1,721,014 research outputs found
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No full textForam estudadas as influências dos sistemas de aditivos MgO, MgO-CaO, MgO-\'Y IND.2\'\'O IND.3\' e MgO-\'Y IND.2\'\'O IND.3\'-CaO na transmitância em linha e na microestrutura da alumina translúcida. Para isto um pó de alumina de elevada pureza (ShowaDenko UA-5105) foi dopado com os aditivos com teores da ordem de centenas de ppm e sinterizado a 1850\'GRAUS\'C em vácuo ou em hidrogênio. Algumas amostras apresentaram uma microestrutura interna de pequenos grãos rodeada por uma camadasuperficial de grãos enormes, com dimensões de milímetros no plano da superfície e espessura ao redor de 100 micrômetros. A formação desta camada está associada à evaporação de MgO durante a sinterização da alumina. Alguns fatores queinfluenciaram a formação desta camada foram: teor inicial de MgO, adição de outros aditivos, atmosfera de sinterização, temperatura de sinterização e densidade a verde. Algumas amostras apresentaram poros concentrados próximo à região dasuperfície na camada de grãos enormes. A transmitância em linha foi influenciada principalmente pela presença de poros subsuperficiais e também pelo tamanho de grão. A adição de CaO e/ou \'Y IND.2\'\'O IND.3\', junto com MgO, levou à obtenção deamostras com maiores transmitâncias em linha do que a dopada apenas com MgO. Foi proposta a introdução de um termo pré-exponencial na equação de Beer-Lambert, levando em consideração o espalhamento da luz causado pelos defeitos microestruturais relacionados às superfícies, permitindo a verificação das influências destes defeitos na transmitância.The influence of MgO, MgO-CaO, MgO-\'Y INDEX 2\'\'O INDEX 3\' and MgO-\'Y INDEX 2\'\'O INDEX 3\'-CaO additive systems on in-line transmittance and microstructure of translucent alumina was studied. For this study a high purity alumina powder (Showa DenkoUA-5105) was doped with additives at levels of few hundreds ppm and sintered at 1850\'DEGREE\'C under vacuum or under hydrogen. Some of the samples showed a small grained internal microstructure, enveloped by a surface layer of enormous grains,millimetres large along the surface plane and about 100 microns thick. The formation of this layer is related to MgO evaporation during sintering. Factors affecting the formation of this layer were initial content of MgO, presence of otheradditives, sintering atmosphere, sintering temperature and starting density. A high concentration of pores, inside the enormous grain layer, near the surface, could be seen on many samples. The in line transmittance was mainly influenced by thepresence of sub superficial pores and by the grain size. Additions of CaO and/or \'Y INDEX 2\'\'0 INDEX 3\' together with MgO brought on samples with better in line transmittance than doping only with MgO. A new pre-exponential term in theBeer-Lambert equation was proposed, taking into account light scattering by microstructural defects near the surfaces, allowing the quantitative evaluation of the effect of those defects on the in line transmittance
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No full textA conjugação de altas propriedades mecânicas, baixa densidade e grande resistência à corrosão traz perspectivas atraentes de utilização de extrudados de ligas Al-Cu no setor de transportes em geral, entre outros. Entretanto, comparativamente à outras ligas de Al, existe uma dificuldade para a conformação mecânica, especialmente por extrusão. Um estudo sistemático das inter-relações processamento / microestrutura / propriedades mecânicas de extrudados do sistema de ligas em questão é de suma importância, já que a microestrutura desenvolvida durante a extrusão e o resfriamento na saída da prensa tem forte influência nas propriedades mecânicas obtidas após o envelhecimento do extrudado. Objetiva-se, com este trabalho, estudar as microestruturas da liga de Al 2014 em suas condições bruta-de-fundição e homogeneizadas, analisando-se as modificações decorrentes da homogeneização. As mudanças na estrutura de grãos e na dispersão de partículas de segundas fases, ocorridas na extrusão, no resfriamento na saída da prensa e na solubilização, são analisadas através de microscopia óptica. São, ainda, feitas discussões baseadas em resultados de macrodureza Vickers, de amostras envelhecidas em diversas temperaturas.The combination of high mechanical properties, low density and corrosion resistance makes extrudates of Al-Cu alloys very attractive to the transportation industry. However, in comparison to other Al alloys, the mechanical working of these alloys is very difficult, especially when extrusion is considered. Therefore, a systematic study of the inter-relationships between processing / microstructure / mechanical properties for these alloys is of high importance, as the microstructure developed during extrusion and subsequent cooling has great influence on the mechanical properties obtained after aging. The present work aims at the study of the microstructure of Al alloy 2014 in its as-cast and as-homogenized conditions, as well as the modifications brought about by the homogenization practice. The changes in grain structure and second phase particles\' distribution that take place during extrusion, cooling after extrusion and solution treatment, are analyzed by optical microscopy. Also, results from Vickers macro hardness testing on samples aged at several temperatures are presented
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No full textNeste trabalho estudam-se os processos de infiltração por metal líquido. Um breve histórico destes processos é inicialmente apresentado, juntamente com a exposição dos motivos que levaram ao projeto e construção de uma máquina de infiltração do tipo PIC (Pressure Infiltration Casting) nas dependências do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da EPUSP. Este equipamento foi aplicado na fabricação de materiais compósitos de matriz metálica e na fabricação de materiais intermetálicos por uma via reativa. Os resultados das experiências demonstraram que o equipamento possibilita a obtenção de infiltração em pré-formados tanto inertes como reativos. Os materiais compósitos estão com baixa fração volumétrica de porosidades e apresentam uma boa distribuição de partículas ao longo da amostra. Na experiência reativa obteve-se a síntese de várias fases intermetálicas, que se distribuíram de forma heterogênea ao longo da amostra.This work presents a study of the processes of infiltration by a liquid metal. A brief description of this processes is initially made, and the reasons to design and built a PIC (Pressure Infiltration Casting) infiltration machine are discussed. The equipment was used for the production of metal matrix composites and intermetallic materials (reactive infiltration process). The preforms were easily infiltrated during the experiments. The metal matrix composites obtained by infiltration presented a low volume fraction of porosity, with the reinforcements well distributed. In the reactive infiltration experiment, several intermetallic phases were formed, heterogeneously distributed along the sample
Railway wheels: analysis, microstructure and improvement proposals.
No full textA pesquisa relativa ao transporte ferroviário no Brasil tem se intensificado nos últimos anos visando principalmente a melhoria no desempenho do par rodatrilho. Isso se deve à demanda de se transportar cada vez mais carga por eixo com a finalidade de reduzir o 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 por meio de tratamento térmico por dilatometria, nas propriedades de um aço alto carbono similar ao utilizado em rodas convencionais classe C AAR destinadas ao transporte de carga pesada. As análises empregaram técnicas metalográficas (identificação de fases presentes e distância interlamelar da perlita), ensaios magnéticos (saturação magnética e ruído magnético de Barkhausen), ensaio mecânico de dureza e ensaio tribológico de resistência ao desgaste por deslizamento. Foram caracterizadas rodas ferroviárias classe C AAR em quatro condições distintas: usadas e novas, fundidas e forjadas.Research about rail transport in Brazil has been intensified recently due the need to improve the wheel-rail performance, considering the demand of increasing axle load aiming for transportation cost reduction. Changes in the material microstructure or in the alloys composition can improve the wheel-rail resistance. A eutectoid steel similar to that used in conventional class C AAR wheels (designed to heavy haul transportation - high loads and low speeds) was submitted to isothermal heat treatments applying dilatometry techniques at ten different cycles. Different microstructures (totally pearlitic and pearlitic-bainitic) were obtained and their influence on the mechanical and magnetic properties was analyzed. The analysis included metallographic techniques (identification of phases and pearlite interlamellar spacing), magnetic testing (magnetic saturation and magnetic Barkhausen noise) and mechanical testing (hardness and pin-ondisc tests). Railway wheels Class C ARR were characterized in four different conditions: new and used, cast and forged
Flash butt welding in railway tracks: microstructural characterization, mechanical properties and sliding wear
No full textDe modo geral, as ferrovias para transporte de carga pesada no Brasil têm sido submetidas a condições operacionais que solicitam melhores desempenhos dos materiais, ao passo que a velocidade de operação da via e a quantidade de cargas crescem para atender o aumento da demanda por transportes. Atualmente a maior parte da via tem seus trilhos soldados. Entre os processos de soldagem existentes destaca-se a soldagem de topo com centelhamento, devido à melhor qualidade da junta soldada obtida. Entretanto, as propriedades dos trilhos podem ser comprometidas por erros na parametrização do processo de soldagem acarretando o surgimento de heterogeneidades e defeitos na junta soldada, em particular na Zona Afetada pelo Calor (ZAC). Relatos de experimentos através da dilatometria para simular a região da ZAC e as suas propriedades foram publicados recentemente, no entanto, existe uma carência de estudos mais detalhados dos efeitos das variáveis do processo de soldagem na microestrutura dos trilhos. Com este objetivo, foi elaborada uma matriz experimental, alterando quatro variáveis do processo da soldagem de topo com centelhamento (corrente de pulso, quantidade de pulsos, força de recalque e carbono equivalente) em trilhos ferroviários das classes Premium e Super Premium. O planejamento experimental gerou oito condições de soldagem. Os resultados obtidos permitiram entender a relação entre a microestrutura e os mapas de microdureza na seção longitudinal da junta soldada. Os ensaios de tração mostraram que a condição de soldagem com o maior aporte térmico apresentou mais baixo limite de escoamento e limite de resistência à tração. As análises das fraturas obtidas pelo ensaio de tração mostraram que os trilhos da classe Premium apresentaram fratura dúctil com dupla-estricção na região de austenitização parcial. Enquanto que os trilhos Super Premium apresentaram fratura frágil, com exceção da condição de soldagem mais extrema. Os ensaios de desgaste por deslizamento mostraram que a região de austenitização parcial apresentou maior perda de massa em relação as outrasregiões, sendo está a região mais afetada da solda. Em suma, as condições de soldagem com mais baixo aporte térmico apresentaram os melhores comportamentos para aplicações ferroviárias.In general, heavy haul railways in Brazil have been subjected to operating conditions that demand better performance of the materials, as the speed of operation and the loads increase to comply with the increasing demand for transportation. For joining the rails, the Flash Butt Welding (FBW) process stands out, due to the better quality obtained on the welded joints. However, the properties of the steels may be compromised, because to the undue parameterization of the process introducing weld joint defects and heterogeneities, particularly in the Heat-Affected Zone (HAZ). Experimental reports using dilatometry to simulate the HAZ region and its properties have been published recently, however, there is a lack of detailed studies of the effects of welding parameters in the microstructure of rails. In this work, an experimental matrix was proposed, which aimed to study four parameters of the FBW process (pulse current, number of pulses, upsetting force and carbon equivalent) in both Premium and Super Premium rail steels. The matrix generated eight welding conditions. The results made it possible to understand the relationship between the microstructure and the microhardness maps on the longitudinal section of the welded joint. Tensile tests showed that the welding condition that corresponds the highest heat input presented the lowest yield strength and ultimate tensile strength. Fracture analysis of Premium rails showed ductile fracture, with double-necking in the partial austenitization region, while Super Premium rails showed brittle fracture, except for the more extreme welding condition. Sliding wear tests showed that the partial austenitization region presented more larger loss of mass in relation to the other regions, being the region most affected. In summary, the welding conditions with the lowest heat input showed the best behavior for railroad applications
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No full textEstudou-se o efeito dos tratamentos de modificação com estrôncio, com sódio e com antimônio sobre a formação de microporosidades em liga de alumínio A356. Através da fundição de barras em moldes de areia, verificou-se que os tratamentos de modificação com sódio e com estrôncio aumentam a propensão a formação de microporosidades, enquanto o tratamento com antimônio diminui levemente esta tendência. Ao mesmo tempo, verificou-se que os tratamentos de modificação alteram a morfologia das microporosidades. Com o objetivo de determinar os mecanismos envolvidos na formação das microporosidades em função da técnica de modificação, efetuaram-se experimentos críticos que procuram evidenciar a influência destas técnicas sobre a gênese das microporosidades: formação de micro-rechupes decorrentes de dificuldades de alimentação das contrações de solidificação e formação de micro-bolhas decorrente da segregação de hidrogênio durante a solidificação. Dessa forma, verificou-se que o super-resfriamento da reação eutética, observado em ligas modificadas com estrôncio e com sódio, não é o responsável pela maior propensão a formação de microporosidades nestes casos.The effects of Na, Sr and Sb modification in the propensity to microporosity formation in A356 aluminum alloy were studied. The propensity to microporosity formation in Sr-, Na- and Sb-modified alloys with fixed hydrigen content was compared. Microporosity contents increased by up to three times when Na or Sr modification was used, while a slight decrease was observed in the Sb-modified melts. The results also showed that modification treatment has a marked effect on microporosity morphology. In order to determine the mechanisms involved in the microporosity formation in each case, some critical experiments were carried out. As a starting point, it was considered that the formation of microporosity is caused by micro-shrinkage formation and hydrogen segregation. The hypothesis that the modification-induced widening of the freezing range was the main reason for the increasing propensity to microporosity formation observed in Na- and Sr-modified melts was investigated. The results showed that increasing eutectic undercooling by modification exerts only a very small effects on microporosity formation. Using a quenching-during-solidification technique, it was possible to observe the fraction of solida t which the pore nucleation started. The results showed that, in Na- and Sr-modified melts, the more nucleates earlier than in the unmodified ones, while in Sb-modified melts, the pore nucleation is delayed. At the same time, these experiments clarified the mechanisms involved in the evolution of the pore morphology during the solidification. The interdendritic feeding capacities of unmodified and modified A356 alloys were evaluated. Na- and Sr-modified melts presented lower interdendritic feeding capacity than unmodified ones, while Sb-modified melts presented larger feeding capacity. Also, a fluidity test was performed and showed that Na modification reduces the aluminum flowing capacity. Finally, observations of deep etched samples in scanning electron microscope evidenced that modification treatment promotes some changes in the -dendrite morphology. These results could explain the differences in the interdendritic feeding capacity. The most important changes were: (i) tendency to rounded morphology; (ii) grain size reduction; (iii) dendritic arm spacing reduction. As a result of these changes in the dendrite morphology, the permeability of dendrite network was reduced, hindering the interdendritic feeding mechanism and promoting micro-shrinkage formation. Specifically in Na-modified melts this feeding limitation was emphasized by the higher liquid viscosity.In Sb-modified melts, the changes in the dendrite morphology were more intense than in Sr- and Na-modified ones. As a consequence, the dendrite network rigidity was reduced allowing the activation of another feeding mechanism, the channel feeding, that ensured an efficient interdendritic feeding, delaying the microporosity formation
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No full textA técnica de refusão a laser, com um laser de potência de \'CO IND.2\', foi utilizada para estudar as transições microestruturais em ligas Fe-C-Si de alta pureza, com teores de silício variando entre 1,0 e 4,3 por cento em peso. O feixe laser deslocado a uma velocidade entre \'5.10 POT.-5\' e 0,2 m/s. As medidas das dimensões microestruturais e a determinação das velocidades onde se observam transições morfológicas da frente de solidificação foram realizadas por microscopia óptica e eletrônica. Verificou-se que as microestruturas dos materiais refundidos a laser variam bastante conforme varia-se a velocidade de solidificação local. Velocidades de solidificação crescentes deram origem às seguintes microestruturas: austenita com interface de crescimento plana, eutético ferro-grafita, eutético ferro-cementita com interface plana, eutético ferro-cementita com interface celular e dendritas de austenita. As velocidades críticas onde ocorreram as transições entre as diferentes morfologias de crescimento foram determinadas experimentalmente e comparadas aos resultados teóricos. Os resultados teóricos, obtidos por simulação em computador, se aproximam dos resultados experimentais das velocidades críticas de transição. Ainda, os resultados dos espaçamentos primários entre as dendritas e o espaçamento interlamelar no eutético foram previstos satisfatoriamente pelo modelo de crescimento empregado. Os resultados dos ensaios com velocidade de varredura dolaser da ordem de 50 \'mü\'/s, em ligas de composição pró-eutética, não apresentaram uma boa concordância com os resultados das simulações. Este desacordo, entre os modelos e os resultados experimentais dos ensaios a baixa velocidade, foi explicado como uma consequência da segregação de solutos durante a solidificação.Laser remelting with a Power CO2 laser was employed to study microstructural transitions in high-purity Fe-C-Si alloys, with Si-content between 1.0 and 4.3 wt.%. Laser beam velocity was in the range 5x10-5 and 0.2 m/s. The measurement of the microstructural dimensions and the critical velocities where it was observed morphological transitions of the growth front was experimentally determinated by optical and electron microscopy. The microstructure of laser remelted material was changed with the local solidification velocity to high velocities, it has been observed: planar growth of austenite, iron-graphite eutectic, planar front growth of iron-cementite eutectic, cellular front growth of iron cementite eutectic and austenite dendrites. Experimental determination of critical velocities for morphological transitions was compared to theoretical results. The theoretical results, coming from computer simulation, showed good agreement to the experimental results of critical velocities. Additionally, the primary spacing for dendrites and the interlamellar spacing for eutectics could be satisfactorily predicted by theoretical approaches. However, the growth morphology near 50 µm/s solidification velocities of the pro-eutectic alloys could not be previewed by the theory. This fact was explained in terms of a segregation phenomena; prediction of iron-graphite solidification was hindered by the compositional modification during grown
Phase transformations, microstructure, and mechanical properties of a fire resistant steel.
No full textNo presente trabalho, para um aço resistente ao incêndio ligado ao Mo-V-Ti, foi estudada a cinética de transformação de fase no aquecimento e no resfriamento e sua respectiva microestrutura, a degradação microestrutural em decorrência de uma situação de incêndio, e as propriedades mecânicas em temperaturas de incêndio. Esses aços fazem parte da classe de aços de alta resistência e baixa liga destinados a fins estruturais utilizados principalmente na construção civil, na indústria automotiva e em dutos de óleo e gás. Na engenharia de estruturas, este material surge da necessidade em oferecer aços que resistem a temperaturas de incêndio atrasando o eventual colapso da estrutura, dessa maneira reduzindo a necessidade de proteções térmicas adicionais, e dando oportunidade para uma resposta rápida, por exemplo uma evacuação para garantir a segurança das pessoas frente a um possível desabamento. O material foi recebido em forma de uma viga estrutural em H laminada a quente e resfriada ao ar. Através de ensaios dilatométricos, mecânicos e análise metalográfica conseguiu-se entender o processamento termomecânico utilizado na fabricação do material, construir a curva de resfriamento contínuo, e avaliar as propriedades mecânicas a quente. Além disso, estudou-se o efeito microestrutural de uma hipotética condição de incêndio, em 600 C° por 15 min, para diferentes condições iniciais de microestrutura, entre elas a condição como recebida, e a como recebida tratada termicamente. Os ensaios dilatométricos foram realizados em um dilatômetro de tempera. A caracterização metalográfica foi realizada em um microscópio eletrônico de varredura. Foram realizados ensaios mecânicos de tração estática na temperatura ambiente, e em 400 C° , 500 C°, 600 C° , 700 C° e 800 C° , e ensaios de tração transiente com aplicação de pré-carga de 50% do limite de escoamento seguido de aquecimento com taxas de aquecimento de 1 C°/min, 5 C°/min, e 20 C°/min. Na análise do efeito microestrutural por conta do incêndio observou-se de forma geral um aparente aumento de grão da microestrutura, a fragmentação da cementita, a decomposição dos agregados de martensita-austenita (MA), o engrossamento de carbonetos e a esferoidização da cementita, este último no caso das microestruturas inicialmente aciculares. Para o aço ao Mo-V-Ti estudado, nos ensaios estáticos, a razão do limite de escoamento em 600 C° foi de 79%, acima do mínimo de 66% utilizado pela literatura e parcialmente pela norma ASTM A1077, possivelmente por conta da estabilidade microestrutural, da resistência ao amolecimento, e da precipitação secundária. No ensaio de tração transiente, o material estudado no presente trabalho apresentou uma maior resistência ao amolecimento em comparação a outros aços similares da literatura, em decorrência dos mecanismos de endurecimento envolvidos em alta temperatura e da estabilidade microestrutural também em alta temperatura.This work studies the kinetics of austenite formation and decomposition, the microstruc tural degradation during a fire event and the mechanical properties at firing temperatures of a commercial fire-resistant steel alloyed with Mo-V-Ti. These steel class is among the strongest low alloy steel classes for applications mainly in structural engineering, and sec ondly for the automotive industry and in oil and gas pipelines. In structural engineering, this material offers protection to endure fire temperatures (around 600 C°), delaying an eventual colapse of the structure, allowing to reduce the need for additional thermal protections and enabling a fast response to the catastrophic event, giving time for evacuating the people present in a building, for instance, ensuring their safety. The received mate rial was a H structural beam shape, processed in a hot-rolled condition followed by air cooling. The characterization metodology used the following tests: dilatometric measure ments, tensile and creep tests, and metallographic characterization. Through this study, one has a good understanding of the thermomechanical processing used in the manufacturing of the material, of the phase transformations in steels with the continuous cooling diagram, and the evaluation of mechanical properties at high temperature (600 C°). In addition to that, a simulated fire condition event was conducted to study the microstructure degradation, holding at the temperature of 600 C° for 15 min. The dilatometry tests were made in a quenching dilatometer. The metallographic characterization of the samples was carried out in a Scanning Electron Microscope. Regarding the mechanical tests, one were performed static tensile tests at room temperature, 400 C°, 500 C°, 600 C°, 700 C°, and 800 C°, and transient tests (accelerated creep) considering a pre-load application of 50% of room temperature yield strength followed by three different heating rates of: 1 C°/min, 5 C°/min, and 20 C°/min. After the simulated fire condition at 600 C°, the main mi crostructural changes were: the apparent increase of the grain size, the fragmentation of the cementite lamellae in the pearlite, decomposition of martensite-austenite aggregates, coarsening of carbides, and the spheroidization of cementite carbides, this latter in the case of an initially acicular microstructures. In the present study, the microalloyed steel alloyed with Mo-V-Ti shows in the static tests a yield strength ratio of 79% at 600 C°, when related to the yield strength at room temperature. This value, is above the minimum value of yield strength ratio at 600 C° of 66% setted by literature, based partially on the ASTM A1077 standard. Regarding the high temperature transient tests (reaching around 700 C°), the studied steel showed a higher softening resistance in comparison of similar steels from literature, as a consequence of both the hardening mechanisms involved in those temperatures and the microstructural stability also at high temperatures
Processing and characterization of sintered steels containing phase dispersion obtained through in situ reaction.
No full textNa presente dissertação foi estudado a nucleação da grafita in situ através da sinterização e consequente decomposição do carboneto de ferro (Fe3C) de partículas de ferro fundido branco (fofo) adicionadas em pequenas quantidades ao pó de ferro comercialmente puro, A705. Em conjunto, foi estudado também a formação do nitreto de boro hexagonal (h- BN) in situ, através da sinterização da mistura do pó de boro elementar/amorfo com o mesmo pó de ferro, A705, sob condições de atmosfera de sinterização específicas e por meio da nitretação a gás subsequente dessa liga, associado a adições crescentes de boro elementar na mistura. Além disso, para o caso do h-BN, também foi avaliado o desempenho dessa estrutura em termos de coeficiente de atrito sob carga e frequência constante e alternada. As composições para a estrutura grafítica seguiram os seguintes valores em massa: (95,6% de ferro A705 + 1,4% de grafite + 3,0% de ferro fundido branco) e (95,0% de ferro A705 + 2,0% de grafite + 3,0% de ferro fundido branco). Para a obtenção da estrutura h-BN (também em massa), adotou-se: 0,00%, 0,20%, 1,00%, 3,00% e 5,00% de boro elementar. Ambos os materiais apresentam características únicas e intrínsecas que os tornam uma alternativa muito atraente para aplicações que exijam alto desempenho no que tange a redução do coeficiente de atrito no campo dos lubrificantes sólidos. Assim, para o conhecimento da microestrutura e fases nucleadas, fez-se o uso das análises por Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Raman (ER) e difração de raios-x (DRX). Os resultados tribológicos se demonstraram bastante insatisfatórios em termos de coeficiente de atrito, alcançando valores superiores a 2,00. Além disso, à medida que a concentração de boro é aumentada, maior é o grau de porosidade das amostras e da nucleação de Fe2B na matriz. Também não foi identificado a nucleação do h-BN, mesmo para as amostras nitretadas. Já para a grafita, duas morfologias incomuns foram identificadas: turbostrática (facetada/cuboides) e amorfa. Para as turbostráticas, um aspecto em forma de cubos chama a atenção por apresentar uma geometria bastante delimitada, enquanto para as amorfas, nota-se um emaranhado de grafitas sobrepostas umas às outras com valores de relação ID/IG variando de 0,885 a 1,571. Essas estruturas exibem uma provável e potencial evolução no campo dos lubrificantes sólidos nucleados in situ através da decomposição do carbono de compostos ferrosos e não ferrosos, visto a desordem de empilhamento dos planos basais que são facilmente capazes de serem escorregados durante uma aplicação de cisalhamento e desgaste. Além disso, esse aspecto de cuboide incomum e o alto valor da relação ID/IG da grafita amorfa poderá trazer outras descobertas em termos de novos materiais e aplicações.In the present dissertation, the nucleation of graphite in situ was studied through the sintering and consequent decomposition of iron carbide (Fe3C) from white cast iron particles (fluff) added in small amounts to the commercially pure iron powder, A705. Together, the formation of hexagonal boron nitride (h-BN) in situ was also studied, through the sintering of the mixture of elemental/amorphous boron powder with the same iron powder, A705, under specific sintering atmosphere conditions and by means of the subsequent gas nitriding of this alloy, associated with increasing additions of elemental boron in the mixture. In addition, for the case of h-BN, the performance of this structure in terms of coefficient of friction under load and constant and alternating frequency was also evaluated. The compositions for the graphitic structure followed the following mass values: (95.6% A705 iron + 1.4% graphite + 3.0% white cast iron) and (95.0% A705 iron + 2, 0% graphite + 3.0% white cast iron). To obtain the h-BN structure (also by mass), the following were adopted: 0.00%, 0.20%, 1.00%, 3.00% and 5.00% of elemental boron. Both materials have unique and intrinsic characteristics that make them a very attractive alternative for applications that demand high performance in terms of reducing the coefficient of friction in the field of solid lubricants. Thus, for the knowledge of the microstructure and nucleated phases, analyzes by Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Raman Spectroscopy (ER) and X-ray Diffraction (XRD) were used. Tribological results proved to be quite unsatisfactory in terms of friction coefficient, reaching values greater than 2.00. Furthermore, as the boron concentration is increased, the greater the degree of porosity of the samples and the nucleation of Fe2B in the matrix. The nucleation of h-BN was also not identified, even for the nitrided samples. As for graphite, two unusual morphologies were identified: turbostratic (faceted/cuboid) and amorphous. For turbostratics, an aspect in the form of cubes draws attention for presenting a very delimited geometry, while for amorphous ones, there is a tangle of graphite superimposed on each other with ID/GI ratio values ranging from 0.885 to 1.571. These structures exhibit a probable and potential evolution in the field of nucleated solid lubricants in situ through the decomposition of carbon from ferrous and non-ferrous compounds, given the stacking disorder of the basal planes that are easily capable of slipping during a shear and wear application. Furthermore, this unusual cuboid aspect and the high ID/GI value of amorphous graphite could bring further discoveries in terms of new materials and applications
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No full textFoi estudado um aço inoxidável martensítico AISI 410 de composição base \'FE\'-o, 10%c-12%\'CR\', recebido no estado recozido. O material foi homogeneizado e tratado isotermicamente em banho de sal entre 600-700\'GRAUS\'c. A matéria martensítica obtida após tempera de 950\'GRAUS\'c foi analisada por microscopia óptica e difração de raio-x, revelando uma morfologia na forma de ripas e estrutura cristalina CCC com parâmetros de reticulado de 2,88\'GRAUS\'a. A decomposição isotérmica da austenita inicia-se com a precipitação de carbonetos proeutetoides, seguida da formação de um eutetoide constituído de ferrita e carbonetos do tipo M23C6 com parâmetro de reticulado de 10,64\'GRAUS\'a, contendo 77%\'CR\' e 23%\'FE\'. O crescimento do eutetóide perlítico e interrompido antes que a transformação se complete, sendo seguido pelo crescimento de ferrita. Uma morfologia de precipitação de carbonetos na interface autenita/ferrita também foi observada. A cinética global é descrita pela equação de Johnson-Mehl-Avrami.The austenite isothermal decomposition in a type 410 Martensitic Stainless Steel, Fe-0,10%C-12,0%Cr, was studied. Specimens were previously homogeneized at 950 C for 48 hours. The isothermal treatment were carried out in salt bath after austenitizing at 950°C for 30 minutes, followed by wate quenching. The temperature range studied was between 700-600°C . The morphological evolution was studied by optical microscopy. A ternary like pearlite eutectoid was found in all temperature range after the proeutectoid carbide precipitation. The eutectoid has a rod like carbide morphology. At 675°C isothermal transformation a Non Coerente Interphase Precipitation occurs simultaneously with the perlitic eutectoid. In all temperature range the ternary eutectoide growth ceases before transportation completition, followed by advance of ferrite toward the remaining austenite grain center. Martensite morphology and cristal structure was determined using optical microscopy and X-ray diffraction. The martensite has a lath morphology with a body centered cubic structure with 2,87 Å lattice parameter. Carbide lattice parameter and composition was determined by X-ray diffraction and EDAX Microprobe analysis.M23C6 carbide was found with lattice parameter of 10,64 Å and approximatly 77%Cr and 23%Fe
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