapas, sendo a primeira quando o gusa é transferido do carro torpedo para a panela e a segunda etapa com sopro de oxigênio. O projeto conseguiu reduzir em 44% a quantidade de corridas fora da especificação, reduzindo dessa forma o consumo de fundentes no convertedor.

Oct 1, 2019

By Fernanda de Melo Fernandes

A deposição de filmes finos por plasma melhora várias propriedades físicas, químicas e biológicas de superfícies que contribuem para o enobrecimento dos materiais. O objetivo desse trabalho é estudar a cinética de deposição de filmes finos de cobre, utilizando a técnica da gaiola catódica, alterando a espessura da tampa da gaiola, e sua relação com a variação da potência do tratamento. Filmes de cobre caracteriza-se como bom condutor elétrico e térmico, o que justifica seu uso em microeletrônica, segundo a U.S. Environmental Agency (EPA) existem 282 tipos de ligas de cobre bactericidas, habilitando sua utilização em ambientes estéril. Assim, realizou-se deposições de filmes finos de cobre sobre substrato de vidro, variando a corrente do processo e a espessura da tampa da gaiola. Avaliou-se a variação de peso da amostra depositada, definindo o peso resultante das deposições. Realizou-se também a caracterização por difração de raio-X, microscopia eletrônica de varredura e análise tribológica (calotest). Os resultados mostraram que, o tratamento com espessura de tampa de 12 mm promoveu o filme mais espesso e mais contínuo dentre todos os tratamentos, com uma grande quantidade de cobre depositado, o que induz que a razão ideal diâmetro de furo/espessura da tampa é 0,67.

Oct 30, 2017

By Dirceu da Silva Junior

Os compósitos poliméricos com fibras naturais são geralmente fabricados com a técnica de moldagem por compressão a frio ou a quente, na qual as fibras são as compactadas com resina em um molde. Em geral, a matriz deve ser feita de um aço resistente à fratura, à fadiga e dureza adequada, pois grandes esforços são utilizados na prensagem do material entre 100 a 300°C. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da temperatura na dureza dos aços SAE 8620 e SAE 8640. Amostras foram submetidas ao tratamento térmico de têmpera a 900oC e revenimento na faixa de 150 a 650ºC. Posteriormente foram lixadas e polidas conforme os métodos convencionais de preparação metalográfica. Na revelação da microestrutura utilizou-se o reagente Nital 2%. Para avaliar a influência da temperatura foram feitas medidas de dureza Rockwel C e análises microestruturais das amostras. Os resultados mostraram que os materiais apresentam uma microestrutura típica de martensita revenida após têmpera e revenido. No entanto, a dureza é superior a 45 RC somente para o aço SAE 8640 até revenimento de 350°C. Conclui-se, portanto, que apenas o aço SAE 8640 é adequado para fabricação de moldes para moldagem a quente de compósitos poliméricos.

Aug 16, 2017

By Rafael Utsch Braga

Neste trabalho foi analisada a influência da microestrutura de diferentes composições químicas de aço de alta resistência (HSS, do inglês High Strength Steel) na resistência à corrosão sob tensão assistida por sulfetos (SSC, do inglês Sulfide Stress Corrosion). Quatro aços ao boro com quantidades variáveis de V e Ti foram tratados termicamente para atingir propriedades mecânicas de aços de alta resistência. A resistência à corrosão do material foi avaliada de acordo com a norma NACE-TM0177 Método D, utilizando corpos de prova do tipo DCB. A microestrutura dos aços foi caracterizada utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV) através da análise de réplicas de carbono, por meio das quais foram determinados o tamanho e a distribuição dos precipitados, cuja composição química foi avaliada através de espectroscopia por dispersão de energia (EDS). Foi observada uma influência do teor de V, sendo o acréscimo de V favorável ao aumento da resistência à corrosão. O aumento do tamanho médio de precipitados de CrMo através do coalescimento dos mesmos também mostrou-se eficaz para melhorar a resistência a corrosão sob tensão em meio contendo H2S. As propriedades mecânicas e o tamanho de grão foram também avaliados, no entanto sem encontrar correlação com a resistência a corrosão sob tensão.

Aug 7, 2018

By Yago Rodrigues de Moraes, Carlos Bruno Eckstein, Gabriela Ribeiro Pereira, Clara Johanna Pacheco, Matheus Campolina Mendes, Laudemiro Nogueira Junior, Iane de Araújo Soares, Luiz Henrique de Almeida

Os aços austeníticos HP são empregados na fabricação dos tubos de fornos de reforma a vapor, sobretudo pela manutenção de sua elevada resistência mecânica e à corrosão, a temperaturas superiores à 700°C. Contudo, intercorrências durante a operação podem causar o bloqueio do fluxo interno de matéria-prima, gerando um aumento rápido de temperatura na parede do tubo, muito superiores àquelas de projeto. Este tipo de falha é conhecido como surto de temperatura, e pode levar à formação de grandes trincas longitudinais no equipamento. As caracterizações das transformações ocorridas no surto são importantes para determinar os parâmetros de detecção dessa condição através de ensaios não destrutivos. Por isso, com a finalidade de analisar a resposta magnética de amostras que sofreram surto, foram avaliados dois casos. O primeiro corresponde a análise de uma amostra proveniente de um tubo de reforma a vapor que sofreu surto de temperatura durante operação. O segundo caso, corresponde a amostras com estado V de evolução microestrutural, que foram submetidas a um ciclo térmico para simular o surto. A análise foi realizada via microscopia de força magnética. Os resultados obtidos mostraram resposta magnética no contorno dos carbetos da amostra surtada em serviço e na amostra com simulação a 1050°C.

Oct 23, 2019

By Ygor Pereira de Lima, Iana Costa Carvalho, Marcelo Henrique Prado da Silva, Talita Gama de Sousa, Andrey Mariano dos Santos, Paulo Davi Borges Esteves, Rodolfo da Silva Teixeira, Andersan dos Santos Paula

Durante muitos anos, as ligas convencionais foram base para o desenvolvimento de novos materiais metálicos, com propriedades melhores que as até então conhecidas. No entanto, na última década, as Ligas de Alta Entropia (LAE) trazem uma nova abordagem para a produção de materiais avançados, com excelentes propriedades e potencial para diversas aplicações. Em particular, as ligas do sistema Al-Co-Cr-Fe-Ni também se destacam por promoverem uma classe de LAE de baixa densidade e têm sido foco de inúmeros estudos no meio acadêmico atual. O presente artigo traz um estudo de otimização da preparação metalográfica da liga AlCo2Cr2FeNi2, a partir de 3 rotas diferentes de polimento e suas análises via microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de Raios X (DRX). Além disso, foram avaliadas as modificações estruturais da liga em função de um tratamento térmico de solubilização (1050 ºC por 1 hora seguido de resfriamento em água). Os resultados das análises demonstraram a rota de polimento eletrolítico promissora para a caracterização da LAE em questão e a análise conjunta dos resultados de DRX e MEV, somado ao confronto com a literatura, permitiram identificar as fases presentes e suas modificações microestruturais em função do tratamento térmico.

Oct 24, 2019

By Aldo Henrique de Almeida Barbosa

Os modelos de tratamento de galvannealing, com encharque isotérmico após o aquecimento indutivo, permitem otimizar o aporte térmico para a formação de compostos intermetálicos Fe-Zn, o que contribui significativamente para a obtenção de revestimentos galvannealed-GA de elevada qualidade. Nesse estudo foi avaliado o efeito das condições de galvannealing na formação do revestimento GA sobre aços bake hardenable-BH. Foram realizadas, em escala de laboratório, simulações variandose o modelo de galvannealing, com ciclos isotérmicos e resfriamento imediatamente após o aquecimento indutivo, a temperatura de aquecimento, entre 525°C e 570°C, e o tempo de encharque, até 20 segundos. Em todas as simulações, além dos ciclos completos foram realizadas, também, interrupções do tratamento ao longo da etapa de encharque, através de resfriamento brusco das amostras, com o objetivo de se avaliar a microestrutura do revestimento ao longo de todo o tratamento. Para a caracterização dos revestimentos foram realizadas análises de composição química, microestrutura, perfil de composição ao longo da camada e de aderência. Os resultados permitiram determinar as características da formação do revestimento GA sobre os aços BH e estabelecer condições de galvannealing para o processamento desses aços, de forma a obter microestruturas otimizadas para as aplicações mais exigentes.

Aug 16, 2017

By Hamilton Ferreira Gomes de Abreu

Aços inoxidáveis austeníticos com baixa energia de falha de empilhamento estão sujeitos à transformação martensítica quando deformados a frio. Diversos autores relatam que esta transformação segue as relações de orientação de Kurdjumov-Sachs ou Nishiama-Wassermann. Bhadeshia e outros autores vêm sistematicamente contrapondo estas afirmativas mostrando que esta transformação segue a teoria clássica de formação da martensita. A transformação martensítica requer a existência de um plano invariante e um plano de hábito e não apenas uma mudança de orientação como mostrado em muitos trabalhos. Neste trabalho foram utilizados resultados obtidos por ebsd de amostras de aço inoxidável AISI301 deformadas por tração para análise da cristalografia da transformação martensita no nível de microtextura bem para análise de macrotextura, foram usados dados publicados na literatura para um aço AISI 304 cujas medidas de textura em ambas as fases e as frações volumétricas das orientações preferenciais foram realizadas com precisão usando micro-difração de raios-X em um sincrotron. Em ambos os casos os resultados experimentais de textura da fase transformada foram comparados com resultados calculados usando a teoria clássica da transformação martensítica (PMTC) e usando as relações de Kurdjumaov-Sachs (KS) e Nishiyama-Wassermann (NW). Admitiu-se que a seleção de variantes seguiu o modelo de Patel-Cohen.

Aug 8, 2018

By Frederico Valadares de Andrade Resende

O uso de aglomerantes na pelotização é uma ciência que está em constante desenvolvimento de novos produtos, visando elevar o desempenho em suas aplicações, além da busca da redução e não incorporação de ganga ácida no produto final. Para tanto, a pelotização em parceria com fornecedores destes insumos está trabalhando em pesquisa para agregar cada vez mais valor nas pelotas de minério de ferro. Atualmente já ocorreram avanços na utilização da bentonita sódica superativada, com o desenvolvimento e aplicação em escala industrial, onde foi constatada vantagens em seu desempenho frente a outros tipos de aglomerantes. Porém, durante um maior período da utilização da bentonita sódica superativa em escala industrial, foram percebidas algumas influências não desejáveis no processo produtivo, as quais estavam interferindo diretamente no desempenho das plantas de pelotização que estavam utilizando tal aditivo em seu processo. Diante do exposto acima, foram estudadas possibilidades para adequação do produto, onde foi sugerida a alteração da formulação química promovendo uma redução do potencial de aglomeração do aditivo, alterando assim algumas características que estavam impossibilitando a utilização em escala industrial. Este trabalho apresenta a viabilidade da aplicação industrial da bentonita sódica superativada, após a reformulação desenvolvida em parceria com o fornecedor do produto, baseada em análises estatísticas dos resultados.

Aug 1, 2018

By Kelen Juliane Mucelin

In order to better understand the tribological behavior of self-lubricating materials, Fe-Si-C matrix composites containing solid lubricants added during the mixing step were studied. The samples were produced by conventional powder metallurgy route, presenting total contents of 5%, 7.5% and 10% in volume of h-BN and graphite mixtures as solid lubricants. The composites were evaluated in terms of tribological properties, under reciprocating sliding conditions, and mechanical properties by using tensile tests. Additionally, the wear scars were characterized by Raman spectroscopy and scanning electronic microscopy. Higher total contents of solid lubricants greatly increased scuffing resistance however decreased mechanical properties. Furthermore, increasing h-BN contents reduces both properties. These results confirmed the applicability of such sintered composites as self-lubricating parts, reaching values up to 7000 N.m for scuffing resistance combined with ultimate tensile strength of 220 MPa.

Jul 31, 2018

By Frenk van den Berg

In the manufacturing of steel strip for the automotive sector, the mechanical properties are largely defined by the process conditions in the hot strip mill. In particular the phase transformation, from austenite to ferrite, which takes place during the forced cooling stages on the run out table (ROT) after the finishing mill, governs the microstructure and hence the mechanical properties.In current practice, metallurgical models are used to predict the phase state at each position in the strip. These model predictions are supported by pyrometer measurements along the ROT. Although reliable in the majority of the situations, both measurements and models sometimes have difficulties in providing robust output. In this paper, we present a new type of inline measurement, which directly measures the amount of phase transformed. The instrument is based on a technique known as impedance spectroscopy. As result of a collaboration of different institutes and companies, the equipment is robustly running during several years exclusively in the Hot Strip Mill of Tata Steel in IJmuiden.

Aug 16, 2017

By Willy Ank de Morais

O estaqueamento profundo é necessário para obter fundações firmes e confiáveis, mesmo em solos de baixa resistência. Após completar a soldagem entre dois perfis, através do uso de talas, que compõe uma estaca de uma fundação profunda, essa união é inserida, juntamente com o restante da viga, através de uma máquina de estaqueamento. Neste processo a região da emenda pode sofrer choque térmico devido à umidade presente no solo. Este trabalho visa demonstrar a viabilidade da imediata inserção (‘cravação’) no solo de juntas entre perfis de aço ASTM A572 Grau 50, efetuadas através da operação de soldagem com eletrodo revestido (E 7018), simulada através de uma condição de maior criticidade pelo processo de arame tubular.

Oct 30, 2017

By Rafael Masulck Santos

A utilização de aços de baixo custo sempre foi uma tendência e ainda é hoje e em um mercado crescentemente globalizado. Este trabalho descreve o desenvolvimento de uma nova especificação de aço laminado a frio de qualidade comercial, de baixo custo de produção e boa conformabilidade, produzida na unidade de Volta Redonda da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) com o intuito de aumentar sua participação no segmento de mercado de Distribuição. Essa nova especificação, produzida via recozimento em Caixa (FRCX) em escala industrial, oferece aos clientes finais possibilidades múltiplas aplicações. Esse desenvolvimento, com abordagem multidisciplinar, é focado nos resultados de redução do custo de produção, satisfação dos clientes e a conquista de novos mercados.

Aug 8, 2018

By Rodrigo Galves De Lucca

As tendências do mercado são de utilizar tubos com maior resistência e tenacidade para a temperatura de projeto. Resultados obtidos em testes de laboratório para diferentes ordens de produção e graus, a partir de testes de tração de chapas e tubos, juntamente com a quantificação microestrutural, proporcionam uma oportunidade para melhor compreender e quantificar a influência de cada fase sobre o comportamento das propriedades mecânicas do material. A presença de maiores quantidades de ferrita acicular/ferrita poligonal, em vez de ferrita poligonal/perlita, geram um aumento das propriedades mecânicas durante a formação do tubo, bem como uma forma bem definida do comportamento de tensão-deformação, o que é benéfico em aplicações de strain based design.

Aug 8, 2018

By Cassiele Renata da Silva

O presente trabalho trata-se da modelagem por elementos finitos de materiais compósitos reforçados com fibras de carbono utilizando duas teorias: a Teoria da Deformação Cisalhante de Primeira Ordem (FSDT) e a Teoria da Deformação Cisalhante de Ordem Superior (HSDT), com o objetivo de efetuar um comparativo entre ambas no contexto de sua capacidade de predição do comportamento dinâmico, sendo possível avaliar e ilustrar as características de desempenho de ambas as formulações. Além disso, analisando o parâmetro geométrico da espessura das placas compósitas torna-se possível comprovar a limitação de uma das teorias. Os resultados são apresentados na forma de funções de resposta em frequência (FRF’s) onde é avaliada computacionalmente a presença de ruídos nos resultados.

Oct 30, 2017

By Everaldo da Silva

O objetivo deste trabalho foi estudar a fragilidade a quente de dois aços inoxidáveis duplex utilizando-se ensaios de torção. Ensaios de torção isotérmicos e em resfriamento contínuo, ambos com múltiplas deformações, foram realizados em corpos de prova de aços UNS S32304 e S31803. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia óptica e estudos sobre o equilíbrio de fases em temperaturas elevadas foram conduzidos utilizando simulação computacional. Nos ensaios em resfriamento contínuo, foi observada maior ductilidade no aço UNS 31803. Nos ensaios isotérmicos, foi constatada diminuição da ductilidade para os dois aços com a diminuição da temperatura do ensaio nos casos em que a fração volumétrica de austenita permaneceu constante.

Aug 16, 2017

By Alessandra Vieira Guimarães

A superliga de níquel 718 é uma superliga endurecida por precipitação, com alta resistência mecânica sob condições extremas e ambientes agressivos. Encontra aplicações como componentes críticos para indústrias aeroespacial, óleo e gas e nuclear. Seu alto teor de elementos de liga promove a ocorrência de diversas fases com consequente impacto nas propriedades. O presente trabalho foca na comparação por análise de imagens na morfologia, fração volumétrica, tamanho médio e distribuição de partículas de carbonetos (Nb,Ti)C após duas rotas de processamento termomecânico. Sua quantidade, distribuição e morfologia podem ter um papel em processos de degradação como corrosão e fragilização ao hidrogênio. Portanto, é importante saber como se desenvolve sob diferentes rotas de processamento.

Aug 16, 2017