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Análise comparativa de sistemas verticais de estabilização e a influência do efeito P-delta no dimensionamento de edifícios de andares múltiplos em aço.
(2002) Tabarelli, Aline; Araújo, Ernani Carlos de; Prestes, José Antônio Soares
Nesse trabalho apresenta-se um estudo comparativo entre os sistemas de estabilizações verticais em pórticos rígidos e os sistemas em treliças em ‘K’ e em ‘X’. A eficiência estrutural é analisada através do relacionamento entre o número de pavimentos com os deslocamentos horizontais, esforços solicitantes e os perfis adotados no dimensionamento dos modelos. Nos sistemas rígidos, os esforços solicitantes e os deslocamentos horizontais são maiores do que nos sistemas contraventados. Nesse caso, leva-se a estruturas mais pesadas e, portanto, menos econômicas. A partir de 24 pavimentos, para se garantirem deslocamentos aceitáveis nos modelos rígidos, a rigidez necessária do sistema fica impraticável. Usaram-se as teorias linear e não-linear (Efeito P-Δ) para análise comparativa dos modelos adotados. Nesse contexto, verificouse que a análise não-linear é fundamental para os modelos com maior número de pavimentos, pois proporciona resultados de esforços e deslocamentos mais coerentes.
Análise de edificações em estruturas metálicas constituídas de perfis formados a frio.
(2001) Figueiredo, Marcelo dos Santos Mendonça; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Ribeiro, Luiz Fernando Loureiro; Krüger, Paulo Gustavo von; Rodrigues, Francisco Carlos
Os perfis formados a frio estão cada vez mais sendo utilizados no Brasil em função do seu baixo peso e versatilidade. O uso deste perfis em residências ainda não é muito difundido em função de poucos estudos desenvolvidos no país para este tipo de aplicação. A partir da industrialização da estrutura metálica buscou-se utilizar lajes e fechamentos para acompanhar este processo de industrialização. O estudo estrutural baseou-se em um projeto arquitetônico de edifício de 4 pavimentos em perfis formados a frio. Este projeto foi escolhido em segundo lugar no segundo prêmio USIMINAS de arquitetura em aço. A solução arquitetônica adotada foi avaliada estruturalmente com a proposição de solução não convencional em que os aspectos dimensionais e construtivos foram avaliados. Neste trabalho analisou-se a estrutura metálica utilizando os perfis formados à frio, as lajes em painéis de concreto celular autoclavado e as paredes em chapas de gesso acartonado e cimentícias. Estudou-se ainda, a utilização de perfis formados a frio preenchidos de concreto armado visando maiores vãos no estudo estrutural. Os estudos de ligações seguiram o conceito de “luvas” e “nós” de aço e soldadas, de modo a tornar o processo de fabricação e montagem da estrutura mais prático e de baixo custo. Aspectos construtivos de cada solução estrutural, bem como das lajes e fechamentos foram abordados. Paralelamente ao estudo estrutural e ao processo construtivo foram realizadas avaliações de conforto térmico da edificação seguindo o projeto arquitetônico original.
Análise não-linear de pórticos tridimensionais formados por elementos mistos de aço e concreto.
(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2007) Carvalho, José Maria Franco de; Sousa Junior, João Batista Marques de
O objetivo desta dissertação é o desenvolvimento, implementação e teste de modelos tridimensionais para simulação de pórticos espaciais de aço, concreto e mistos, através do Método dos Elementos Finitos. As estruturas analisadas são os reticulados espaciais compostos por elementos estruturais mistos de aço e concreto. A não-linearidade física e geométrica é considerada na formulação dos elementos finitos e contemplam os efeitos de grandes rotações e deslocamentos de forma rigorosa. No nível da seção transversal, são utilizadas técnicas analíticas de integração de esforços e módulos materiais tangentes, em cada ponto de integração, caracterizando um modelo de inelasticidade distribuída. Os elementos estudados neste trabalho são os corrotacionais tridimensionais, adaptados para o emprego de não-linearidade física nos pontos de integração. Para a validação das formulações implementadas são feitas comparações com outras análises constantes da literatura, bem como com resultados experimentais disponíveis.
Arquitetura e construção com andaimes.
(2018) Campolina, Felipe de Paula; Aguiar, Tito Flávio Rodrigues de; Araújo, Ernani Carlos de
Com as evoluções operadas ao longo dos anos, associadas a inúmeras experimentações de ordem prática, os andaimes vêm se tornando cada vez mais atraentes devido à grande ﬂexibilidade que proporcionam. O nível tecnológico em que se encontram atualmente permite vislumbrar novas possibilidades de uso, como, por exemplo, a aplicação desses componentes para solução estrutural de edifcações. Por meio de uma pesquisa exploratória, este artigo aborda os principais sistemas utilizados nesse novo contexto e apresenta exemplos práticos da produção contemporânea do gênero, avaliando e destacando suas principais características. Percebe-se que esse tipo de estrutura pode ser muito efciente em alguns casos, e que sua relação custo-benefício pode variar muito, dependendo das soluções de projeto adotadas.
Avaliação da tenacidade à fratura e da resistência à fadiga de dois aços utilizados em eixos de carros torpedos.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2008) Sodré, Ricardo Tadeu Meneses; Godefroid, Leonardo Barbosa
Fadiga e fratura de eixos ferroviários são problemas técnicos que vêm sendo tratados nos estudos de comportamento mecânico dos materiais. A fratura de eixos de carros torpedos em operação traz perda de produção e custo elevado para substituição dos mesmos. Neste trabalho foi estudada a tenacidade à fratura através do parâmetro CTOD e o crescimento de trinca por fadiga da / dNxΔK para dois tipos de aços aplicados em eixos de carros torpedos de indústria siderúrgica: o ASTM A21 grau H e o AISI/SAE 4130, na condição de tratamento térmico temperado e revenido. A principal diferença entre estes dois tipos de aços é a composição química. Corpos-de-prova do tipo C(T), com espessura B =12,5mm, largura W =50mm na orientação L-R foram usados nos experimentos. A freqüência de ensaio foi de f= 30Hz e razão entre tensões R =0,1. Os resultados mostraram que o tamanho de trinca máxima admissível para o ensaio de tenacidade à fratura foi 70,3% maior para o material AISI/SAE 4130, associada a uma resistência mecânica 20,6% maior. Na região I da curva sigmoidal de log(da / dN)xlog(ΔK) , o valor para o limiar de intensidade de tensão th ΔK foi 6% superior para o material ASTM A21 grau H, sendo então mais resistente ao crescimento de trinca por fadiga. Por outro lado foi observado um comportamento praticamente idêntico da taxa de propagação da trinca por fadiga nas regiões II e III. Nos dois tipos de aço o mecanismo de fechamento de trinca por fadiga foi predominantemente induzido por rugosidade, sendo mais acentuado no aço do tipo ASTM A21 grau H.
Avaliação das condições físico-construtivas e de desempenho de uma edificação estruturada em aço. Estudo de caso : prédio da EM da UFOP.
(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2006) Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Souza, Henor Artur de
A construção industrializada em aço, promessa de solução racional para a construção civil no que diz respeito à otimização de prazos, redução de mão de obra, diminuição de desperdícios e obtenção de qualidade final, aliada às exigências relativas à conservação de energia e conforto humano das edificações, aponta para projetos que apresentam um desempenho global adequado. O conforto interno de um ambiente construído, em relação às condições térmicas e à transmissão de ruído, está na adequação do sistema de fechamento (externo e interno) da edificação, além de um projeto arquitetônico que aproveite de forma eficiente as condições climáticas locais. Vê-se com freqüência a aplicação de sistemas de fechamentos convencionais em alvenaria em edificações em aço, o que é problemático e contraditório, pois são sistemas que possuem tempos de execução desproporcionais e interfaces construtivas de solução delicada. Desse modo, é imperativo análises constantes, que possam promover o desenvolvimento dos sistemas de fechamento. Nesse trabalho avaliam-se a concepção estrutural e suas interferências no processo construtivo e na utilização do prédio da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto-MG, que é uma edificação estruturada em aço com sistema de fechamento externo constituído por sistemas convencionais (alvenaria e vidro). Por meio de uma investigação exploratória, levantamento fotográfico e coleta de dados, faz-se um mapeamento a respeito das condições físico-construtivas da edificação e de sua manutenção. Identificam-se os problemas que surgiram durante o uso, as patologias existentes e as causas das mesmas. Com os dados obtidos chega-se a uma avaliação qualitativa da construção, de sua condição de manutenção e das causas que contribuíram para o aparecimento das patologias. Considerando-se o processo de projeto e construtivo utilizados e o estado de manutenção, soluções para correção das patologias e uma adequada manutenção são discutidas e apresentadas. Faz-se também uma avaliação do desempenho térmico do sistema de fechamento utilizado, por meio de uma simulação computacional detalhada e medições experimentais in loco, levando em conta as condições de ventilação natural. Observa-se pelos resultados obtidos que a edificação responde de forma adequada às interações térmicas com o meio externo e somente em condições extremas (de frio e/ou calor) haveria necessidade de uma intervenção mecânica de aquecimento e/ou resfriamento, somente em algumas horas do período.
Avaliação das condições físico-construtivas e do desempenho térmico de uma edificação do Instituto Federal do Sudeste de Minas Gerais – estudo de caso.
(2018) Batista, Bruno Cassio Rodrigues; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Paula, Geraldo Donizetti de; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Paula, Geraldo Donizetti de; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Gomes, Adriano Pinto
A evolução tecnológica dos materiais de construção, das técnicas de projeto e execução tem proporcionado edificações mais leves, com componentes estruturais mais esbeltos e mais solicitados. No entanto, verifica-se que obras têm sido construídas com grande velocidade e pouco rigor no controle de materiais e serviços, tornando-se relevante o estudo das patologias em edificações existentes visando contribuir para seu desempenho adequado no que se refere à manutenção e durabilidade de seus componentes. Nesse contexto, esse estudo teve como objetivo abordar a concepção estrutural e suas interferências no processo construtivo do galpão construído sobre a Piscina Aquecida do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sudeste de Minas Gerais – Campus Barbacena. A edificação possui pilares e vigas em concreto armado, fechamento externo constituído por alvenaria e cobertura estruturada em aço. Em setembro de 2013, o corpo de bombeiros, junto a um engenheiro mecânico, emitiram um laudo que gerou a interdição da piscina. Por meio de uma investigação exploratória, levantamento fotográfico e coleta de dados, pretende-se fazer um mapeamento a respeito das condições da edificação, identificar as patologias existentes e as causas das mesmas. Nota-se que parte das patologias surgiram devido a erros que ocorreram na concepção da edificação e outras surgiram durante o uso devido à falta de manutenção. Como as aberturas existentes no local não atendem ao mínimo exigido por norma e o fato da piscina ser aquecida, tem-se agravada a eficiência do desempenho térmico. Diante disso, foi feita também uma simulação numérica do desempenho térmico da edificação existente e do projeto para substituição da cobertura, levando em conta as condições de ventilação natural. A partir dos resultados obtidos, pode-se inferir que, a substituição de alguns materiais de fechamento, influencia diretamente no desempenho térmico da edificação. Nesse trabalho procurou-se mostrar a importância da manutenção preventiva, da manutenção corretiva e do desempenho térmico, um dos critérios determinantes do conforto dos usuários.
Avaliação do desempenho estrutural de coberturas em estrutura de aço na forma de arco circular e parabólico
(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Nunes, Rosana Aparecida Ferreira; Araújo, Ernani Carlos de
Neste trabalho, fez-se um estudo comparativo, para avaliação do “Desempenho Estrutural de Coberturas em Estruturas de Aço na forma de Arco Parabólico e Circular” procurando as análises das eficiências estruturais entre os tipos mais comuns de arcos metálicos encontrados na prática da engenharia. Para isto, buscou-se como metodologia pesquisar e analisar obras já existentes com tipologias geométricas funcionando com geratrizes e estruturas de coberturas correntes da prática. Para as análises numéricas usou-se o software SAP 2000. As análises estruturais e verificações das barras dos arcos em estudo, mostraram que as modernas ferramentas de cálculos e as exigências normativas poderiam inviabilizar algumas destas obras se as mesmas fossem usadas há 20 ou 30 anos atrás. As ações de sobrecargas consideradas, ou que podem ter sido usadas no período de cálculos justificam algumas conclusões. Verificou-se também que o empuxo horizontal provocado pelos arcos, que muitas vezes é um empecilho em termos de espaço útil, pode ser combatido sem o uso de tirantes para os arcos parabólicos, tendo-se em vista que este empuxo é relativamente pequeno à medida em que se aumenta a flecha dos mesmos e pode ser absorvido sem muitos problemas através do uso de apoios e ancoragens adequados.
Avaliação do desempenho térmico de coberturas metálicas utilizadas em edificações estruturadas em aço.
(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Dias, Alexandra da Silva; Souza, Henor Artur de
Uma cobertura eficiente deve apresentar características tais como estanqueidade, resistência ao impacto, leveza e durabilidade, além de propriedades termofisicas adequadas às condições climáticas externas. No Brasil, muitos estudos vêm sendo desenvolvido com o intuito de avaliar a comportamento térmico de vários tipos de telhas. Todavia, poucos avaliam a contribuição das telhas compostas por materiais metálicos e a geometria do telhado para o ganho térmico interno de uma edificação. Desta forma, este estudo procurou avaliar o desempenho térmico de diferentes tipologias de coberturas metálicas utilizadas em galpões estruturados em aço, para as oito zonas bioclimáticas, estabelecidas pela norma NBR 15220. São avaliadas a cor e a forma do telhado e também o material da telha. O desenvolvimento do trabalho foi dividido em duas etapas: a primeira, investigativa, sobre galpões e coberturas metálicas mais utilizadas no país e a segunda etapa consistiu na realização de simulações numéricas, utilizando software Energy Plus. Para avaliação do desempenho térmico, utilizou-se como parâmetro de avaliação a evolução temporal da temperatura interna do galpão e a temperatura superficial da cobertura. Os resultados obtidos mostraram que as tipologias de coberturas que permitem ventilação natural apresentam melhor desempenho, independente da condição climática, destacando-se a cobertura tipo shed transversal para condições climática de verão. Para regiões de clima quente e ameno com baixa amplitude térmica diária, as telhas metálicas simples e sem material isolante apresentam desempenho térmico satisfatório. Já para regiões climáticas com elevada amplitude térmica diária as telhas metálicas, tipo sanduíche, que possui material isolante entre as camadas, são mais adequadas.
Contribuição ao estabelecimento de um método simplificado para o dimensionamento ao fogo da proteção parcial de colunas de aço.
(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2006) Ferreira, Flávio Antônio; Gouveia, Antônio Maria Claret de
Nesse trabalho, apresentam-se as conclusões de uma investigação realizada com o fim de determinar “curvas de dimensionamento” de pilares de aço em incêndio com o emprego de proteção passiva parcial. No estudo ora relatado, curvas de dimensionamento são apresentadas para perfis usuais na construção metálica brasileira, dotados de proteção parcial nas mesas, em função da carga de colapso, do tempo de exposição ao fogo, da espessura da argamassa de proteção e da excentricidade da carga. A metodologia aplicada consistiu na determinação da distribuição de temperaturas na seção transversal de um pilar exposto a um ambiente correspondente ao incêndio-padrão e na determinação da resposta estrutural do elemento, sempre com o emprego do Método de Elementos Finitos. As conclusões indicam a viabilidade do emprego da proteção parcial em pilares para atendimento dos requisitos usuais de resistência ao fogo, o que pode significar economias da ordem de 30% no custo da proteção passiva de pilares. Visando permitir que a técnica de proteção parcial seja usada mais facilmente em projetos práticos, apresentam-se, também, formulações simplificadas para a determinação da distribuição de temperatura e para o dimensionamento de estruturas metálicas parcialmente protegidas em situação de incêndio. A formulação para determinação da distribuição de temperatura em perfis parcialmente protegidos se baseia na transferência de calor por radiação, convecção e condução em uma seção não homogeneamente aquecida em incêndio. Já a formulação para dimensionamento é resultante de uma adaptação das equações da NBR 14343 (1999), que versa somente sobre estruturas com aquecimento uniforme, tanto longitudinal quanto transversalmente, para estruturas com aquecimento não-uniforme ao longo da seção transversal, que é o caso dos perfis com proteção parcial. Análises comparativas com métodos de transferência de calor e de análise estrutural baseados em elementos finitos são apresentadas. As conclusões indicam que a formulação apresentada é suficientemente precisa para uso no âmbito dos métodos simplificados de dimensionamento em situação de incêndio.
Efeito da espessura na tenacidade à fratura e no crescimento de trinca por fadiga em um aço do tipo API 5L-X70.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Barbosa, Luiz Henrique Soares; Godefroid, Leonardo Barbosa
Com a descoberta de grandes reservas de petróleo em território brasileiro, e a expansão de diversas mineradoras, o principal desafio é transportar a matéria-prima até os centros industriais e o transporte dutoviário torna-se o mais viável, dentre os outros meios. Para que seja atendida esta demanda, devem ser utilizados dutos com aços de maior resistência mecânica, visando um aumento de diâmetro e uma diminuição na espessura dos tubos, sem a necessidade de redução das pressões de operação, mas reduzindo-se o peso e os custos de instalação destas estruturas. Neste trabalho, o objetivo foi avaliar a influência da espessura do corpo de prova na tenacidade à fratura (Integral J) e no crescimento de trinca por fadiga (da/dN x ΔK) de um aço do tipo API 5L-X70. Foram comparados os resultados de corpos de prova do tipo SEN(B) com espessura de 7,5mm e de 15,0mm e largura constante de 30,0mm. O aço apresentou uma microestrutura com bandeamento de perlita, ferrita poligonal e segregação central de bainita, originadas da composição química e do processo de conformação mecânica. O efeito da espessura manifestou-se como um material compósito do tipo divisor de trincas. Assim, nos ensaios de tenacidade à fratura ocorreu o fenômeno de delaminação, aumentando a resistência ao crescimento de trinca do corpo de prova mais espesso. Já nos ensaios de fadiga, o corpo de prova mais espesso, e consequentemente, que possui maior número de camadas alternadas de ferrita e perlita, foi o que desenvolveu maior resistência ao crescimento da trinca.
Efeito da flexão dos cilindros na laminação de encruamento sobre a planicidade de tiras de aço.
(2008) Silva, Caetano Nunes da; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Fagundes Junior, José R.; Cota, André Barros
A flexão dos cilindros durante a laminação é um fenômeno que tanto provoca defeitos de planicidade como permite corrigi-los, através da laminação diferenciada ao longo da largura. Este trabalho objetivou avaliar o efeito da flexão estimada dos cilindros na laminação de encruamento sobre a variação da planicidade de tiras laminadas a quente. Isto foi realizado através de experimentos industriais com variação dos parâmetros de força de laminação e de dobramento durante processamento no laminador de encruamento, em que se buscou correlacionar os resultados estimados de flexão com os resultados observados de variação de planicidade. Foi confirmada a relação entre a flexão dos cilindros e a planicidade, praticamente sem variação da planicidade quando o perfil transversal da tira e a flexão dos cilindros eram coerentes e com a variação da planicidade aumentando à medida que se aumentava esta incoerência.
Efeito da fração de martensita na cinética de formação da austenita em um aço de baixo carbono.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Lopes, Maximiano Maicon Batista; Cota, André Barros
Este trabalho apresenta um estudo sobre o efeito da fração volumétrica de martensita presente na microestrutura inicial e das várias taxas de aquecimento (0,1; 1,0; 5,0 e 13ºC/s) na cinética de formação da austenita no aquecimento contínuo; por meio do modelo clássico Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) e da análise dilatométrica para um aço baixo carbono. A microestrutura prévia para a formação da austenita era constituída de: ferrita + martensita (com frações volumétricas de 0,35; 0,52; 0,71); martensita com uma pequena quantidade de bainita; martensita. Os resultados mostram que o aumento na taxa de aquecimento aumenta as temperaturas críticas (Ac1, Ac3 e Tq), e que a taxa de aquecimento exerce uma influência maior sobre Ac3. Verificou-se que, para taxas de aquecimento maiores que 1,0oC/s, a microestrutura inicial não afetou o intervalo de tempo de formação austenita. Para a taxa de aquecimento de 0,1ºC/s, o intervalo de tempo de formação austenítica foi maior para a microestrutura prévia martensítica, menor para a microestrutura prévia constituída de ferrita e perlita e intermediário para a microestrutura prévia constituída de ferrita e martensita. Devido ao revenimento da martensita no processo de austenitização, a influência da fração volumétrica desta fase na microestrutura inicial sobre as temperaturas críticas não foi significativa. No estudo da cinética de formação da austenita realizado por meio da equação Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK), verificou-se que existe uma relação logarítmica-linear entre a energia de ativação aparente e a taxa de aquecimento para todas as microestruturas analisadas. O aumento da taxa de aquecimento de 0,1 para 13ºC/s provoca uma redução da energia de ativação de 145,3 para 91,26 kJ/mol. O parâmetro n do modelo de JMAK encontrado neste trabalho foi de 1,4, o que indica que a nucleação austenítica ocorre preferencialmente nas interfaces entre os grãos ferríticos e os finos de carbonetos da martensita revenida.
Efeito da substituição do molibdênio pelo nióbio e nióbio-boro em aços Hadfield no desempenho ao desgaste abrasivo.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2004) Silva, Gilson Neves da; Oliveira, Cristovam Paes de
A motivação dessa pesquisa veio no sentido de se viabilizar o desenvolvimento desse tipos de liga de desgaste, que atenda às necessidades de aplicação das mesmas, tanto em termos econômicos quanto do ponto de vista de propriedades mecânicas. Hoje em dia, com o aumento de preços de alguns insumos, em particular aqueles ligados ao molibdênio, tanto na forma de ferro-liga ou óxido, justifica-se todo empenho em se caracterizar novas ligas que visem substituir no todo ou em parte esses materiais que entram na composição dos aços Hadfield. Estudaram-se os aços austeníticos do tipo “Hadfield”, modificados quimicamente em relação ao original da ASTM A-128, classe E-2, e ainda alguns tratamentos térmicos que objetivaram melhorar propriedades mecânicas, medidas através de teste de desgaste (roda de borracha) e impacto por martelamento. Quando no estado bruto de fusão, essas ligas apresentam estrutura austenítica com precipitação intensa de carbonetos, diminuindo a resistência e fragilizando o material. Foram feitos dois caminhos de aquecimento: aquecimento direto até a temperatura final e outro com patamar a 600ºC por 2 horas, antes do encharque final a 1.100°C. O tratamento térmico promove a redissolução desses carbonetos na matriz austenítica e um posterior resfriamento em água impede nova precipitação, dando uma estrutura austenítica supersaturada. A classe E-2 da ASTM A-128 permite um tratamento especial, onde aquece-se até cerca de 600ºC, mantendo nessa temperatura por um certo tempo e, em seguida, prossegue-se com o aquecimento até atingir a temperatura final, chamado processo de perlitização. Algumas amostras sofreram envelhecimento a 600ºC por 2 horas, precipitando carbonetos finamente dispersos na matriz, aumentando a resistência da liga que, após deformação plástica, encrua-se bastante, atingindo o estado ideal de trabalho. Esse trabalho mostrou que é possível se efetuar a substituição proposta do molibdênio pelo nióbio e nióbio-boro, mantendo ou melhorando as propriedades mecânicas e ainda tendo-se uma redução de custo, já que a quantidade usada na substituição é menor do que aquela da composição tradicional referente à norma da ASTM A-128, classe E-2.
Efeito do estiramento da tira durante o recozimento e descarbonetação nas estruturas primária e secundária e nas propriedades magnéticas de um aço 3% Si.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Cesar, Maria das Graças Melo Moreira; Cota, André Barros
A textura de Goss (110)[001] do aço 3% Si é desenvolvida por recristalização secundária a partir de uma matriz primária de grãos finos estabilizada por partículas de MnS. O processo de recristalização primária e descarbonetação de tiras de aço 3% Si é feito em fornos de recozimento contínuo com a tira sob uma tensão de tração de aproximadamente 7 MPa. Este trabalho estuda o recozimento e descarbonetação de tiras de aço 3%Si sob tensões de tração de até 25 MPa. Amostras de chapas laminadas a quente foram laminadas a frio em um ou dois estágios. Em seguida, as amostras foram processadas em um forno de recozimento contínuo com uma tensão de tração variável para promover um estiramento das amostras durante o processo. A microestrutura e a textura das amostras foram analisadas por EBSD. A distribuição de tamanho dos precipitados de MnS foi investigada utilizando um microscópio de transmissão TEM e um analisador de imagem. Os recozimentos sob tensões acima de 7 MPa promoveram um alongamento significativo das amostras e os de 20-25 MPa modificaram o tamanho de grão e a textura da matriz primária. O estiramento das amostras de 4 a 6% impactou positivamente a recristalização secundária do material laminado a frio em 2 etapas. A indução magnética B8 atingiu o patamar de 1,89 T. As amostras processadas com uma única etapa de laminação a frio e descarbonetadas de maneira convencional apresentaram apenas crescimento normal de grão durante o recozimento final. O recozimento e descarbonetação sob alta tensão de tração modificou este comportamento. Com um estiramento de 6%, as amostras laminadas a frio em uma etapa apresentaram recristalização secundária. A indução magnética foi de 1,8 T e a perda magnética foi similar a obtida no produto M4 ASTM. O trabalho sugere que a recozimento e descarbonetação de tiras de aço 3% Si sob uma tensão de tração de 20-22 MPa afeta a nucleação e o crescimento dos grãos primários e que o estiramento na faixa de 4-6% pode modificar favoravelmente o tamanho das partículas de MnS, aumentando a inibição ao crescimento normal de grão.
Efeito do Nb na cinética de revenimento de aços de baixo carbono.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2006) Hermenegildo, Tahiana Francisca da Conceição; Cota, André Barros
Os efeitos da temperatura e do tempo sobre a cinética de revenimento foram estudados, utilizando chapas de um aço baixo carbono e microligado, contendo Nb (0,031%), e de outro com composição química similar, porém, sem Nb. A lei de cinética de revenimento foi estudada pela equação de Johnson, Mehl e Avrami, a partir da variação da dureza Vickers das amostras revenidas com a temperatura e com o tempo de revenimento para os dois aços. Estas chapas foram submetidas a uma rotina de processamento de austenitização e têmpera, seguido de revenimento a diferentes temperaturas (300, 400,500 e 600 o C) e diferentes intervalos de tempo (300, 900, 1800 e 3600s). As características microestruturais das amostras temperadas e revenidas foram avaliadas através de microscopia ótica e eletrônica de varredura. A microestrutura das amostras temperadas dos aços come sem Nb é constituída essencialmente de martensita e bainita com morfologia acicular (ferrita bainítica), com durezas Vickers (carga de 20kgf) de 445 e 469, respectivamente. Para o aço sem Nb verificou-se que a dureza praticamente não variou com o tempo de revenimento para a temperatura de revenimento de 600 o C e que a dureza tende a saturar para altos tempos de revenimento, para as diferentes temperaturas de revenimento utilizadas. Para o aço com Nb, observou-se uma maior resistência ao revenimento para as temperaturas de revenimento de 500 e 600 o C, associada precipitação de partículas de carbonetos de Nb muito finos e disperso na ferrita. A energia de ativação para o aço sem Nb é de 130kJ/mol e pode-seinferir que o mecanismo que limita a cinética de revenimento do aço sem Nb é a difusão intersticial do carbono na ferrita. Para o aço com Nb a energia de ativação é de 180kJ/mol e pode-se inferir que o mecanismo que limita a cinética de revenimento é a difusão do Nb na ferrita.
Efeito do processamento termomecânico na resistência à fadiga de um aço IF.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Corrêa Júnior, Joani Genelhu; Godefroid, Leonardo Barbosa
A indústria automotiva tem exigido o desenvolvimento de novos aços com boa formabilidade e de alta resistência, visando a obtenção de menor espessura, sem perda de desempenho, principalmente em relação a segurança e conforto dos passageiros, e ainda para obter a redução de peso do automóvel. Os principais desafios para desenvolver estes aços não são apenas para alcançar a propriedades mecânica com requisitos tradicionais, mas também satisfazer os requisitos adicionais, tais como a resistência à fratura e resistência à fadiga. Neste trabalho foi analisado o efeito do processamento termomecânico nas propriedades de um aço IF em 3 diferentes condições: laminados a quente (LQ); laminado a frio recozido em caixa (LF); laminado a frio galvanizado que passou pelo recozimento contínuo (LFG). Para isto foi realizada a caracterização microestrutural em função do processamento considerado, a análise do desenvolvimento de textura, a análise na alteração de propriedades mecânicas típicas e análise da resistência à fadiga em ensaios com controle de tensões mostrando resultados sobre curvas S-N deste aço. Verificou-se o melhor desempenho do aço IF LFG que apresentou uma textura pronunciada e maior resistência à fadiga.
Efeito dos parâmetros de austenitização sobre a microestrutura e as propriedades do aço SAE4130 submetido a tratamentos térmicos por Indução eletromagnética.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2007) Macedo, Marciano Quites; Araújo, Fernando Gabriel da Silva
No tratamento térmico por indução eletromagnética, a correlação entre o tipo de aço tratado, os parâmetros utilizados e as propriedades finais obtidas é ainda pouco conhecida. Para fazer tal correlação, no presente trabalho, foram inicialmente determinadas as temperaturas críticas de início e fim de formação da fase austenita no aquecimento rápido, de um aço SAE4130, através de ensaios de dilatometria. Foi feita a análise das variações da microestrutura através de microscopia óptica e as propriedades mecânicas foram medidas através de ensaios de dureza e tração, de amostras tratadas por indução eletromagnética. As amostras analisadas foram austenitizadas a 850, 900, 950 e 1000 ºC, durante 15, 25, 35 e 45 s de indução, temperadas e revenidas a 500ºC durante 15s. A temperatura de início de formação da austenita (Ac1), praticamente não variou quando a taxa de aquecimento aumentou de 10 °C/s para 90 °C/s. A temperatura de final de formação da austenita (Ac3) aumentou de 920 °C para 1035 °C quando a taxa de aquecimento aumentou de 10 °C/s para 90 °C/s. O tamanho médio dos grãos austeníticos prévios aumentou em função do aumento do tempo de indução e do aumento da temperatura de austenitização. Para o tratamento térmico por indução eletromagnética, o tempo de indução de corrente tem uma influência menor nas propriedades mecânicas, quando comparado com o aumento da temperatura de austenitização. O aumento da temperatura proporcionou uma melhora das propriedades mecânicas, ou seja, para temperaturas maiores, foram obtidos maiores valores de resistência a tração, alongamento total e uniforme, além de uma distribuição de dureza mais homogênea ao longo região tratada termicamente das amostras tubulares.
Effect of Ti and Nb additions on the formation of craters for if steel galvanneal coatings.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Storch, Breno Torezani; Araújo, Fernando Gabriel da Silva
Interstitial Free steels feature alloying elements present in an ultra low C matrix that account for C stabilization and consequently a high number of C free interstitials in a ferrite matrix that give these steels the ideal texture, low yield point, favorable plastic strain ratios, high elongation and n-value necessary for an ideal performance on forming press, drawing and stamping operations especially for automotive body part applications. This Master’s thesis indicates that Ti-stabilized IF steel substrates are more reactive than dual-stabilized IF steel substrates probably due to the presence of islands of Nb oxides at the interface between the steel substrate and the GA coating. These Nb oxides may block the Fe-Zn interdiffusion along the ferrite grain boundaries. Hence, higher reactivity rates for Ti-stabilized IF steel grades mean that this substrate is more prone than a dual-stabilized IF steel to the formation of outbursts and consequently the formation of craters, which are morphologically characterized as clusters of outbursts, whose formation mechanisms are based on capillarity effects accounting for amounts of liquid Zn being drained away from these spots. Besides, this work has also explored the typical chemistry and morphology features of craters on top of dark and light streaked areas on GA coatings, showing that there are d crystals on the bottom of craters on light streaked areas, whereas G phase was found on the bottom of craters on dark streaked areas. Also, it turns out that craters on dark streaked regions are deeper than those on light streaked areas. On top of that, the crater coverage on dark streaked regions is larger than on light streaked areas.
Estudo comparativo do comportamento de aços (trilhos) premium na tenacidade à fratura e na propagação de trinca por fadiga, de aplicação ferroviária.
(2015) Viana, Thiago Gomes; Godefroid, Leonardo Barbosa; Cândido, Luiz Cláudio
A indústria ferroviária tem como um dos principais modos de falhas a fratura por fadiga iniciada no boleto de trilhos e com sentido de propagação transversal em direção à alma e patim do trilho, gerando paralisação da via permanente e muitas vezes acidentes de proporções catastróficas. Três tipos de trilhos (aços) premium (alta resistência mecânica) foram estudados pela caracterização metalúrgica e mecânica, principalmente por intermédio de conceitos da Mecânica de Fratura, através dos ensaios de propagação de trinca por fadiga (da/dN x ΔK) e de tenacidade à fratura (KIC). Os aços estudados foram: 1. tratado térmicamente no boleto e microligado ao vanádio, 2. tratado térmicamente no boleto e hipereutetóide e 3. tratado térmicamente na profundidade do boleto. Nos resultados obtidos o aço tratado térmicamente no boleto e hipereutetóide mostrou-se com o melhor desempenho em relação a propagação de trinca por fadiga, além de mostrar-se com maior tenacidade à fratura. Desta forma, o aço tratado térmicamente no boleto e hipereutetóide pode utilizar ciclos mais longos (espaçados) de manutenção preventiva como inspeção por ultrassom, esmerilhamento e substituição, tornando-se o mais recomendado a ser adotado na via permanente entre os aços estudados.