Mestrado em Engenharia de Materiais

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Desenvolvimento e caracterização do aço fundido visando obtenção de microestrutura bainitica com refino microestrutural
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2019-06-04) Torres, Wendel de Carvalho; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Carmo, Denilson José do; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/9306535443019868; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Carmo, Denilson José do; Lopes, Wellington; Magalhães, Aline Silva
Os aços fundidos mais resistentes são produzidos a partir da introdução de elementos químicos, geralmente formadores de carbonetos, e de tratamentos térmicos de têmpera e revenimento. Entretanto, o sucesso da técnica é restrito às peças de pequena espessura, devido à temperabilidade limitada dos aços. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma liga de aço, fundida e isotermicamente tratada, com estrutura, a princípio, bainítica, podendo também apresentar martensita e austenita retida, sendo um material que pode alcançar elevada resistência à tração e dureza sem apresentar a fragilidade própria da estrutura martensítica. Esse material poderia ser aplicado em peças de pequenas e grandes dimensões nas indústrias de mineração, de transportes, notadamente as ferroviárias, de cimento, de refratários e de fabricantes de máquinas. Para isso foram estudados e testados diferentes tipos de refinadores de grão, temperaturas e tempos para o tratamento de austêmpera. Dos refinadores testados destaca-se o inoculante com cério, que promoveu refino da estrutura semelhante ao vanádio, tradicionalmente usado pelas indústrias de fundição. O tratamento de austêmpera realizado a 300°C propiciou a obtenção de aços com estrutura predominantemente bainítica, resistência à tração próxima a 2000 MPa e alongamento entre 3 a 6%. Com a austêmpera realizada a 220°C foi possível obter aços com estrutura multiconstituída composta por bainita, martensita e austenita retida, resistência à tração em torno de 2300 MPa e dureza próxima de 60 HRC.
Influência do ciclo térmico no comportamento mecânico de um aço com microestrutura muliconstiuída e efetio trip
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2019-02-18) Pena, Bárbara Diniz; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Lopes, Wellington; http://lattes.cnpq.br/4445376135095677; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/7275164208606554; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Lopes, Wellington; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Magalhães, Aline Silva
A indústria automobilística vem desenvolvendo novos materiais e aperfeiçoando outros com o objetivo de reduzir o peso dos veículos, levando a um menor consumo de combustível e, consequentemente, à redução da emissão de CO2 à atmosfera. Nesse contexto, surgiu o aço com efeito TRIP, que alia elevada resistência mecânica a altos valores de alongamento uniforme, o que possibilita a produção de chapas mais finas, sem causar prejuízos à segurança dos passageiros. A união de características consideradas antagônicas em um mesmo aço é possível devido à sua microestrutura multiconstituída e ao efeito TRIP (transformação de austenita retida em martensita mediante deformação plástica). Neste trabalho foram analisados os efeitos de diferentes rotas de processamento térmico, bem como da variação de suas temperaturas intercríticas e tempos de austêmpera nas propriedades mecânicas e microestrutura de um aço assistido pelo efeito TRIP. Foram realizadas análises de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, penetração instrumentada, difração de raios X, ensaios de dureza Vickers, ensaios de tração, difração de elétrons retroespalhados e análises do encruamento do material. Observou-se que o aumento do tempo de austêmpera provocou uma redução na quantidade de constituinte MA, favoreceu a formação de bainita e de austenita retida, bem como de seu teor de carbono. A diminuição da temperatura intercrítica resultou em maior proporção de ferrita, enquanto as de austenita retida e bainita foram reduzidas. Com relação às propriedades mecânicas, no geral, quanto mais longo o tempo de austêmpera, menores os valores de dureza, limite de resistência à tração e limite de escoamento, ao passo que os de alongamento uniforme se elevaram. Já a temperatura intercrítica mais alta resultou em maiores níveis de resistência mecânica e dureza, de maneira geral. Os ciclos térmicos aplicados, partiram de microestruturas iniciais também distintas, o que levou à formação de microestruturas finais com morfologia bastante diversa.
Influência do processamento térmico no desenvolvimento da microestrutura multiconstituída e no comportamento mecânico de um aço assistido pelo efeito TRIP
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2018-02-20) Braga, Cintia; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Lopes, Wellington; http://lattes.cnpq.br/4445376135095677; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/3081854375300335; Maia, Nilton da Silva; Santos, Dagoberto Brandão; Silva, Gilmar Cordeiro da
Os aços assistidos pelo efeito TRIP apresentam grande potencial e aplicabilidade na indústria automobilística devido às suas combinações ótimas de propriedades, que permitem a produção de chapas mais finas sem o comprometimento do desempenho dos componentes. A excelente combinação de alta resistência mecânica, ductilidade e elevada resistência ao impacto observada nos aços TRIP se deve a estrutura multifásica presente nestes aços, produzida em geral por um processamento térmico que consiste em um aquecimento intercrítico seguido de tratamento isotérmico na faixa de transformação bainítica. Neste trabalho foram analisados os efeitos das temperaturas de recozimento intercrítico e de transformação bainítica, bem como do tempo de tratamento isotérmico, na microestrutura e propriedades mecânicas de um aço assistido pelo efeito TRIP. As análises foram conduzidas em termos de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, difração de raios-X, ensaios de dureza, ensaios de tração e análises referentes ao comportamento de encruamento do material por quatro métodos distintos: linearização da curva σ x ε, taxa de encruamento, expoente de encruamento instantâneo e análise de Crussard-Jaoul. O aumento do tempo de austêmpera favoreceu a formação de bainita com morfologia em ripas e permitiu maior retenção de austenita no material, resultando em menores valores de dureza e limite de escoamento. A redução na temperatura de austêmpera favoreceu o refinamento da estrutura bainítica e resultou em frações de austenita retida inferiores, porém com maior teor de carbono. Em geral, a utilização de uma menor temperatura intercrítica promoveu menores valores de dureza devido ao aumento da fração volumétrica de ferrita. Quanto aos métodos de encruamento utilizados, a análise pelo expoente de encruamento instantâneo apresentou-se como a mais adequada para a avaliação do comportamento de deformação do aço estudado.
Influência dos parâmetros de tratamentos térmicos na microestrutura e no comportamento mecânico de aços ferramenta para trabalho a quente
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2019-05-29) Morais, Natasha Nogueira de; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Lopes, Wellington; http://lattes.cnpq.br/4445376135095677; http://lattes.cnpq.br/3203046752707862; http://lattes.cnpq.br/6060303317249334; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Lopes, Wellington; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Magalhães, Aline Silva
Aços ferramenta para trabalho a quente são aqueles utilizados em ferramentais que trabalham a elevadas temperaturas, chegando a ultrapassar 500°C em operação. Esses aços são aplicados principalmente na confecção de matrizes de forjamento, extrusão e fundição sob pressão e devem apresentar características tais como, alta tenacidade, resistência ao revenido, resistência mecânica a temperaturas elevadas, alta condutibilidade térmica, dentre outras. Dessa forma, o tratamento térmico é a etapa que define as propriedades mecânicas finais desses materiais, sendo considerado o passo mais crítico do processo de construção de ferramentais, apesar de compreender apenas 5% de seu custo total. Neste contexto, O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento mecânico e a microestrutura de três distintos aços ferramenta para trabalho a quente, AISI H13, AISI H11 e DIN 1.2367, submetidos a diferentes parâmetros de tratamento térmico. A avaliação foi realizada mediante o uso das técnicas de microscopia óptica e de varredura, difração de raios X, bem como por meio de ensaios mecânicos de dureza, impacto e tração. Os resultados mostraram que o aumento da temperatura de austenitização na têmpera promoveu um aumento de dureza dos materiais, em função do aumento da fração volumétrica da martensita formada. Observou-se, ainda, a evolução microestrutural com a formação de agulhas de martensita mais nítidas e a formação de um maior tamanho de grão austenítico, à medida que a temperatura de austenitização aumentou. Foi verificado o fenômeno de endurecimento secundário nos três aços ferramenta durante a etapa de revenimento, às temperaturas de 500°C para os aços AISI H13 e DIN 1.2367 e a 525°C para o aço AISI H11. Nos ensaios de impacto tipo Charpy, a presença de inclusões não metálicas e o maior teor de silício, levaram a um menor nível de energia absorvida do aço AISI H13 quando comparado aos aços AISI H11 e DIN 1.2367. Em termos de resistência à tração, para os três aços, foi observado o aumento do limite de resistência à tração e, de forma geral, do limite de escoamento, com o aumento da temperatura de austenitização, além de constatado o efeito deletério do maior teor de fósforo no aço DIN 1.2367.
Modelagem matemática do aquecimento da sucata metálica em um forno de refino EOF
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-06-28) Azevedo, Pedro Paulo; Neves, Leonardo; http://lattes.cnpq.br/0174392273282011; Neves, Leonardo; Silva, Ernane Rodrigues da; Tavares, Roberto Parreiras
No presente trabalho foi proposto um modelo matemático em escala real do escoamento gasoso e da troca térmica dos gases com a sucata no sistema de exaustão de um forno de energia otimizada no refino do aço (Energy Optimizing Furnace - EOF). A compreensão do comportamento dos gases de processo e do aproveitamento térmico para pré-aquecimento da sucata são fundamentais para análise de viabilidade do projeto do forno e continuidade do processo atual. Através da modelagem matemática foi analisado o escoamento dos gases de exaustão e a transferência de calor entre os gases e a sucata metálica no interior do forno, depende principalmente do preparo prévio no pátio de sucata e controle das variáveis de processo do tamanho de sucata e compactação dos pacotes de sucata. Foi possível validar neste trabalho que através de comparação das medições realizadas no forno EOF com os resultados obtidos na simulação, o modelo matemático é capaz de prever o fluxo gasoso no processo de exaustão dos gases e pré-aquecimento da sucata durante o processo de produção de aço no forno
Validação do modelo matemático de Hollomon - Jaffe para revenimento utilizando os aços ABNT 1524M, ABNT 4140 e ABNT H13
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-07-05) Souza, Isabelle Caroline Antunes de; Silva, Ernane Rodrigues da; Carneiro, José Rubens Gonçalves; http://lattes.cnpq.br/9040783245296056; http://lattes.cnpq.br/7603285707049938; http://lattes.cnpq.br/2974110017344063; Silva, Ernane Rodrigues da; Carneiro, José Rubens Gonçalves; Neves, Leonardo; Santos, Carlos Eduardo dos
Os aços ABNT 1524M e ABNT 4140 são aços ligados e com baixo teor de carbono, seus principais elementos de liga são: Mn para ABNT 1524M, Cr e Mo para ABNT 4140, estes elementos de liga concedem à estes aços alta temperabilidade. Já o aço ABNT H13 é um aço ferramenta, com médio teor de carbono e elevada concentração de Cr, por isso possui elevada temperabilidade, e apresenta como característica o fenômeno do "endurecimento secundário". Por serem aços de fácil usinagem, eles são utilizados para fabricação de produtos onde é necessária a combinação de boa resistência mecânica, elevada soldabilidade e conformabilidade. A elaboração e validação de modelos matemáticos para tratamentos térmicos é de grande importância para o desenvolvimento de novas metodologias de produção industrial. Considerando a ampla utilização industrial de aços temperados e revenidos, torna-se necessária a validação, e ocasionais correções, nos modelos matemáticos para revenimento existentes, afim de tornar os processos mais rápidos, baratos e eficientes. O presente trabalho tem como objetivo modelar as curvas de revenimento dos aços ABNT 1524M, ABNT 4140 e ABNT H13 utilizando o parâmetro de Hollomon-Jaffe para revenimento. Para a este trabalho foram utilizadas barras dos três aços. A análise química dos aços foi feita pela técnica de fluorescência de raios-X. As análises metalográficas foram realizadas por microscopia óptica e MEV. Em seguida foram realizados os tratamentos térmicos de têmpera e revenimento, em faixas de temperatura que variam de 100 a 700°C, e tempos entre 15min e 4h. Foram realizados ensaios de dureza, utilizando a escala HRC. Por fim relizou-se a modelagem matemática das curvas de revenimento, baseadas no modelo proposto por Wan, Xiong e Suo (2005) utilizando o parâmetro de Hollomon-Jaffe. Verificou-se que após a têmpera houve aumento na dureza dos aços estudados, e após o revenimento houve uma redução considerável da dureza. Nas faixas de 450 a 550 °C o aço ABNT H13 apresentou ganho de dureza devido ao fenômeno do endurecimento secundário. Em relação ao modelo matemático proposto verificou-se que ele é válido para os aços ABNT 1524M e ABNT 4140, porém a constante C do parâmetro de Hollomon-Jaffe não pode ser considerada como 20, uma vez que o valor da constante varia de acordo com a faixa de temperatura. Já para o aço ABNT H13 o modelo matemático em questão não é válido, pois este apresenta endurecimento secundário.

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