Navegando por Autor "Moreira, Luiza Pessoa"
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Item Efeito de características microestruturais na tenacidade à fratura e no crescimento de trinca por fadiga de aços perlíticos de aplicação ferroviária.(2015) Moreira, Luiza Pessoa; Godefroid, Leonardo BarbosaDois diferentes tipos de aços eutetóides são empregados na fabricação de trilhos ferroviários usados hoje na construção e manutenção das estradas de ferro do Brasil pela empresa Valor Logística Integrada – VLI. Porém não há produção nacional de trilhos, e a VLI importa esses componentes principalmente do Japão, China e Estados Unidos. Trilhos do tipo standard e premium são classificados de acordo com a presença de elementos de liga em sua composição e de acordo com o tratamento térmico realizado no boleto do trilho. Este trabalho caracteriza a microestrutura, o comportamento mecânico, determina a tenacidade à fratura e o comportamento em propagação de trinca por fadiga de dois trilhos (um standard e um premium), provenientes do Japão e da China. A microestrutura foi avaliada por microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV). O tamanho médio das colônias de perlita e o espaçamento interlamelar foram medidos. Além disso, foram realizados ensaios de dureza e tração, ensaios de tenacidade à fratura (mecânica de fratura linear elástica - KIC), e ensaios de propagação de trincas por fadiga (da/dN x K). As superfícies de fratura dos corpos de prova de todos os ensaios foram analisadas via MEV para confirmar o mecanismo de fratura material. As análises metalográficas mostraram a presença de perlita fina em todos os aços como constituinte majoritário, com uma distribuição normal de inclusões, mas com diferenças entre as características microestruturais (tamanho de colônia e espaçamento interlamelar) entre os dois aços estudados. Os ensaios mecânicos mostraram que existe uma diferença de resistência mecânica entre os aços. Os aspectos microestruturais foram correlacionados com os resultados da mecânica de fratura e de propagação de trincas por fadiga, a fim de mostrar o efeito da microestrutura no comportamento mecânico dos aços, que são informações relevantes para uma seleção adequada dos aços, pela VLI, para aplicações ferroviárias. Confirmou-se que uma estrutura mais refinada apresenta maior valor de dureza e de resistência mecânica, menor valor de tenacidade à fratura KIC e pior comportamento em fadiga, com menor valor de resistência à propagação de trinca por fadiga na região de crescimento de trinca I (KTH). A fractografia confirmou o comportamento frágil desses materiais.Item Effect of chemical composition and microstructure on the fatigue crack growth resistance of pearlitic steels for railroad application.(2019) Godefroid, Leonardo Barbosa; Moreira, Luiza Pessoa; Vilela, Tamara Caroline Guimarães; Faria, Geraldo Lúcio de; Cândido, Luiz Cláudio; Pinto, Elisângela SilvaThis work characterized the microstructure and evaluated the mechanical behavior of two pearlitic steels used in Brazilian railroads, a C-Mn-Si steel and a V-microalloyed steel. The microstructures were observed by light optical, scanning electron and atomic force microscopy. Prior austenite grain size, pearlite colony size and pearlite interlamelar spacing were measured. Continuous cooling transformation diagrams for both steels were obtained. The mechanical behavior was evaluated by tensile tests, hardness tests, fracture toughness tests (linear elastic fracture mechanics - KIC), and fatigue crack propagation tests (da/dN×ΔK). The fatigue tests were performed with different R-ratios (R=0.1 and 0.7) applying two recent empirical models proposed by Rubaie et al. (2008) and Jones et al. (2012) to predict the material behavior. Different loading histories including overloads in function of the crack size were also applied. The fracture surfaces of all tested specimens were analyzed by scanning electron and atomic force microscopy. The presence of vanadium in steel can certainly provide a more refined microstructure, changing the mechanical properties. However, an appropriate range of simple chemical composition and an adequate thermomechanical processing can provide a steel in accordance to standard specifications for railroad application without the need of microalloying element additions that could make the final product more expensive. In the specific case of fatigue, both steels presented a dependence to fatigue R-ratio. The two empirical models were satisfactory aiming to fit the experimental data, although the equation of Jones et al. is simpler to be manipulated. The studied steels also had a dependence to fatigue overloads that can represent a positive effect related to crack growth retardation with increasing fatigue overloads, but also a negative effect, because increasing the crack size for which the overload is applied and increasing the number of overloads, the intensity of retardation effect decreases. These fatigue results are important to predict the actual behavior of steels used in the railway sector and to perform a proper maintenance control, avoiding a premature failure and a consequent catastrophic accident.Item Influência de tratamentos térmicos na resistência à fadiga e ao desgaste de um aço alto carbono microligado ao Nb e V de aplicação ferroviária.(2019) Moreira, Luiza Pessoa; Godefroid, Leonardo Barbosa; Faria, Geraldo Lúcio de; Godefroid, Leonardo Barbosa; Vilela, Jefferson José; Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo; Faria, Geraldo Lúcio de; Cândido, Luiz CláudioOs aços utilizados na fabricação de trilhos ferroviários devem ser resistentes à ocorrência de defeitos que podem provocar a falha desses componentes, assim como possuir uma boa combinação de resistência mecânica, resistência à fadiga e ao desgaste. Uma microestrutura adequada é fundamental para que as propriedades requisitadas sejam atendidas. Uma das alternativas para se obter a microestrutura desejada é a escolha da combinação apropriada de composição química e rota de processamento do material. Aços com microestrutura predominantemente perlítica têm sido utilizados já há muito tempo em componentes ferroviários devido às suas características mecânicas. Aços perlíticos ligados ao Nb e ao V podem ser uma opção para o setor ferroviário, e têm sido estudados. Uma outra alternativa para a fabricação de trilhos ferroviários é o aço com estrutura bainítica, onde um maior grau de refinamento na microestrutura pode ainda ser conseguido. Este trabalho, em um primeiro momento, caracterizou microestruturalmente e mecanicamente um aço eutetóide para trilhos ligado ao Nb e ao V em seu estado de entrega. Em um segundo momento, uma simulação computacional foi realizada para determinação de temperaturas críticas de transformação de fases no equilíbrio, diagramas TTT e TRC foram obtidos por dilatometria e o estudo de cinética de decomposição isotérmica da austenita em bainita foi realizado, etapas que permitiram planejar tratamentos térmicos de refino de perlita e de austêmpera a serem empregados nesse aço a fim de alterar sua microestrutura e melhorar suas propriedades. Posteriormente aos tratamentos térmicos, as microestruturas obtidas foram avaliadas com auxílio de microscopia óptica, eletrônica de varredura e de força atômica. Ensaios de dureza e tração foram realizados. Ainda foi avaliado o comportamento em nucleação de trinca por fadiga e em desgaste. Dessa forma, a influência do Nb e do V sobre a microestrutura e, consequentemente, sobre as propriedades mecânicas desse aço, foi avaliada, estudando o efeito desses microligantes quando presentes na forma de precipitados ou em solução sólida na austenita. O estudo dilatométrico e de cinética mostrou que a partir de tratamentos térmicos bem planejados, é possível a obtenção de uma microestrutura perlítica refinada ou de uma microestrutura majoritariamente bainítica em aços eutetóides com composições químicas relativamente simples. Os ensaios mecânicos mostraram que existe uma diferença de resistência mecânica por tração, à nucleação de trinca por fadiga e ao desgaste entre as condições estudadas. Os aspectos microestruturais foram correlacionados com os resultados, a fim de mostrar o efeito da microestrutura no comportamento mecânico dos aços. Os resultados deste trabalho mostram que há grande potencial de melhoria no comportamento dos trilhos ferroviários se adotada uma rota de fabricação com resfriamento controlado na superfície desses componentes para obtenção de uma microestrutura bastante refinada.