https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/167525 Sat, 05 Sep 2026 11:12:39 GMT 2026-09-05T11:12:39Z http://repositorio.ufsc.br:80/xmlui/bitstream/id/f84df5f6-a33c-4170-8c9e-fb9ed4581495/ https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/167525 https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/274610 Caracterização microestrutural de ferros fundidos nodulares e cinzentos submetidos a diferentes tratamentos térmicos de decomposição da austenita Toniolo, Thaís Os ferros fundidos grafíticos (nodulares e cinzentos) ainda são amplamente utilizados na indústria, uma vez que possuem um desempenho mecânico adequado para ampla aplicação, boa fundibilidade e custo de produção competitivo. A combinação entre microestrutura, composição química e tratamentos térmicos permite ajustar suas propriedades, tornando-os versáteis para diferentes aplicações estruturais, automotivas e de componentes sujeitos a fadiga e a eventos de desgaste. Em que pese o comportamento mecânico e resistência ao desgaste destes materiais ser influenciado pela morfologia da grafita, estes podem ser aprimorados pela microestrutura da matriz obtida a partir do controle da composição e de tratamentos térmicos de decomposição da austenita. Neste contexto, podem ser controladas as quantidades, tamanho e distribuição de microconstituintes, a partir da escolha de parâmetros como temperatura de austenitização, taxa de resfriamento (resfriamento contínuo), super-resfriamento (tratamentos isotérmicos), proporcionando vasta gama de estruturas, variando desde aquelas próximas do equilíbrio, com matriz constituída por ferrita livre em associação com perlita grossa (no caso de recozimentos) ou perlita fina (no caso de normalização); até as estruturas fora de equilíbrio, como a matriz constituída por martensita revenida e austenita retida (têmpera ou martêmpera e revenimento); martensita e austenita retida (têmpera e partição); ausferrita, constituída por ferrita bainítica e austenita retida (austêmpera). Exerce especial influência sobre o comportamento mecânico e tribológico a quantidade e distribuição da austenita retida. Neste contexto, é feita uma caracterização microestrutural, como enfoque na determinação da quantidade de austenita retida de ferros fundidos Nodular FE42012 e Cinzento FC200, nas seguintes condições de tratamentos térmicos, sob a mesma condição de austenitização a 880ºC por 120 minutos, meio de têmpera ( óleo aquecido a 170ºC) e patamares isotérmicos a 375ºC, por 120 minutos i) Estado de Entrega - EE (estado bruto de fundição); ii) Têmpera e Revenido – T&R; iii) Austêmpera – AUS; iv) Martêmpera – MAR, v) Têmpera e Partição – T&P. As diferentes amostras foram avaliadas por MO, MEV, microdureza (HV0,3) e microdureza instrumentada; os teores de austenita retida foram avaliados por DR-X (radiação de Cu-K) e estereologia quantitativa. O tratamento de austêmpera proporcionou os maiores teores de austenita retida. Os valores de austenita obtidos para as diferentes condições de tratamento térmico de austêmpera e têmpera e partição, aplicadas neste trabalho, mostraram-se inferiores aos previstos na literatura. Os valores de microdureza e microdureza instrumentada apresentaram redução com o aumento dos teores de austenita retida. Os valores de microdureza instrumentada permitiram estabelecer relação qualitativa entre os tratamentos térmicos e os microconstituintes presentes.; Graphitic cast irons (ductile and gray cast irons) are still widely used in industry due to their adequate mechanical performance, excellent castability, and competitive production costs. The combination of microstructure, chemical composition, and heat treatment enables the adjustment of their properties, making these materials suitable for a wide range of structural, automotive, and wear- and fatigue-resistant applications. Although the mechanical behavior and wear resistance of these materials are strongly influenced by graphite morphology, their properties can be further improved through modifications of the matrix microstructure obtained by controlling the chemical composition and the heat treatments associated with austenite decomposition.In this context, the amount, size, and distribution of the microstructural constituents can be controlled by selecting parameters such as the austenitizing temperature, cooling rate (continuous cooling), and undercooling during isothermal heat treatments. Consequently, a wide variety of microstructures can be obtained, ranging from those close to equilibrium, consisting of a ferritic matrix associated with coarse pearlite (after annealing) or fine pearlite (after normalizing), to non-equilibrium microstructures, such as tempered martensite and retained austenite (quenching or martempering followed by tempering), martensite and retained austenite (quenching and partitioning), and ausferrite, composed of bainitic ferrite and retained austenite (austempering). The amount and distribution of retained austenite have a significant influence on the mechanical and tribological behavior of these materials.Therefore, this study aimed to perform a microstructural characterization focused on determining the retained austenite content in FE42012 ductile cast iron and FC200 gray cast iron subjected to the following heat treatment conditions, all carried out under the same austenitizing condition (880°C for 120 min), quenching in oil heated to 170°C, and isothermal holding at 375°C for 120 min: (i) As-Cast (AC); (ii) Quenched and Tempered (Q&T); (iii) Austempered (AUS); (iv) Martempered (MAR); and (v) Quenched and Partitioned (Q&P). The samples were characterized by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), Vickers microhardness (HV0.3), and instrumented microhardness. The retained austenite content was determined by X-ray diffraction (XRD) using Cu-Kα radiation and quantitative stereology.The austempering treatment resulted in the highest retained austenite contents. However, the retained austenite values obtained for the austempering and quenching-and-partitioning conditions investigated in this study were lower than those reported in the literature. Both Vickers microhardness and instrumented microhardness decreased as the retained austenite content increased. Furthermore, the instrumented microhardness results allowed a qualitative relationship to be established between the applied heat treatments and the resulting microstructural constituents. TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Blumenau, Engenharia de Materiais. Thu, 09 Jul 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/274610 2026-07-09T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/274483 Influência de Tratamentos Superficiais na Resistência ao Desgaste Abrasivo do Aço SAE 4140 para Rolo Alimentador de Prensa de Estampagem Chaerke, Luiz Alfredo Stival O rolo alimentador utilizado no processo de estampagem apresenta alto custo e vida útil limitada em função do desgaste sofrido pelo contato contínuo com as chapas a serem estampadas, o que demanda paradas de linha para recuperação superficial e/ou troca destes rolos impactando negativamente a operação em decorrência de: i) redução da produtividade e lucratividade do setor em função do tempo de máquina parada; ii) custos de manutenção, por se tratar de peça de difícil acesso para extração e montagem na máquina; iii) dificuldade de acesso ao componente, o qual é importado, o que reduz sua disponibilidade pode aumentar significativamente seu custo de obtenção em função de variações cambiais e taxas. Neste contexto, este trabalho busca contribuir com o desenvolvimento de revestimentos e melhorias superficiais que possibilitem nacionalizar a cadeia de produção destes rolos e, principalmente, aumentar sua vida útil. Para tanto neste trabalho é avaliada comparativamente a resistência ao desgaste abrasivo do aço SAE 4140, utilizado na fabricação destes rolos, submetido a diferentes tratamentos superficiais: i) condição de referência: têmpera superficial por indução, seguida de jateamento e tratamento químico pro imersão em solução de ácido nítrico com cloreto férrico; ii) têmpera superficial por indução, seguida de tratamento químico por imersão em solução de ácido nítrico com cloreto férrico e depois jateamento; iii) nitretado a plasma; iv) revestido, por aspersão térmica HVOF. O substrato e as diferentes condições superficiais são analisados em termos de microestrutura utilizando MO, MEV e microdureza. A resistência ao desgaste é avaliada por abrasão em três corpos, através do ensaio areia-roda-de-borracha, de acordo com a norma ASTM G65. Os resultados obtidos nos ensaios de desgaste mostram que para as condições tribológicas utilizadas, a resistência ao desgaste mostrou-se menor nas condições de referência, de tratamento químico, e nitretado. Por sua vez, o revestimento WC-Co Cr por HVOF proporcionou a maior resistência ao desgaste, associada à sua elevada dureza e boa aderência.; The feed roller used in the stamping process is a high-cost component with a limited lifetime due to wear caused by continuous contact with the metal sheets being stamped. This wear requires production line shutdowns for surface restoration and/or replacement of the rollers, negatively affecting the operation due to: i) reduced productivity and profitability resulting from machine downtime; ii) maintenance costs, since the component is difficult to access for removal and installation; and iii) limited availability because the component is imported, which may significantly increase its acquisition cost due to exchange rate fluctuations and import-related fees. In this context, this study aims to contribute to the development of coatings and surface treatments that enable the localization of the production chain for these rollers and, more importantly, increase their lifetime. To this end, the abrasive wear resistance of SAE 4140 steel, used in the manufacture of these rollers, was comparatively evaluated after different surface treatments: i) reference condition: induction surface hardening by quenching and tempering, followed by grit blasting; ii) induction surface hardening by quenching and tempering, followed by a chemical treatment by immersion in a nitric acid solution containing ferric chloride, and a subsequent grit blasting process; iii) plasma nitriding; and iv) coating by High Velocity Oxygen Fuel (HVOF) thermal spraying. The substrate and the different surface conditions were characterized in terms of microstructure using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and microhardness measurements. Wear resistance was evaluated by three body abrasive wear testing using the dry sand/rubber wheel test in accordance with ASTM G65. The wear test results showed that, under the tribological conditions employed, the reference condition, the chemically treated condition, and the plasma nitrided condition exhibited lower wear resistance. In contrast, the HVOF-sprayed WC Co-Cr coating provided the highest wear resistance, which was associated with its high hardness and good adhesion. TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Blumenau, Engenharia de Materiais. Fri, 10 Jul 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/274483 2026-07-10T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/274482 CARACTERIZAÇÕES ESTRUTURAIS, TÉRMICAS E OPTOELETRÔNICAS DO SAL DE TUTTON (NH4)2Mn(SO4)2·6H2O SINTETIZADO VIA ROTA ÚMIDA VOLPATO, YURI Nos últimos anos, os sais de Tutton têm despertado crescente interesse na engenharia de materiais devido às suas propriedades estruturais, térmicas e ópticas ajustáveis, apresentando-se como promissores para sistemas termoquímicos de armazenamento de energia e dispositivos ópticos. Estes compostos, de fórmula geral M′2M′′(XO4)2⋅6H2 O. (M′ = cátion monovalente; M′′ = cátion bivalente; X = S ou Se), cristalizam-se tipicamente no sistema monoclínico. O presente trabalho descreve a síntese e a investigação do comportamento físico-químico do sal duplo de amônio e manganês, (NH4)2Mn(SO4)2.6H2O, obtido a partir dos precursores MnSO4⋅H2 O e (NH4)2SO4 via cristalização por evaporação lenta em solução aquosa. Esta técnica foi selecionada por favorecer o crescimento de monocristais com elevada pureza e redução de defeitos estruturais. Cristaloquimicamente, o composto é constituído por unidades octaédricas [Mn(H2O)6]2+ estabilizadas por uma rede tridimensional de ligações de hidrogênio que conectam os ânions sulfato e os cátions amônio. A caracterização físico-química foi conduzida por um conjunto integrado de técnicas analíticas. A difração de raios X (DRX) validou a estrutura monoclínica, enquanto a análise térmica via DSC elucidou as etapas de desidratação e a estabilidade térmica do sistema, correlacionando a perda de massa com a energia necessária para a quebra das ligações coordenadas. A espectroscopia UV-Vis foi aplicada para investigar o ambiente eletrônico do centro metálico Mn2+, e a confirmação da configuração de alto spin do sistema d5. Complementarmente, a espectroscopia FTIR forneceu evidências sobre a integridade do ânion sulfato e as interações das moléculas de água; In recent years, Tutton salts have attracted increasing interest in materials engineering due to their tunable structural, thermal, and optical properties, making them promising candidates for advanced technological applications such as thermochemical energy storage systems and optical devices. These compounds, with the general formula M′2M′′(XO4)2⋅6H2 O. (M′ = monovalent cation; M′′ = divalent cation; X = S ou Se), typically crystallize in the monoclinic system. This work describes the synthesis and systematic investigation of the physicochemical behavior of the ammonium manganese double salt, (NH4)2Mn(SO4)2.6H2O, obtained from the precursors MnSO4⋅H2 O and (NH4)2SO4 via slow evaporation crystallization in aqueous solution. This technique was selected to favor the growth of high-purity single crystals with reduced structural defects. Crystallochemically, the compound consists of [Mn(H2O)6]2+ octahedral units stabilized by a three-dimensional network of hydrogen bonds connecting sulfate anions and ammonium cations. The physicochemical characterization was conducted using an integrated set of analytical techniques. X-ray diffraction (XRD) validated the monoclinic structure, while thermal analysis (DSC) elucidated the dehydration steps and the thermal stability of the system, correlating mass loss with the energy required to break the coordinated bonds. Additionally, UV-Vis spectroscopy was applied to investigate the electronic environment of the Mn2+ metal center, and confirmed the high-spin configuration of the d5 system. Complementarily, FTIR spectroscopy provided evidence regarding the integrity of the sulfate anion and the interactions of coordinated water molecules. TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Blumenau, Engenharia de Materiais. Wed, 08 Jul 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/274482 2026-07-08T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/274481 INFLUÊNCIA DA NITRETAÇÃO A PLASMA NA DUREZA E NA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO AISI 316 Simas, Rafaella Belmira A nitretação a plasma de aços inoxidáveis austeníticos tem sido amplamente utilizada para aumentar a dureza superficial e a resistência ao desgaste. Entretanto, dependendo das condições de processamento, podem ocorrer alterações microestruturais capazes de comprometer a resistência à corrosão desses materiais. Neste trabalho, avaliou-se a influência da temperatura de nitretação a plasma nas características microestruturais e na resistência à corrosão do aço inoxidável AISI 316. Amostras na condição não nitretada e nitretadas a 420 °C e 490 °C foram caracterizadas por técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia dispersiva em energia, difração de raios X, rugosimetria, microdureza e ensaios eletroquímicos. Os resultados mostraram que a nitretação promoveu aumento da dureza e da rugosidade superficial, além de modificações microestruturais associadas à formação de austenita expandida e precipitados de nitretos. A amostra tratada a 420 °C apresentou predominância da fase austenita expandida, enquanto a elevação da temperatura de nitretação para 490 °C favoreceu a precipitação de nitretos de cromo. Essas alterações microestruturais influenciaram diretamente o comportamento eletroquímico das amostras nitretadas, uma vez que as análises indicaram redução da resistência à corrosão após os tratamentos de nitretação, sendo esse efeito mais pronunciado na condição tratada a 490 °C. A maior degradação do desempenho corrosivo foi associada à precipitação de nitretos de cromo, que promoveu o empobrecimento de cromo na matriz e comprometeu a estabilidade da camada passiva.; Plasma nitriding of austenitic stainless steels has been widely used to enhance surface hardness and wear resistance. However, depending on the processing conditions, microstructural changes may occur that can compromise the corrosion resistance of these materials. In this study, the influence of plasma nitriding temperature on the microstructural characteristics and corrosion resistance of AISI 316 stainless steel was evaluated. Untreated samples and samples plasma nitrided at 420 °C and 490 °C were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, energy-dispersive spectroscopy, X-ray diffraction, surface roughness measurements, microhardness testing, and electrochemical analyses. The results showed that plasma nitriding increased both surface hardness and roughness, in addition to promoting microstructural modifications associated with the formation of expanded austenite and nitride precipitates. The sample treated at 420 °C exhibited a predominance of the expanded austenite phase, whereas increasing the nitriding temperature to 490 °C favored the precipitation of chromium nitrides. These microstructural changes directly affected the electrochemical behavior of the nitrided samples, as the analyses revealed a reduction in corrosion resistance after nitriding, with a more pronounced effect observed for the sample treated at 490 °C. The greater degradation in corrosion performance was attributed to the precipitation of chromium nitrides, which caused chromium depletion in the matrix and impaired the stability of the passive layer. TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Blumenau, Engenharia de Materiais. Fri, 10 Jul 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/274481 2026-07-10T00:00:00Z