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By Cermets

Ti(C,N)-based cermets offer good high temperature strength, perfect chemical stability, excellent wear resistance, and relativly better machinability. In the present work, the tribological behaviors of Ti(C,N)/SiC sliding pairs lubricated in water and seawater were evaluated using a ball-on-disk tribometer. The experimental results show that a relatively low friction coefficient (about 0.025) can be obtained when lubricated with artificial seawater at the sliding speed of 200 mm/s, while the date is about 0.2 in purified water. The wear surface profiles and the lubricants collected after running-in process for the high/low friction conditions were compared. In addition, the effect of salt molar concentration of the lubricant on the Ti(C,N)/SiC friction properties was investigated. It was found that the smooth and flat surface is the premise to gain the low friction. At the same time, the proper concentration of silica colloid, which is affected by the salt ions, is also an essential one. Moreover, the high sliding speed (200 mm/s) is beneficial to achieve low friction.

Jul 31, 2018

By Mingyu Ma, Lingling Liu, Liqing Chen, Houlong Liu

In this article, a 444-type heat-resistant ferritic stainless steel containing 0.05wt% Ce and 2wt% (Mo+W) was used as an experimental material and a study was carried out on the effect of rolling processes on the microstructures and texture evolution as well as on the mechanical properties and formability. The rolling processes contain hot rolling at different hot rolling finish temperatures, annealing after hot rolling, cold rolling and subsequent annealing. As for the hot rolling process, two hot rolling finish temperatures, 860 C and 770 C, were adopted, and their influence on the microstructures and mechanical properties was comparatively studied. The results showed that the microstructures after hot rolling and subsequent annealing could be refined by lowering the hot rolling finish temperature. The resultant microstructures after cold rolling and annealing were hereditarily refined. Lowering the hot rolling finish temperature can weaken the -fiber texture in hot rolled or cold rolled ferritic stainless steel strip. However, the -fiber texture was homogeneously strengthened by annealing the cold rolled ferritic stainless steel strip. Enhanced mechanical property and formability in terms of strength and average plastic strain ratio could be obtained by lowering the hot rolling finish temperature of ferritic stainless steel.

Oct 1, 2019

By Diogo Tenório dos Santos

This property has been studied to characterize the strength a metallic material exhibits when it is machined so it can be regarded as its typical behaviour. As such, it may even be considered as an intrinsic material property. It is usually measured by an index called Coppini index, which is expressed by the ratio between the removed mass of a cutting tool caused by wear when it is used for machining and its initial one for a certain set of machining parameters. In this investigation, the tests were therefore conducted by an established set of parameters, namely feed rate, cutting and depth rates, in which the same wear mechanism took place in both ferrous alloys: AISI 4140 and AISI 316 steels. They were chosen based upon their increasing ordinary machinability indexes. The initial and final mass of the cutting tool were measured by an analytical scale with 0.01 mg precision. Cylindrical rods of 50-mm diameter were machined and the CI indexes showed a remarkable difference between them: 0.080 for the first steel and 0.049 for the second one, i.e., AISI 316 steel presented better machinability than the first one. It was then possible to conclude that this method presents good results in terms of both reproducibility and adequacy for machine shop conditions and it may be applied in a foreseeable future, mainly for metallic materials that have rather low machinability indices.

Jul 31, 2018

By Caroline Gomes de Oliveira

Os impactos causados pela exploração dos recursos naturais pelo homem geram uma crescente inquietação em relação futuro do planeta a longo prazo. Assim, as fibras naturais vegetais ganham destaque como material de reforço por suas boas propriedades mecânicas, baixo custo e por serem biodegradáveis. Umas das fibras que mais ganhou destaque nas últimas décadas é a fibra de rami, objeto de inúmeros estudos. Neste trabalho, analisou-se o efeitodo tecido produzido com a fibra de rami como reforço para a matriz epóxi sob esforços de impacto Charpy e Izod. A metodologia utilizada foi a produção de placas laminadas sob afeito de vácuo. Os resultados mostram notável diferença na resistência ao impacto do compósito comparado à matriz sem reforço.

Oct 30, 2017

By José Adilson de Castro

In the integrated steel industries the sintering process plays an important role furnishing raw material to the blast furnace. In this work, a computational simulation of the sinter process is developed that is able to predict the most important phenomena within the sintering bed. The model is based on the multi phase concept with multiple components described by conservation equations of each component coupled with the momentum, chemical reactions and heat transfer. The model validation was carried out comparing the model predictions with averaged industrial data and local temperature measurements within the sinter strand. The model predictions presented good agreement with the averaged values measured on the industrial sinter process.

Aug 2, 2018

By Ananda Moreira Vaz Ourique de Avila

Ferritic stainless steels have been used in the making of high and intermediate temperature operation solid oxide fuel cells (SOFC) interconnects, replacing the ceramic materials. However, at high temperatures, on the order of 700-850 0C, these steels can present significant oxidation and degradation processes, promoting increased electrical resistivity and corrosion losses that result in contamination of the electrodes and reducing the performance and the useful life of the SOFC. Thus, the knowledge on kinetics of oxidation/corrosion of these steels and their relationship with the microstructural transformations are of great importance. In this study, samples of ferritic stainless steels AISI 430, AISI 441 and Crofer22APU® were tested for oxidation at high temperature (800 0C) for long periods of time (up to 3,600 hours) and mass gains were monitored allowing the determination of the oxidation behaviors of these steels. Additionally, the microstructural characteristics of the samples before aging (corrosion-oxidation test) and after various oxidation times were evaluated by optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM), as well as by micro chemical elemental analysis (EDS) and X-ray diffraction (XRD) phase analysis. Electrical characterization allowed determination of electrical area-specific resistances (ASR) characteristics of the systems studied, thus relating the electrical and oxidative behaviors of steels evaluated.

Aug 7, 2018

By Xiaowei Du, Xitao Wang, Xuekun Shang

The deformation behaviors under both tensile and compressive forces and microstructure evolutions of cast SA508-4N steel were investigated at elevated temperatures. True stress-strain data were obtained from hot deformation experiments performed on a Gleeble-3500 thermal-simulator under different temperatures (750-1200C) and strain rates (0.001-10 s-1). The reduction of area decreases as a function of temperature from 750C to 900C and then increases. At 1200C, the reduction of area reaches more than 99% with the strain rates of 0.5 s-1 and 1.0 s-1. The dynamic recrystallization under compressive stress occurs at 800C under low strain rate and a complete dynamic recrystallization can be observed when the temperature reaches above 1100C. A “two-stage” flow stress constitutive model concerned with dynamic recovery and dynamic recrystallization was established based on the true stress-strain data. This model shows good agreement with experiment results. Moreover, we developed a dynamic recrystallized grain size model to describe the average grain size after complete dynamic recrystallization.

Oct 1, 2019

By Alessandro Martinis

The performance requirements for modern steelmaking facilities are ever more stringent, as customers and markets are continuously pushing for technologies which allow having high quality steel produced in an economic and sustainable way. In the details, this paper has the aim to present the excellent results obtained by integrated steel plant where an EAF is fed with high quality hot ENERGIRON DRI. The recent technology developments, combined with the affirmed basic process design, contributed to further maximize the energy of the DRI, reaching the EAF at temperatures above 600°C with a carbon content up to 3.5%, as confirmed by plant data. These improved input material characteristics resulted in reduced electrical energy consumption and increased liquid steel production.

Aug 16, 2017

By Eleir Mundim Bortoleto

A finite element modeling approach was developed to study adhesion phenomena during the unidirectional contact between a two-dimensional plane-strain square and a flat slab. Surfaces were metallic or ceramic, different pairs of materials were analyzed and their adhesion was considered by means of a FORTRAN subroutine (DLOAD), which was connected with commercial finite element code Abaqus and provided surface attractive forces based on the Lennard-Jones interatomic potential. Adhesive loads were considered both during approximation and separation of the surfaces. During the separation step, material transfer between surfaces, due to adhesion, was modeled by means of damage initiation and propagation at the flat slab. The parameters considered in the simulations were normal load, chemical affinity and system size and the different conditions were analyzed by comparison of the interaction forces during approach and withdrawal. This work also presents detailed descriptions of: (i) the evolution of energy dissipation due to adhesion hysteresis, (ii) the formation-growth-breakage of adhesive junctions and (iii) the evolution of stress distribution during the process. Results have indicated that chemical affinity between the bodies in contact is more relevant for adhesion than the applied load. Besides, smaller asperities are less prone to promote adhesive wear, but they may be subjected to high stress concentration effects.

Jul 31, 2018

By Charles Sóstenes Assunção

A mathematical model of heat transfer and solidification for a continuous casting of round billets was developed. The water flux density of the secondary cooling zone was experimentally measured, using an apparatus in industrial scale with two types of nozzles, flat jet and full cone jet. The profiles of water distribution were applied on the mathematical model. The results showed that the water distribution is not uniform in both longitudinal and angular directions owing to the unevenness of the spray and to the curvature effect of the round billet. This non-uniformity causes important variation of the heat transfer coefficients and superficial temperature of the billet, especially in the first cooling zones, where the temperature is higher. The mathematical model was used to simulate a change of nozzle type in the first cooling zone. The results showed that the heat flux and superficial temperature variations were reduced with a full cone jet nozzle in comparison with the flat jet nozzles.

Aug 16, 2017

By Armando Vazquez

Steel Dynamics Inc. (SDI) and Tenova Goodfellow Inc. (TGI) have successfully commissioned the first hybrid extractive/laser system for continuous and full spectrum analysis (CO, CO2, O2, H2 and H2O vapor) on two twin shell furnaces at Butler, Indiana. NextGen® technology using off-gas analysis as a main tool for EAF practice optimization is a proven effective method for improving plant productivity. Significant benefits attributed to the NextGen® system are operational cost reductions through the use of real-time dynamic control of chemical energy and improved environmental conditions through reduced GHG emissions. Additionally, the implementation of Tenova’s Water Leak Detection Technology® has shown results as an effective tool for operators to identify in real-time the presence of water during both reducing and oxidizing conditions. This paper will include project details, trials and results and will also outline the latest hardware developments and multipoint capabilities

Oct 30, 2017

By Fábio de Oliveira Braga

A proteção balística contra projéteis de alta energia, como o 7,62 mm, é mais eficientemente realizada por meio de sistemas de blindagem multicamada (SBM). Estes são formados, em geral, por uma camada frontal de cerâmica, uma camada intermediária de tecido sintético ou de compósito, e uma camada posterior de um metal dúctil. Em trabalho recente, Monteiro et al. (2016) estudaram um SBM com camada intermediária formada por compósito reforçado com tecido de rami em substituição a um laminado tecido de aramida. Eles obtiveram resultados satisfatórios com boa redução de custo. No presente trabalho, foram investigadas fibras de rami in-natura como substituição ao tecido de rami na camada intermediária compósita. Os resultados foram comparados ao desempenho de um compósito reforçado com 30% de tecido de aramida, bem como aos resultados anteriores. Observou-se que a utilização dos compósitos reforçados com fibras de rami manteve o bom desempenho do SBM, com um custo cerca de 5 vezes menor que o SBM com aramida, e 60% menor que com tecido de rami.

Oct 30, 2017

By Raúl Daniel López

Un objetivo de seguridad y calidad en los moldes de la colada continua de Siderar fue la de tener un menisco estable y controlado. A lo largo de los distintos periodos de inversiones y mejoras, el control de nivel de Siderar logro como objetivo contener su variación de nivel de acero en el molde en un rango de variación menor a +/-2 mm y con una velocidad de cambio inferior a 1,5 m/segundos. Esta etapa trajo una relativa mejora en los aspectos mencionados (calidad y continuidad operativa) pero el hecho de tener como sistema de medición de nivel un sistema radiactivo (fuente Co60 y contador de centelleo) mantenía serias limitaciones en ambos rubros dado que este sistema no diferencia la interface escoria /polvo colador con el menisco de acero. Este trabajo tratará de mostrar y contar las tareas de desarrollo y aplicación de esta nueva tecnología, hoy vigente en la nueva Colada Continua N° 2 (CCD2) y en etapa de puesta en marcha de la CCD1.

Aug 15, 2017

By Michelle Lacerda Sales Marques

A busca de novas rotas de beneficiamento que possam maximizar a recuperação metalúrgica e mássica é uma constante na Vale. O trabalho foi desenvolvido em três fases, onde foram estudadas quatro rotas de beneficiamento que buscaram reduzir a geração de ultrafinos e, assim, aumentar a recuperação mássica. Foram avaliadas rotas com pré-concentração do minério em concentração magnética (rota denominada PCM) e flotação (rota denominada MFMF), e uma rota onde a moagem mais grossa (P80 0,15mm) permite uma menor geração de ultrafinos (rota denominada MDMF). Esta última apresentou um CAPEX 6,5% menor quando comparado a rota PCM.

Aug 1, 2018

By Siderley Fernandes Albuquerque

Devido à descoberta de petróleo em um gigantesco reservatório situado na região litorânea entre os estados de Santa Catarina e Espírito Santo, a malha dutoviária brasileira irá aumentar consideravelmente nos próximos anos, assim como a necessidade de novos sistemas dutoviários capazes de transportar óleo e gás a pressões cada vez mais elevadas. A soldagem de tubulações no Brasil ainda é realizada de forma manual com processo ao Arco Elétrico e Eletrodo Revestido, fortemente dependente da habilidade do soldador; com a utilização de soldagem robotizada, tem-se maior controle dos parâmetros de soldagem, com possibilidade de obtenção de juntas de boa qualidade, além do ganho considerável em produtividade. O objetivo deste trabalho é analisar a tenacidade ao impacto charpy na ZTA de juntas soldadas do aço API 5L X80 utilizadas para transporte de petróleo quando submetidas a processo FCAW-G robotizado com o arame AWS E111T1-K3MJ-H4 para passes de enchimento e acabamento, com Ar + 25%CO2 como gás de proteção, e processo GTAW com o arame ER80S-Ni1 para passe de raiz, utilizado Ar + 25%CO2 como gás de proteção. Os resultados obtidos são comparados com o processo SMAW manual, utilizando como consumíveis os eletrodos AWS ER 7018 e E9010-G; as soldagens foram realizadas na posição plana e vertical ascendente; com os resultados obtidos de energia absorvida em ensaio de impacto charpy, com entalhe localizado na ZTA, foram correlacionados estes valores com a microestrutura presente na ponta do entalhe dos corpos de prova.

Aug 16, 2017

By Guilherme Dias da Fonseca

Com base nos modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK) e Cahn, no presente trabalho estudou-se via simulação computacional a cinética das transformações de fases no estado sólido. Tais transformações ocorreram numericamente por nucleação e crescimento nas interfaces de poliedros do tipo Ortotetracaidecaedros em um domínio discreto. O intuito da matriz de Ortotetracaidecaedros é aproximar-se das características fenomenológicas de uma rede perfeita de grãos no espaço amostral. Realizaram-se simulações de nucleação com posições aleatórias em toda a matriz (bulk). Em um segundo estudo foram realizadas novas simulações de nucleação aleatoriamente, porém somente nas interfaces dos Ortotetracaidecaedros. A quantidade de núcleos iniciais para cada caso foi definida por processo de ponto de Poisson. A fração volumétrica, a área interfacial entre material transformado e não transformado, a contiguidade e o caminho microestrutural foram os resultados obtidos através das simulações. Tais resultados foram comparados com as equações analíticas. As nucleações com até mil núcleos corroboraram com JMAK e foram ratificados com o comportamento da contiguidade e do caminho microestrutural. Já as nucleações com valores acima de mil núcleos, mostram a presença de clusters, apresentando uma boa concordância com o modelo analítico de Cahn.

Oct 30, 2017

By Adriano Alex de Almeida

Dois aços de grão não orientado com 2,45 e 3,3 %Si com 7 amostras para cada liga, foram estudados para compreensão do efeito do teor de silício nas perdas histeréticas. As amostras foram recozidas com diferentes temperaturas de recozimento final, resultando em diferentes tamanhos de grão. As perdas histeréticas e B50 foram medidos. Os resultados de B50 mostraram que não houve variação de textura entre as ligas com diferentes %Si. Por fim, os resultados não mostraram variações da energia dissipada pela perda histerética com adição de %Si.

Aug 7, 2018

By Thiago Pama Lopes

O presente trabalho teve como objetivo estudar a formação de fases em um aço inoxidável superduplex 2507, com adição de diferentes teores de boro, por meio do software termodinâmico Thermo-Calc, versão 4.0, avaliando a formação de boretos, considerando condições de equílibrio e segundo o modelo de Scheil na solidificação. Os resultados foram comparados com experimentos realizados utilizando-se um aço inoxidável superduplex de uma classe ligeiramente inferior (menor PREn) ao utilizado neste trabalho, com 3,7% em massa de boro. Verificou-se a formação de boretos primários do tipo (Fe,Cr)2B tanto nos cálculos termodinâmicos quanto na microestrutura do aço fundido. Conforme se aumenta o teor de boro, de um modo geral, a temperatura Liquidus aumenta, assim como também a fração da fase (Fe,Cr)2B. Por conta da presença de um teor mais elevado de nitrogênio no AISD 2507, foram formadas duas novas fases, identificadas como BN e Cr2N. Portanto, verificou-se que o software termodinâmico proporcionou uma boa previsibilidade, pois os resultados apresentaram-se em boa conformidade com experimentos.

Aug 16, 2017

By Lucas Breder Teixeira

Esse trabalho discute a modelagem termo-mecânica fisicamente não linear de materiais refratários considerando os efeitos de danificação utilizando o Método dos Elementos Finitos. Inicialmente é feita uma descrição geral dos materiais refratários com foco em suas características termo-mecânicas, destacando principalmente suas propriedades elásticas e comportamento de amolecimento, e demonstrando sua considerável dependência da temperatura. Algumas considerações são feitas com relação à evolução dos modelos de simulação numérica aplicados a refratários, iniciando-se com os modelos lineares elásticos até o uso de modelos constitutivos complexos. O modelo de fissuração distribuída utilizado para calcular a perda de rigidez elástica é então apresentado, juntamente com a fundamentação matemática pertinente e sua relação com os parâmetros físicos do material. Para ilustrar a aplicabilidade do modelo alguns exemplos são apresentados, discutindo-se suas principais capacidades com relação ao projeto de estruturas refratárias.

Oct 30, 2017

By José Helio Sobrinho

O aço inoxidável austenítico alto nitrogênio ISO 5832-9 tem sido promissor na manufatura de próteses ortopédicas com resistência mecânica e de corrosão superiores a do aço tradicional ASTM F-138. Pesquisas recentes têm mostrado que esta liga apresenta resultados peculiares, tais como alta resistência mecânica, resistência à corrosão e presença de partículas de segunda fase (Fase Z) na matriz. Entretanto, não se sabe como se dá a correlação mecânica-microestrutural e de taxa de corrosão em regiões de processabilidade industrial desta liga na conformação a quente de peças. No presente trabalho, ensaios sob torção a quente isotérmico contínuo e interrompidos foram realizados após tratamento térmico de solubilização a 1.200oC, por 300 s com intervalos de temperatura variando entre 1.000°C e 1.200oC com taxa de deformação variando entre 0,05 e 5 s-1, para investigar a trabalhabilidade e a taxa de corrosão sob tensão desta liga com aplicação da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica e caracterização microestrutural, conduzida por microscopia óptica e varredura. Os resultados mostram que a tensão de escoamento é sensível aos parâmetros de deformação. O pico de tensão diminui com o aumento da temperatura e redução da taxa de deformação com alta taxa de recuperação dinâmica com grãos alongados, gerando regiões de acúmulo de tensão. Essas regiões de instabilidade plástica apresentam grau de corrosão superior em relação às amostras como-recebidas. As regiões de alta temperatura e baixa taxa de deformação apresentam boa trabalhabilidade com microestrutura final refinada com grãos recristalizados dinamicamente.

Aug 8, 2018