Navegando por Autor "Porcaro, Rodrigo Rangel"
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Item Aplicação do modelo do núcleo não reagido à lixiviação da calcopirita pelo íon Fe+3.(2015) Porcaro, Rodrigo Rangel; Martins, Flávio Luiz; Leão, Versiane AlbisA lixiviação da calcopirita pelo íon férrico é um processo considerado lento e com baixa recuperação de cobre, fato atribuído à passivação do mineral. Nesse sentido, o presente trabalho investiga a cinética de lixiviação de uma amostra de calcopirita de elevada pureza, utilizando sulfato férrico como oxidante. Os efeitos da agitação, temperatura, Eh e concentração de Fe3+ na extração de cobre foram avaliados. Os dados experimentais seguiram o modelo do núcleo não-reagido com controle por difusão na camada de cinzas e alta energia de ativação (103,9±6,5kJ/mol), provavelmente devido à não consideração do efeito da distribuição de tamanhos de partículas (PSD) nas equações cinéticas. A aplicação da hipótese do estado quasi-estacionário em sistemas líquido-sólido bem como o efeito da PSD na interpretação dos dados cinéticos são discutidos.Item Avaliação da influência de tratamentos térmicos pós-soldagem sobre a microestrutura e propriedades mecânicas de juntas de um aço API 5L X70Q.(2015) Araújo, Lívia Carla Silva de; Cândido, Luiz Cláudio; Trindade, Vicente Braz; Porcaro, Rodrigo RangelAços que atendem à norma API 5L são aplicados na construção de dutos e há grande interesse naqueles de maior resistência, como o grau API 5L X70Q. Ainda são escassos os estudos relacionados a tubos sem costura. Durante a montagem, os tubos podem ser soldados por eletrodos revestidos (SMAW) e eventualmente sofrer aquecimento indutivo para adequação à topografia do terreno, processos que podem alterar a microestrutura das juntas. Neste trabalho foram obtidas juntas soldadas pelo processo SMAW, a partir de tubo sem costura grau API 5L X70Q. As juntas foram submetidas a tratamentos térmicos pós-soldagem nas temperaturas 920 °C e 600 °C. Foram realizados ensaios de tração, impacto Charpy e microdureza, além de caracterização metalográfica nas amostras de metal base e nas juntas como soldadas e após os tratamentos térmicos. O tratamento térmico a 920 °C promoveu a formação de estrutura ferrita/perlita, com consequente redução na resistência mecânica das juntas a valores inferiores aos especificados para o grau X70Q. Porém, o tratamento térmico a 600 °C mostrou-se benéfico devido à redução da fração volumétrica dos constituintes martensita/austenita e martensita-austenita-bainita, sem reduzir de forma significativa a resistência mecânica e com relativo ganho na tenacidade ao impacto na ZTA e na ZF.Item Avaliação da possibilidade de aplicação de tratamentos térmicos de múltiplas normalizações como mecanismo de refino microestrutural e incremento de propriedades mecânicas em aços API OCTG.(2022) Rocha, José Márcio da; Faria, Geraldo Lúcio de; Faria, Geraldo Lúcio de; Dafé, Sara Silva Ferreira de; Porcaro, Rodrigo RangelOs graus API K55 e T95 apresentam boa relação entre resistência mecânica e tenacidade à fratura, sendo eles aplicados em linhas OCTG “Oil Country Tubular Golds”, fabricados de acordo com a Norma API 5CT. A combinação de propriedades mecânicas é necessária para aplicações em águas profundas e para áreas remotas onde os tubos estão submetidos a pressões superiores a 2500 psi. A literatura técnica tem apontado que há um potencial, ainda pouco explorado, para que a relação resistência mecânica e tenacidade de alguns tipos de aços possa ser melhorada por meio da utilização de tratamentos térmicos de múltiplas normalizações, combinando duas características principais: pequeno tamanho de grão e precipitados finamente dispersos na matriz. Como o refino microestrutural é um mecanismo eficiente para aumento de resistência mecânica sem depreciação da tenacidade, o entendimento dos possíveis efeitos de tratamentos térmicos de múltiplas normalizações sobre as características microestruturais e as propriedades mecânicas de aços para aplicação na indústria de óleo e gás é de fundamental importância, uma vez que o sucesso do emprego de tais tratamentos pode representar a melhoria do desempenho mecânico e a elevação no tempo médio de vida dos tubos. Dessa forma, tendo em vista que existem poucos trabalhos na literatura que exploram a utilização deste tipo de tratamento térmico com o objetivo de potencializar o refino microestrutural e a precipitação como mecanismos de incremento de propriedades mecânicas, este trabalho avaliou o efeito do tratamentos térmicos de múltiplas normalizações sobre as características microestruturais e propriedades mecânicas medidas em tração e impacto Charpy de três aços API que, quando processados adequadamente, podem atender aos graus K55 e T95. Pôde-se concluir que, em relação ao grau K55, ao se considerar a dupla e a tripla normalização, não houve significativa diferença entre as propriedades medidas. Neste contexto, a aplicação de tratamentos térmicos de múltiplas normalizações para o grau K55 não seria viável para a composição química avaliada. Para o grau T95, além do refino microestrutural, os tratamentos térmicos de múltiplas normalizações alteraram as distribuições de frequência e de tamanho de precipitados (carbonetos de Cr e Mo), xv assim como, provavelmente, alteraram as concentrações de C, Cr e Mo em solução sólida. A combinação dos mecanismos de endurecimento por solução sólida, por precipitação e por refino de grão fizeram com que houvesse um aumento contínuo tanto dos indicadores de resistência mecânica quanto do alongamento e da tenacidade ao impacto com a aplicação dos sucessivos tratamentos térmicos de normalização. Neste contexto, pode-se considerar que os tratamentos térmicos de múltiplas normalizações possuem bom potencial de aplicação nos aços que atendem ao grau T95, para a composição química avaliada.Item Avaliação da soldabilidade a laser e confecção de diagrama de transformações de fases em resfriamento contínuo de um aço trip780.(2019) Paula, Marconi Rabelo de; Cândido, Luiz Cláudio; Porcaro, Rodrigo Rangel; Cândido, Luiz Cláudio; Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo; Sousa, Diogo Antônio de; Porcaro, Rodrigo RangelO presente trabalho foi realizado devido à necessidade do emprego de soldagem em aços TRIP, com o intuito de usar estes materiais na indústria automobilística, onde para que possa ser possível produzir tanques de combustíveis de veículos automóveis é necessário realizar soldagem em junta sobreposta. Os diagramas de transformação de fase em resfriamento contínuo são essenciais para a determinação dos parâmetros de tratamentos térmicos e/ou de soldagem de materiais metálicos, sendo responsáveis por prever a microestrutura, e com isso garantindo que obtenham as propriedades necessárias para a aplicação na qual os mesmos serão submetidos. Foram realizados três procedimentos de soldagem a Laser pela técnica de penetração (keyhole), um procedimento em junta de topo, e dois procedimentos em juntas sobrepostas. Foram discutidas as características comportamentais dessas juntas soldadas por meio de ensaios não destrutivos, ensaios de microdureza e análise microestrutural empregando-se microscopia ótica e eletrônica de varredura, em cada região (raiz, centro e topo e zonas da solda (termicamente afetada e fundida)). Em todos os procedimentos realizados foi constatado que houve a coalescência entre as chapas. As microestruturas tanto na ZF quanto na ZTA de todas as juntas do estudo se mostraram compostas por uma fração majoritária de martensita. Os ensaios não destrutivos indicaram a inexistência de trincas superficiais na solda e seu entorno. Ensaios de microdureza Vickers confirmaram a presença majoritária de martensita devido aos valores médios de microdureza nas zonas da solda. Neste trabalho também foi realizado o procedimento experimental de construção do Diagrama de Transformação de Fases em Resfriamento Contínuo do aço TRIP780 utilizando-se um Microscópio Confocal de Varredura a Laser de Alta Temperatura. Os resultados mostraram que foi possível construir um diagrama TRC para o aço TRIP780 usando a experimentação High Temperature Laser Scanning Confocal Microscope. De acordo com as análises, os melhores resultados ocorreram no procedimento onde a junta sobreposta foi soldada utilizando uma potência de 1500W e velocidade de soldagem de 50mm/s obtendo-se uma solda com homogeneidade maior que as demais, no entanto não se atingiu a qualidade necessária para que se viabilizasse o processo.Item Avaliação de parâmetros geométricos no desempenho de conexões do tipo rosca-luva em tubos para revestimento de poços de petróleo : análise de elementos finitos.(2014) Porcaro, Rodrigo Rangel; Cândido, Luiz CláudioColunas de revestimento (casing) utilizadas em exploração/produção de petróleo e gás natural são submetidas a pressões e temperatura cada vez maiores, portanto necessitam de alta resistência mecânica e alta tenacidade para suportar as solicitações mecânicas como tração, pressão interna e externa, torção, flexão e fadiga. Para a formação das colunas de revestimento, os tubos são unidos por conexão rosca-luva, que são pontos críticos para a integridade estrutural. As propriedades mecânicas e a estrutura de aço API 5CT grau P110 foram avaliadas por meio de ensaio de tração, impacto Charpy e análise metalográfica em microscópio óptico. Simulações por Método dos Elementos Finitos (MEF) foram empregadas em dois modelos de conexão API, do tipo rosca-luva, equivalentes a tubos de 13 3/8″. As simulações tiveram os seguintes objetivos: comparar a resistência à falha por tração, comparar a concentração de tensão e deformação plástica localizada, e ainda avaliar se alterações geométricas nas luvas ou no perfil das roscas são eficientes para reduzir a concentração de tensão e os seus reflexos em outros modos de falha, ou seja, um estudo parametrizado por MEF. Os resultados indicam que a conexão do tipo API Buttress possui melhor desempenho que a API Short Round em relação à resistência ao carregamento trativo, porém, as duas conexões padronizadas apresentaram alta concentração de tensões na região do último filete encaixado. Dentre as alterações geométricas propostas, a usinagem de chanfros nos filetes extremos do tubo e da luva foi eficiente na obtenção de distribuição de tensões mais uniforme na conexão Buttress, além de reduzir os valores de concentração de tensão e deformação plástica localizada. As modificações da geometria da luva mostraram-se ineficientes na melhoria do desempenho das conexões, pois as variações que promoveram distribuição de tensões mais uniforme aumentaram a tendência de separação tubo-luva. No geral, os resultados obtidos nos modelos numéricos permitem compreender, em parte, como os tipos de conexões influenciam o desempenho de colunas de revestimento de poços de hidrocarbonetos e como acontece o desenvolvimento de conexões proprietárias a partir de modificações das conexões padronizadas.Item Características microestruturais e mecânicas ao longo da seção transversal de juntas soldadas em multipasses pelo processo GMAW de um aço API 5L X65Q.(2017) Trindade, Vicente Braz; Alves, Sandra Mara de Souza; Cândido, Luiz Cláudio; Lima, Geraldo Lúcio de Faria; Porcaro, Rodrigo RangelCaracterísticas microestruturais e mecânicas foram avaliadas ao longo da seção transversal de juntas obtidas por soldagem (GMAW), de tubos sem costura de aço API 5L X65Q. Dois tipos de juntas foram obtidas a partir da confecção de chanfro V e ½ V. Dividindo-se as chapas soldadas em 8 camadas espaçadas de 3mm, no sentido transversal, corpos de prova foram confeccionados para ensaios de tração, microdureza Vickers e análise química. Foi realizada ainda caracterização metalográfica no metal base e nas juntas soldadas. Observou-se pequena alteração na composição química do metal de solda entre as camadas da junta V e junta ½ V. A maior taxa de resfriamento promoveu maior fração de ferrita acicular no chanfro ½ V. Alguns corpos de prova de tamanho reduzido não atenderam aos limites mínimos de escoamento e de resistência especificados na Norma API 5L, resultado atribuído à presença de descontinuidades em algumas regiões da solda. A maior microdureza Vickers da junta ½ V foi atribuída à maior presença de ferrita acicular. A adoção de chanfro estreito para aumento de produtividade na soldagem do aço em estudo não impactou negativamente as propriedades da junta, entretanto, aumentou a ocorrência de falta de fusão na face do bisel.Item Características microestruturais e mecânicas de juntas soldadas em multipasses pelo processo GMAW de um aço API 5L X65Q.(2016) Alves, Sandra Mara de Souza; Cândido, Luiz Cláudio; Trindade Filho, Vicente Braz da; Bracarense, Alexandre Queiroz; Porcaro, Rodrigo RangelNo processo de soldagem para montagem de dutos a partir de tubos sem costura, a utilização de chanfros estreitos vem substituindo o chanfro V. Para esses materiais ainda não há o estudo detalhado do perfil de propriedades mecânicas (tração) ao longo do cordão de solda. Assim, estudaram-se as características microestruturais e mecânicas ao longo da seção transversal de juntas obtidas por soldagem a arco elétrico com proteção gasosa (GMAW), de tubos sem costura de aço API 5L X65Q. Dois tipos de juntas de topo foram obtidos a partir da confecção de chanfros V e ½ V. Dividindo-se as chapas soldadas, em oito camadas espaçadas de 3mm, no sentido transversal, corpos de prova foram confeccionados para ensaios de tração, impacto Charpy, microdureza Vickers e análise química. Além disso, foi realizada caracterização metalográfica nas amostras de metal de base e nas juntas soldadas. Observou-se pequena alteração na composição química do metal de solda entre a 1ª e a 8ª camada da junta V e junta ½ V. As transformações metalúrgicas ocorridas nas microestruturas da junta ½ V devem-se a maior taxa de resfriamento que promoveu maior teor de ferrita acicular. Alguns corpos de prova de tração de tamanho reduzido não atenderam os limites de escoamento e de resistência conforme especificado na Norma API 5L. A maior microdureza Vickers da junta ½ V foi atribuída à maior presença do microconstituinte Martensita - Austenita Retida (M-A). E para o ensaio de impacto Charpy, o tipo de chanfro também mostrou influência na energia absorvida. Quando se utilizou chanfro com geometria ½ V, a tenacidade ao impacto do metal de solda, em geral, diminuiu.Item Caracterização da austenitização intercrítica como etapa antecedente a um tratamento de têmpera e partição (Q&P) aplicado a um aço comercial de aplicação automotiva.(2021) Pimenta, Natália Aparecida Barbosa; Faria, Geraldo Lúcio de; Faria, Geraldo Lúcio de; Corrêa, Elaine Carballo Siqueira; Porcaro, Rodrigo RangelRestrições impostas por órgãos de regulamentação ambiental têm pressionado o setor automobilístico a buscar meios de reduzir o consumo de combustíveis fósseis durante a utilização dos veículos, sem que os padrões de segurança e desempenho dos automóveis sejam comprometidos. Diante disso, tem havido, nos últimos anos, uma crescente ênfase no desenvolvimento de aços avançados de alta resistência (AHSS), que propiciem uma boa relação entre a resistência mecânica e ductilidade. Visando aprimorar ainda mais as propriedades mecânicas dos AHSS para aplicação automobilística, principalmente dos aços da primeira geração (aços dual-phase e aços TRIP), tem-se estudado continuamente modelos de ciclos térmicos bem planejados como forma de controlar as transformações de fases e obter microestruturas adequadas para a aplicação. Desta forma, este trabalho avaliou o efeito da austenitização intercrítica como etapa antecedente a um tratamento de têmpera e partição (Q&P) aplicado a um aço com composição química típica de um TRIP780. Assim, buscou-se elaborar ciclos térmicos de têmpera convencional e têmpera e partição (Q&P) - ambos com austenitização intercrítica - que resultem em um produto com propriedades mecânicas equivalentes aos aços da terceira geração de AHSS. Foram realizadas simulações físicas em um dilatômetro de têmpera, além de simulações computacionais de transformação e partição química entre as fases no equilíbrio termodinâmico, utilizando o software MatCalc®. Os resultados obtidos nas simulações físicas e computacionais foram comparados. Para cada temperatura de austenitização avaliada, foram determinadas as temperaturas Ms correspondentes. Para isso, utilizou-se equações empíricas de previsibilidade da literatura, além do método do desvio mínimo aplicado às curvas de dilatometria. Em função dos resultados obtidos nas etapas anteriores, foi selecionada uma condição de austenitização intercrítica que resulte em uma microestrutura constituída por proporções adequadas de ferrita, bainita, martensita e austenita retida após a têmpera. Além disso, aplicando simulação termodinâmica computacional e os modelos CCE e CCET, foi avaliado o efeito da austenitização intercrítica sobre a fração de austenita retida em ciclos térmicos de têmpera e partição. Com isso, foram executados dois tipos de tratamentos térmicos, um deles de têmpera com austenitização intercrítica e outro de têmpera e partição após austenitização intercrítica. Entre os principais resultados destacam-se a evolução das frações de fase ferrita e austenita de acordo com a temperatura de austenitização intercrítica (AI). Foi verificado que há uma correlação positiva entre a temperatura AI e a fração de fase austenítica, e, de maneira contrária, houve uma xvii correlação negativa entre a temperatura AI e a fração de ferrita. Também vale destacar o efeito da concentração de carbono na austenita e a temperatura Ms em função da temperatura AI. Quanto maior a quantidade de ferrita presente na microestrutura, maior será o teor de carbono na austenita, e, consequentemente, menor será a temperatura Ms. A compreensão destas relações se mostrou de fundamental importância para o planejamento do tratamento térmico de Q&P. Com relação aos tratamentos térmicos, a melhoria das propriedades mecânicas destes aços mostrou-se bastante satisfatória. O aço submetido ao tratamento de têmpera convencional com austenitização intercrítica apresentou um valor de limite de resistência de aproximadamente 1458MPa e alongamento total de ~12%. Já o aço submetido ao tratamento de têmpera e partição após austenitização intercrítica apresentou limite de resistência de ~1274MPa e alongamento total de ~19,6%. Estes resultados evidenciam que, os tratamentos térmicos propostos foram eficientes para melhorar as propriedades mecânicas iniciais do aço, atingindo valores equivalentes aos aços AHSS da terceira geração.Item Caracterização das transformações de decomposição austenítica isotérmica e contínua em três aços de aplicação ferroviária.(2019) Rodrigues, Karine Fernandes; Faria, Geraldo Lúcio de; Faria, Geraldo Lúcio de; Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo; Porcaro, Rodrigo RangelCom a crescente demanda pelo transporte ferroviário, as ferrovias têm sido submetidas a condições cada vez mais severas de solicitação mecânica. Com isso, a exigência por trilhos fabricados a partir de aços que apresentem bom desempenho mecânico, assim como a aplicação de técnicas de soldagem aprimoradas que requerem menos manutenção, tem sido cada vez maior. Dessa forma, no âmbito da pesquisa, tem se discutido cada vez mais sobre a importância do conhecimento da cinética de transformação de fases em aços eutetóides aplicados em ferrovias, visando o aprimoramento de processos de fabricação e de soldagem. Neste contexto, tendo em vista que ainda existem poucos trabalhos na literatura que exploram a cinética de transformação de fases em aços perlíticos aplicados à indústria ferroviária, no presente trabalho foi realizada a caracterização microestrutural de três aços usados na fabricação de trilhos ferroviários, sendo dois de classificação premium e um de classificação standard. Por meio da técnica de dilatometria, foram analisadas as transformações de decomposição contínua e isotérmica da austenita nos três aços eutetóides. Para o melhor entendimento da relação entre composição química, condições de transformação e características microestruturais resultantes, foram gerados o diagrama Tempo-Temperatura- Transformação (TTT) e o diagrama Transformação em Resfriamento Contínuo (TRC) para cada aço estudado. Observou-se que, a partir de tratamentos isotérmicos bem planejados, é possível a obtenção de uma microestrutura majoritariamente bainítica em aços eutetóides com composições químicas relativamente simples. Mostrou-se ainda que a partir de modelos matemáticos, é possível se ter boa previsibilidade da cinética de transformação de fases quando os três aços estudados são submetidos tanto a tratamentos isotérmicos quanto a resfriamentos contínuos.Item Desenvolvimento de dispositivo de baixo custo para mecanização da soldagem GTAW e sua aplicação em estudo de solidificação de aço ABNT 430.(2020) Tavares, Tairine Berbert; Porcaro, Rodrigo Rangel; Cândido, Luiz Cláudio; Faria, Geraldo Lúcio de; Dâmaso, Heitor VieiraLaboratórios de pesquisa em metalurgia da soldagem requerem controle dos principais parâmetros da soldagem ao arco elétrico para obter resultados satisfatórios. Aços inoxidáveis ferríticos são muito utilizados devido ao custo relativamente baixo e sua resistência à corrosão atmosférica, no entanto, a ausência de transformação de fases no estado sólido durante a solidificação oferece certa limitação à soldabilidade. Neste contexto, um dispositivo de baixo custo para mecanização da soldagem GTAW foi desenvolvido e validado, permitindo condições adequadas de controle, repetibilidade e foi aplicado para avaliar a influência de parâmetros de soldagem na solidificação de um aço ABNT 430. Menores velocidades de soldagem, para uma mesma corrente elétrica, resultaram em grãos grosseiros e alongados no centro do cordão e paralelos à direção de soldagem. O aumento da velocidade e da corrente originou subestruturas dendríticas no interior dos grãos, devido à maior instabilidade da poça. Ainda, avaliou-se aplicação de vibração mecânica por sistema de martelete e pré-aquecimento com relação ao refinamento dos grãos e aumento da uniformidade da estrutura no centro do cordão. A aplicação de vibração mecânica gerou uma estrutura mais refinada e homogênea na zona fundida. Palavras-chave: Soldagem TIG; Aço inoxidável ferrítico; Metalurgia da soldagem; Solidificação na soldagem.Item Development of an oxidation contrast method for pearlite colony revelation in eutectoid steels.(2021) Faria, Geraldo Lúcio de; Moreira, Paulo Sérgio; Porcaro, Rodrigo Rangel; Barboza, Ana Paula Moreira; Silva, Tamires Cristiane ValadaresSeveral studies available in technical literature highlight that small variations in pearlite interlamellar spacing and colony average size promote signifcant changes in the mechanical properties of eutectoid steels. Therefore, the quantitative characterization of these parameters aiming to establish, or to predict, microstructure-property relationships is of great importance. However, the characterization techniques currently available for revealing pearlite colonies are complex, laborious and often require the use of high-cost resources. In this context, this work presents results about the development of an oxidation contrast method capable to reveal pearlite colonies for direct observation by optical microscopy. The developed method was applied to three diferent eutectoid steels and the average sizes of pearlite colonies were measured. The results obtained using the proposed technique were compared with those determined applying a usual method described in the literature. It was concluded that the proposed contrast method is efective and, once standardized among users, it can be a representative way for determining the average size of pearlite colonies.Item Development of an oxidation contrast method for pearlite colony revelation in eutectoid steels.(2021) Faria, Geraldo Lúcio de; Moreira, Paulo Sérgio; Porcaro, Rodrigo Rangel; Barboza, Ana Paula Moreira; Silva, Tamires Cristiane ValadaresSeveral studies available in technical literature highlight that small variations in pearlite interlamellar spacing and colony average size promote signifcant changes in the mechanical properties of eutectoid steels. Therefore, the quantitative charac- terization of these parameters aiming to establish, or to predict, microstructure-property relationships is of great importance. However, the characterization techniques currently available for revealing pearlite colonies are complex, laborious and often require the use of high-cost resources. In this context, this work presents results about the development of an oxidation contrast method capable to reveal pearlite colonies for direct observation by optical microscopy. The developed method was applied to three diferent eutectoid steels and the average sizes of pearlite colonies were measured. The results obtained using the proposed technique were compared with those determined applying a usual method described in the literature. It was concluded that the proposed contrast method is efective and, once standardized among users, it can be a representative way for determining the average size of pearlite colonies.Item Efeito da deformação a frio e tratamentos térmicos em tubos e juntas soldadas do grau API X70Q.(2019) Leão, Rian Felipe Vieira; Cândido, Luiz Cláudio; Porcaro, Rodrigo Rangel; Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo; Souza, Diego Antônio de; Porcaro, Rodrigo RangelO grau API X70Q é obtido a partir do tratamento térmico de aços ARBL, apresentando boa relação entre resistência mecânica e tenacidade à fratura sendo, portanto, de ampla utilização na construção de malhas dutoviárias para condução de óleo e gás. Além de suas propriedades mecânicas favoráveis, destaca-se sua boa soldabilidade (baixo teor de carbono equivalente) e a possibilidade de redução da espessura de parede dos tubos, gerando uma significativa diminuição nos custos finais do projeto. No processo de montagem de tais malhas dutoviárias destaca-se o processo de soldagem, sendo este responsável pela união dos tubos. Dentre as técnicas existentes, observa-se uma tendência atual na utilização dos processos GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) e GMAW (Gas Metal Arc Welding), com chanfros estreitos. Em adição ao processo de união, as condições geográficas dos locais de instalação dos pipelines levam a uma necessidade de deformar (a frio ou a quente) os tubos e/ou regiões soldadas. Ambos os processos, soldagem e deformação, são de grande importância metalúrgica devido às suas influências diretas nas propriedades mecânicas do material. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar o impacto que tal processo de deformação a frio (seguido ou não de tratamento térmico) em campo tem sobre a microestrutura e propriedades mecânicas de tubos e juntas soldadas. Realizou-se a soldagem (GTAW - automatizada e GMAW - manual) circunferencial em segmentos de tubos sem costura do grau API X70Q pelos processos GTAW (passes de raiz) e GMAW (passes de preenchimento e acabamento). Posteriormente, simularam-se em amostras duas condições que ocorrem em campo: deformação a frio (em duas angulações distintas) e deformação a frio seguido de tratamentos térmicos. Subsequentemente, foi realizada a avaliação microestrutural e mecânica (tração e dureza) em tais amostras com o intuito de se observar a influência de tais práticas na estrutura e propriedades mecânicas no metal de base e em juntas soldadas, sendo constatado que tais práticas possuem impacto direto no material estudado. Foi possível observar/sugerir que o material apresentou, após tratamento térmico, uma microestrutura composta por ferrita e bainita. De forma geral constata-se que o processo de deformação a frio levou a um aumento na resistência mecânica devido ao encruamento do material. Já a deformação a frio seguida de tratamento térmico levou a um aumento da resistência mecânica devido ao refino de grão, sendo esta maior se comparada à condição anterior (apenas deformado a frio).Item Efeito da soldagem elétrica por centelhamento na microestrutura, propriedades mecânicas e resistência à fadiga de um aço para trilhos ferroviários – análise experimental e numérica.(2019) Porcaro, Rodrigo Rangel; Godefroid, Leonardo Barbosa; Cândido, Luiz Cláudio; Faria, Geraldo Lúcio de; Godefroid, Leonardo Barbosa; Goldenstein, Hélio; Modenesi, Paulo José; Faria, Geraldo Lúcio deAs ferrovias são submetidas a condições operacionais que exigem cada vez mais dos materiais, uma vez que o volume de cargas, a velocidade das composições e o fluxo sobre os trilhos têm crescido para atender ao aumento de demanda por transportes. Para a construção das vias, se destaca o processo de soldagem elétrica por centelhamento (Flash Butt Welding - FBW), devido à maior facilidade para controle e obtenção de juntas com qualidade aceitável. No entanto, as alterações estruturais e mecânicas decorrentes dos ciclos térmicos do processo e a introdução de tensões residuais têm sido associadas a falhas prematuras por fadiga em juntas soldadas de trilhos de aços perlíticos. Apesar do problema de redução localizada de dureza ser bem conhecido na literatura, não há trabalhos que aplicam dilatometria para descrever a formação da Zona Termicamente Afetada (ZTA), tendo essa notável lacuna de conhecimento dificultado a evolução do processo FBW. Além disso, dois fatores têm sido descritos como chave para falhas por fadiga na região da alma: tensões residuais e a presença de concentradores de tensão devido ao mau acabamento superficial, não havendo trabalhos que quantifiquem ou comparem os efeitos na vida em fadiga do componente. Neste contexto, detalhada caracterização mecânica e estrutural foi realizada em aço para trilhos ferroviários soldado por centelhamento, juntamente com ensaios de dilatometria para descrever a evolução microestrutural de toda a ZTA e suas correlações com as propriedades. Medidas de tensões residuais superficiais foram obtidas e ensaios de fadiga foram realizados considerando os efeitos das alterações estruturais e de concentração de tensão, dados que alimentaram modelos numéricos pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) para quantificar os efeitos destas variáveis de modo comparativo na vida em fadiga do componente real. Os resultados apresentados permitem compreender os mecanismos das alterações morfológicas da perlita em toda a ZTA em termos de transformações de fases e podem ser utilizados para sistematicamente orientar mudanças nos parâmetros do processo ou controlar a taxa de resfriamento de modo a obter melhores condições metalúrgicas/mecânicas. Os resultados de ensaios mecânicos, fadiga e simulações numéricas mostram que há grande potencial de melhoria no comportamento do componente a partir da adoção de medidas de baixo custo relativo, por exemplo, esmerilhamento de todo o perfil soldado, com quantificação relativa dos efeitos das variáveis sobre a vida do componente por fadiga. Os resultados de fadiga obtidos por simulação mostram ainda que o elevado nível de tensões residuais normais no sentido vertical na alma é o fator mais crítico do ponto de vista da vida do componente soldado.Item Efeito do nióbio no comportamento mecânico de um aço alto carbono utilizado em concreto protendido.(2022) Pessoa, Ricardo Amorim; Porcaro, Rodrigo Rangel; Cândido, Luiz Cláudio; Porcaro, Rodrigo Rangel; Cândido, Luiz Cláudio; Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo; Faria, Geraldo Lúcio deOs aços aplicados em concreto protendido na forma de fios e cordoalhas são produzidos por meio de arames trefilados a frio de aços alto carbono a partir do fio-máquina laminado a quente e necessitam de altos valores de limites de resistência à tração, porém mantendo certa ductilidade do material. A necessidade de altos níveis de resistência mecânica em diâmetros de fio-máquina cada vez maiores é um desafio tecnológico. Pois, existe limitação da taxa de resfriamento que se consegue impor ao material. Por outro lado, o aumento do teor de C acima da composição eutetóide pode resultar em fases e constituintes indesejáveis (como cementita e martensita) para a aplicação final. Portanto, a adição de Nb ao aço alto carbono torna-se uma alternativa interessante para aumentar a resistência mecânica. Com este propósito, dois aços com e sem a adição de nióbio e composição química similar em relação a outros elementos, foram produzidos em escala industrial, submetidos a caracterização microestrutural (incluindo tamanho de grão austenítico prévio, tamanho de colônias e espaçamento interlamelar da perlita), e mecânica por meio de ensaios de tração e dureza. Ensaios de torção a quente e dilatometria foram empregados para simular o processamento dos aços e avaliar a influência do Nb nas transformações de fases. A adição deste elemento microligante ao aço alto carbono promoveu o refinamento do tamanho de grão austenítico e das colônias de perlita, porém não apresentou efeito no espaçamento interlamelar perlítico. Houve redução na temperatura de início de transformação austenita/perlita e por consequência aumento da temperabilidade do aço. Finalmente, as alterações das características metalúrgicas resultaram no aumento do limite de resistência à tração e dureza do aço microligado ao Nb.Item Efeito do tratamento superficial com laser na microestrutura e na propagação de trincas por fadiga em uma liga de alumínio do tipo AA6013-T4.(2019) Gonçalves, Camila Magalhães; Godefroid, Leonardo Barbosa; Lima, Milton Sérgio Fernandes de; Godefroid, Leonardo Barbosa; Siqueira, Rafael Humberto Mota de; Barros, Alexandre Martins; Lima, Milton Sérgio Fernandes de; Porcaro, Rodrigo RangelUm dos maiores desafios da indústria aeronáutica é desenvolver métodos para aumentar a vida útil de seus componentes. A filosofia de tolerância de danos deve ser considerada ao se projetar toda estrutura da aeronave. Assim análises da taxa de propagação de trincas por fadiga (PTF) devem ser realizadas durante o projeto dos componentes aeronáuticos, pois a maior parte dos desastres que ocorrem neste segmento é causada por falhas por fadiga. Uma técnica promissora para aumentar a vida útil do material que compõe a parte estrutural da aeronave, ou seja, melhorar seu comportamento em fadiga, é o tratamento superficial localizado com laser que produz um campo de tensão residual compressiva na ponta da trinca, retardando o seu crescimento. Neste trabalho foi avaliada a influência deste tratamento na microestrutura e na taxa de PTF na região II da curva sigmoidal da/dN x ΔK de uma liga de alumínio aeronáutico do tipo AA6013-T4. O estudo buscou escolher os parâmetros mais adequados como aporte térmico e posições de traçar as linhas de laser, a serem utilizados na prática sem prejudicar as propriedades mecânicas da liga, baseado em trabalhos prévios que estão abordados ao longo do texto e também em análises realizadas durante o doutorado. Assim, após a escolha das variáveis de operação, o tratamento foi realizado utilizando um laser de Yb:fibra em chapas de 1,3mm de espessura e aplicando trilhas de duas formas diferentes: somente em uma superfície lateral e em ambas superfícies laterais de corpos de prova do tipo C(T). Utilizou-se potência de 200W e velocidade de aplicação de 2mm/s e 20mm/s. Além disso, o feixe foi desfocado para se obter um diâmetro de 2mm, com objetivo de evitar a fusão da peça. No metal de base foram encontrados zonas de Guinier-Preston, dispersóides e constituintes grosseiros. Estes mesmos componentes e também precipitados do tipo β’ e Q’ foram encontrados no material tratado. Essas variações microestruturais devido ao ciclo térmico, juntamente com a presença de tensão residual compressiva próxima à região aquecida melhoraram o comportamento em fadiga da liga em estudo. O retardamento da taxa PTF foi maior nos corpos de prova tratados com maior aporte térmico e duas trilhas aplicadas nas duas superfícies laterais.Item Efeitos da temperatura de austenitização e da transformação martensítica sobre tensões residuais pós-soldagem em um aço estrutural baixa liga de alta resistência mecânica - análise por elementos finitos.(2023) Abreu, Salvatore Giuliano Peixoto Tropia de; Porcaro, Rodrigo Rangel; Faria, Geraldo Lúcio de; Porcaro, Rodrigo Rangel; Faria, Geraldo Lúcio de; Cândido, Luiz Cláudio; Rodriguez Arias, ArielEste estudo investigou a influência das temperaturas de início da transformação martensítica (Ms) e seus consequentes efeitos sobre tensões residuais pós-soldagem em um aço estrutural ARBL (Alta Resistência Baixa Liga) de elevada resistência mecânica por meio de simulações computacionais pelo Método dos Elementos Finitos. Com esse objetivo, foi realizada uma soldagem real para aquisição de dados utilizados na calibração da fonte de calor aplicada na simulação. Para tal, foi realizado o monitoramento de ciclos térmicos por meio de termopares localizados em posições estratégicas, seguido da análise de macrografias do cordão de solda. Posteriormente, dados de dilatometria foram utilizados para determinar os coeficientes de expansão instantâneos a uma taxa de resfriamento de 25 ºC/s aplicada ao aço para três valores diferentes de temperaturas de pico (Tp): 1300 °C, 1150 °C e 920 °C. Com base nesses dados foram criados quatro modelos de materiais, um para cada Tp (denominados P920, P1150 e P1300), além de um quarto modelo com coeficiente de expansão térmica constante (PCTE), sem considerar a transformação martensítica, para fins de comparação. O estudo pode ser dividido em três partes principais: a calibração de uma fonte de calor e determinação de condições de contorno para a simulação; o estudo de um Modelo de Três Barras usado para isolar os efeitos de Tp nas tensões residuais; o estudo de um Modelo de Chapa Composta, no qual a ZTA da chapa foi subdividida com base na temperatura de pico atingida e os modelos de material correspondentes foram aplicados. Para comparação dos resultados também foram realizadas simulações considerando a chapa composta inteiramente por cada um dos modelos de material. Os resultados mostraram a importância de se considerar a transformação martensítica em estudos de simulações de tensões residuais induzidas por soldagem e uma clara tendência de decréscimo das distribuições gerais das tensões finais com menor Ms.Item Effect of niobium on microstructure and mechanical properties of a hypereutectoid steel.(2022) Pessoa, Ricardo Amorim; Porcaro, Rodrigo Rangel; Cândido, Luiz Cláudio; Pereda, Beatriz; Lopez, BeatrizHigh-carbon steels have been used to high-strength steel wire and strands for prestressing concrete. The necessity of high-strength levels at increasingly larger diameters of wire rods is a technological challenge. Two steels with and without Nb were obtained in a steel mill, submitted to detailed microstructural (previous austenitic grain size, pearlite interlamellar spacing and colony size) and mechanical characterization through tensile tests and hardness. Hot torsion and dilatometry tests were performed to simulate steels processing and to verify the influence of Nb on phase transformation. Adding Nb to steel resulted in a refinement in austenitic grain size and pearlite colonies but had no effect on pearlitic interlamellar spacing. There was a decrease at the start transformation temperature austenite/pearlite and therefore an increase in the hardenability of the Nb-added steel. Finally, Nb addition proved to be a technical and economical way to increase tensile strength and to reduce the variability of the mechanical properties.Item Envelhecimento por deformação em juntas soldadas de tubos de aço API5L X65Q sem costura.(2015) Batalha, Rodolfo Lisboa; Godefroid, Leonardo Barbosa; Faria, Geraldo Lúcio de; Porcaro, Rodrigo Rangel; Cândido, Luiz Cláudio; Trindade, Vicente BrazNeste trabalho, investigaram-se efeitos do fenômeno de envelhecimento por deformação em juntas obtidas por soldagem a arco elétrico com proteção gasosa (GMAW), de tubos sem costura de aço API5L X65Q. Corpos de prova (CPs) obtidos a partir das juntas soldadas foram submetidos à uma deformação plástica a frio de 3% e posteriormente envelhecidas por 1h a 250°C, de forma a se induzir envelhecimento estático. Buscando avaliar o envelhecimento dinâmico, os CPs foram deformados até 3% e o carregamento foi mantido durante 1h a 250°C. Os CPs envelhecidos foram submetidos a ensaios de tração e amostras representativas foram analisadas ao microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura. Observou-se que o fenômeno modificou a fração volumétrica de constituintes secundários no metal de solda e na ZTA, com aumento na proporção de agregados ferrita carbonetos. Com relação às propriedades mecânicas, constatou-se que o fenômeno reduziu a razão elástica das juntas soldadas devido a um aumento no limite de resistência, além de aumentar o alongamento total, não prejudicando, portanto, as propriedades mecânicas em tração das juntas soldadas. Ao se comparar o envelhecimento estático com o envelhecimento dinâmico, observou-se que o aumento na capacidade de deformação plástica das juntas soldadas foi maior após envelhecimento estático por deformação.Item Estudo cinético da lixiviação de calcopirita por sulfato férrico e cloreto de sódio.(2016) Porcaro, Rodrigo Rangel; Resende, Andréia De-Lazarri Bicalho Peixoto; Leão, Versiane AlbisO presente trabalho objetivou estudar a cinética de lixiviação de uma amostra de calcopirita por ferro férrico na presença de íons cloreto. Foram realizados ensaios de bancada com soluções contendo 0,5mol/L de Fe3+ (como sulfato férrico), variando-se a temperatura desde 60ºC até 90ºC, enquanto a concentração de NaCl atingiu 2mol/L. A presença de cloreto foi benéfica ao processo e elevou a extração de cobre de 16,4% na ausência para 29,4% na presença de 1mol/L de NaCl. Os dados experimentais foram ajustados ao modelo do núcleo não reagido para partículas de tamanho constante. Observou-se que a cinética de lixiviação era controlada por reação química na superfície da partícula com uma energia de ativação de 55,6kJ/mol. Na presença de íon cloreto, os valores da constante de velocidade foram entre 1,5 a 2 vezes mais altas do que no sistema sem NaCl, sendo que a ordem da reação em relação ao íon cloreto foi de 0,24.