Obtenção e caracterização de aço fundido bainítico com elevada resistência á fadiga mecânica de alto ciclo
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2011 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8MSJ93 |
Resumo: | O objetivo do presente trabalho foi produzir e caracterizar um novo tipo de aço fundido com estrutura nanoestruturada de bainita. Este aço não necessita de processamento termomecânico, pode ser produzido em grandes peças, se necessário, e apresenta a resistência mecânica em GPa. A estrutura especial consiste de finas placas de ferritaenvolvidas por austenita retida supersaturada de carbono, a qual pode ser formada em aços contendo porcentagem mínima de silício, de aproximadamente 1,5%. Nesse aço de alto carbono, incluindo molibdênio, cromo, níquel, manganês e cobalto, a bainitamuito fina pode ser obtida por transformação isotérmica a temperaturas menores que 200°C. O tempo necessário para a nucleação nessa temperatura é de muitos dias, entretanto, propicia o crescimento de finas e pequenas placas de bainita, resultando em um aço fundido nanoestruturado. O presente trabalho mostra os primeiros resultadosdesse sistema pesquisado no Brasil. O aço foi produzido em condições convencionais de fundição ao ar. O tratamento térmico consistiu de austenitização a 875°C por 30 min, seguida de austêmpera a 200°C e 300°C, respectivamente por 240 h e 18 h. A técnica dilatométrica foi utilizada para desenvolvimento dos ciclos térmicos. Foram obtidascombinações de resistência a tração e alongamento da ordem de 2,1 GPa e 1%; 1,7 GPa e 15%, respectivamente, para os tratamentos a 200 e 300°C. Apresentam-se resultados inéditos de resistência à fadiga de alto ciclo por flexão rotativa com limite de vida a 107 ciclos, sendo obtido resultado de 593 MPa para austêmpera a 200°C e 516 MPa paraaustêmpera a 300°C. Esses resultados de resistência à fadiga são mais elevados do que os apresentados por importantes materiais de engenharia como os aços forjados e ferros fundidos nodulares austemperados, mesmo com a presença de fratura do tipo olho depeixe, a qual nucleia de defeitos de rechupes. Os resultados sugerem continuidade das investigações para eliminar estes defeitos e potencializar o aço para futuras aplicações de engenharia. |
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Dagoberto Brandao SantosPaulo Jose ModenesiPaulo Cesar de Matos RodriguesJose Felipe DiasVanderley de VasconcelosDenilson Jose do Carmo2019-08-10T16:42:25Z2019-08-10T16:42:25Z2011-04-07http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8MSJ93O objetivo do presente trabalho foi produzir e caracterizar um novo tipo de aço fundido com estrutura nanoestruturada de bainita. Este aço não necessita de processamento termomecânico, pode ser produzido em grandes peças, se necessário, e apresenta a resistência mecânica em GPa. A estrutura especial consiste de finas placas de ferritaenvolvidas por austenita retida supersaturada de carbono, a qual pode ser formada em aços contendo porcentagem mínima de silício, de aproximadamente 1,5%. Nesse aço de alto carbono, incluindo molibdênio, cromo, níquel, manganês e cobalto, a bainitamuito fina pode ser obtida por transformação isotérmica a temperaturas menores que 200°C. O tempo necessário para a nucleação nessa temperatura é de muitos dias, entretanto, propicia o crescimento de finas e pequenas placas de bainita, resultando em um aço fundido nanoestruturado. O presente trabalho mostra os primeiros resultadosdesse sistema pesquisado no Brasil. O aço foi produzido em condições convencionais de fundição ao ar. O tratamento térmico consistiu de austenitização a 875°C por 30 min, seguida de austêmpera a 200°C e 300°C, respectivamente por 240 h e 18 h. A técnica dilatométrica foi utilizada para desenvolvimento dos ciclos térmicos. Foram obtidascombinações de resistência a tração e alongamento da ordem de 2,1 GPa e 1%; 1,7 GPa e 15%, respectivamente, para os tratamentos a 200 e 300°C. Apresentam-se resultados inéditos de resistência à fadiga de alto ciclo por flexão rotativa com limite de vida a 107 ciclos, sendo obtido resultado de 593 MPa para austêmpera a 200°C e 516 MPa paraaustêmpera a 300°C. Esses resultados de resistência à fadiga são mais elevados do que os apresentados por importantes materiais de engenharia como os aços forjados e ferros fundidos nodulares austemperados, mesmo com a presença de fratura do tipo olho depeixe, a qual nucleia de defeitos de rechupes. Os resultados sugerem continuidade das investigações para eliminar estes defeitos e potencializar o aço para futuras aplicações de engenharia.The purpose of the present work was to characterize and further develop a novel kind of nanostructured bainitic steel. This steel casting not required thermomechanical processing, can be produced in large pieces, and present GPa strength. The special structure consisting of ferrite laths surrounded by retained austenite with highconcentration of carbon can be formed in steels containing 1.5% of silicon or more. In this high carbon steel, including molybdenium, chromium, nickel, manganese and cobalt, the very fine bainite can be obtained by isothermal transformation at temperature lower than 200°C. The time taken for nucleation at this temperature can be many days,resulting in a nanostructured steel casting due to the growth of extremely thin small plates of bainite. The present work reports the first experiments on this system developed in Brazil. The steel was produced using an air melting technique. The heat treatments were conducted including austenitisation at 875°C for 30 min prior to isothermal transformation at 200°C and 300°C for 240 h and 18 h, respectively. Thedilatometric technique was used in thermal cycle heat treatment definitions. It was obtained a combination of properties with ultimate strength and ductility like as 2,1 GPa and 1%; 1,7 GPa and 15%, for austempering at 200°C or 300°C respectively. It is reported the first results of fatigue tests by high-cycle rotating bending which permittedthe determination of the fatigue life, as defined to be the maximum cycles stress for the samples must survive over 107 cycles. The fatigue life stress was found to be 593 MPa for austempering at 200°C, and 516 MPa for austempering at 300°C. These fatigue life results are higher than those presented by important engineering materials such asforged steel and austempered ductile cast iron, in spite of the fact that was observed fish eye fracture patterns, characteristic of fatigue fracture initiation at shrinkages defects. The results suggest further investigations in order to eliminate these defects and enhance the novel steel for future engineering applications.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGEngenharia metalúrgicabainita livre de carbonetosaço fundidofadiga mecânicaaustêmperade alto cicloObtenção e caracterização de aço fundido bainítico com elevada resistência á fadiga mecânica de alto cicloinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALtese_de_doutorado___denilson_j._do_carmo.pdfapplication/pdf7003333https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-8MSJ93/1/tese_de_doutorado___denilson_j._do_carmo.pdf0820f9dc023cea15b1ac65be39907947MD51TEXTtese_de_doutorado___denilson_j._do_carmo.pdf.txttese_de_doutorado___denilson_j._do_carmo.pdf.txtExtracted texttext/plain224298https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-8MSJ93/2/tese_de_doutorado___denilson_j._do_carmo.pdf.txt4c797fb5f6bcb42a5d7dcf554c731e80MD521843/BUOS-8MSJ932019-11-14 06:52:21.52oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-8MSJ93Repositório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T09:52:21Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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