Evaluation of high strength low alloy steel weld metal fracture toughness using the J-integral method.

Foi avaliada a influência da microestrutura na tenacidade à fratura de dois grupos de aços de Alta Resistência e Baixa Liga (ARBL), soldados, com diferentes composições microestruturais. Os metais de solda designados por A1/A2 exibiram uma microestrutura composta por ferrita acicular circundada por ferrita de contorno de grão, com alguma formação de ferrita Widmanstätten e microfases, denominada de microestrutura do tipo clássica. Os metais de solda designados por B1/B2 exibiram um microestrutura composta por bainita, martensita de baixo teor de carbono e microfases, denominada de microestrutura do tipo de ripas. Estes dois tipos de microestruturas são normalmente encontradas nas soldas de alta resistência empregadas em estruturas e componentes de grande responsabilidade. A avaliação da tenacidade à fratura foi realizada pela utilização dos conceitos da integral-J e CTOD. A técnica empregada para a medida do crescimento da trinca, foi a da variação da flexibilidade elástica em corpos de prova SE[B] e C(T). Os valores da tenacidade à fratura dos dois grupos de soldas, para ambas geometrias de corpos de prova, foram determinados e comparados. As análises microestruturais, do metal de solda e das superfícies de fratura dos corpos de prova ensaiados, foram realizadas por meio de microscopia ótica e eletrônica de varredura, com o objetivo de se correlacionar os valores de tenacidade à fratura com a microestrutura dos metais de solda. Foi verificado que os metais de solda A1/A2 que possuem uma microestrutura clássica, apresentaram tenacidade superior aos metais de solda B1/B2, que possuem uma microestrutura do tipo de ripas.The influence of the microstructure on the fracture toughness behaviour of two groups of multipass High Strength Low Alloy (HSLA) steel weld metals, presenting different microstructure composition, was evaluated. The weld metals A1/A2 exhibited a microstructure composed by acicular ferrite, allotriomorphic ferrite, Widmanstätten ferrite and microphases, and the weld metals B1/B2 presented a microstructure composed by bainite, low carbon martensite and microphases. The fracture toughness evaluation was carried out using J-integral and CTOD concepts and the elastic compliance technique in both SE[B] and CT testpieces. The fracture toughness values for both groups of welds and testpiece geometry were determined and compared. The weld metals microstructures and fracture surfaces analysis were performed using optical and scanning electronic microscope techniques, to correlate the determined fracture toughness values, with the local microstructure around the fatigue crack tip. It was verified that the weld metals A1/A2 exhibited fracture toughness values superior to the ones obtained from weld metals B1/B2

Evaluation of high strength low alloy steel weld metal fracture toughness using the J-integral method.

Foi avaliada a influência da microestrutura na tenacidade à fratura de dois grupos de aços de Alta Resistência e Baixa Liga (ARBL), soldados, com diferentes composições microestruturais. Os metais de solda designados por A1/A2 exibiram uma microestrutura composta por ferrita acicular circundada por ferrita de contorno de grão, com alguma formação de ferrita Widmanstätten e microfases, denominada de microestrutura do tipo clássica. Os metais de solda designados por B1/B2 exibiram um microestrutura composta por bainita, martensita de baixo teor de carbono e microfases, denominada de microestrutura do tipo de ripas. Estes dois tipos de microestruturas são normalmente encontradas nas soldas de alta resistência empregadas em estruturas e componentes de grande responsabilidade. A avaliação da tenacidade à fratura foi realizada pela utilização dos conceitos da integral-J e CTOD. A técnica empregada para a medida do crescimento da trinca, foi a da variação da flexibilidade elástica em corpos de prova SE[B] e C(T). Os valores da tenacidade à fratura dos dois grupos de soldas, para ambas geometrias de corpos de prova, foram determinados e comparados. As análises microestruturais, do metal de solda e das superfícies de fratura dos corpos de prova ensaiados, foram realizadas por meio de microscopia ótica e eletrônica de varredura, com o objetivo de se correlacionar os valores de tenacidade à fratura com a microestrutura dos metais de solda. Foi verificado que os metais de solda A1/A2 que possuem uma microestrutura clássica, apresentaram tenacidade superior aos metais de solda B1/B2, que possuem uma microestrutura do tipo de ripas.The influence of the microstructure on the fracture toughness behaviour of two groups of multipass High Strength Low Alloy (HSLA) steel weld metals, presenting different microstructure composition, was evaluated. The weld metals A1/A2 exhibited a microstructure composed by acicular ferrite, allotriomorphic ferrite, Widmanstätten ferrite and microphases, and the weld metals B1/B2 presented a microstructure composed by bainite, low carbon martensite and microphases. The fracture toughness evaluation was carried out using J-integral and CTOD concepts and the elastic compliance technique in both SE[B] and CT testpieces. The fracture toughness values for both groups of welds and testpiece geometry were determined and compared. The weld metals microstructures and fracture surfaces analysis were performed using optical and scanning electronic microscope techniques, to correlate the determined fracture toughness values, with the local microstructure around the fatigue crack tip. It was verified that the weld metals A1/A2 exhibited fracture toughness values superior to the ones obtained from weld metals B1/B2

Composite based on polyurethane resin derived from castor oil and vegetable fibers

O novo paradigma de se preservar o meio ambiente e de se utilizar produtos naturais vem contribuindo para um maior interesse na utilização de materiais derivados da biomassa. Neste sentido, os compósitos poliméricos com fibras vegetais surgem como uma boa alternativa no campo dos materiais para aplicações de engenharia. Os principais objetivos deste trabalho foram o processamento e a caracterização do compósito formado por uma resina poliuretano derivada do óleo de mamona e fibras de sisal e coco. O processamento foi realizado utilizando-se a técnica de moldagem por compressão. As fibras foram utilizadas em diferentes formas como fibras curtas, fibras longas, tecido e fios contínuos. A caracterização foi realizada através dos seguintes ensaios: tração, flexão, impacto, tenacidade à fratura, absorção dágua e DMTA. Foi também avaliado o efeito do tratamento com hidróxido de sódio (10%), nas fibras de sisal e coco, nas análises realizadas. O resultados mostraram que o desempenho dos compósitos com fibras de coco foi inferior aos compósitos com fibras de sisal, e mesmo ao poliuretano. Nos ensaios de tração e flexão, as fibras longas de sisal apresentaram o melhor efeito de reforçamento, seguido dos fios contínuos, fibras curtas e tecido. Nos ensaios de impacto e tenacidade à fratura, o melhor desempenho foi dos compósitos com tecido de sisal. O efeito do tratamento alcalino variou em função do tipo de ensaio e da geometria do reforço. Nos ensaios de tração e flexão, o seu efeito foi positivo para os compósitos com fibras longas e curtas, e negativo para os compósitos com tecido e fios, devido à deterioração da estrutura dos fios. Nos ensaios de tenacidade e impacto foi prejudicial, pois ao melhorar a aderência na interface, reduziu os principais mecanismos de absorção de energia, que são, a extração de fibras e o descolamento na interface. Com relação às medidas de absorção dágua, foi observado aumento no nível de absorção dos compósitos com o aumento da fração volumétrica de fibras. O máximo percentual de absorção foi de 17%, para os compósitos com fibras curtas de coco não tratadas. Este percentual diminuiu com o tratamento alcalino das fibras. Na análise térmica dinâmico mecânica, de uma forma geral, os compósitos mostraram acréscimo do módulo de armazenamento e decréscimo do amortecimento e da temperatura de transição vítrea, Tg, em relação ao poliuretano. Este comportamento foi proporcional ao aumento da fração volumétrica de fibras.The new paradigm in preserving the environment and the use of natural products has contributed to increase the interest in the development and use of derived biomass materials. In this sense, the polymeric composites with natural fibers appear to be a good alternative for engineering applications. The main targets of this work were the processing and characterization of composites obtained by a polyurethane resin derived from castor oil and sisal and coir fibers. The compression moulding technique was used to process the composite. The fibers were employed in different forms such as: short fibers, long fibers, biaxial weave and continuos yarns. Tension, bend, impact, fracture toughness, water absorption and DMTA tests were used to characterize the composites. The sodium hidroxide (10%) treatment effect on the sisal and coir fibers was also evaluated. The results showed, in general, that the coir fibers composites performance were inferior to the sisal fibers composites, and even to the polyurethane matrix. Under tension and bending conditions, the long sisal fibers presented the best reinforcement effect, followed by the continuous yarns, short fibers, and the biaxial weave. Under impact and fracture toughness tests, the best performance was enhanced by sisal weave composites. The alkaline treatment effect varied in accordance with test type and reinforcement geometry. In tension and bending tests, its effect was positive for composites with short and long fibers and negative for composites with weave and yarns. This late was due to deterioration of the yarn structure. In the impact and toughness tests, the alkaline treatment effect was harmful, because when adherence is improved at the interface, the main energy absorption mechanisms are reduced, that mean, the fibers are pulled out and interface is debonded. Water absorption measurements showed an increase in the absorption level for the composites with higher volumetric fraction of fibers. The maximum water absorption was 17% for composites with non-treated coir short fibers. This percentage decreased for composites with treated fibers. In the dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) the composites showed an increased storage modulus and a decreased glass transition temperature, Tg, when compared to polyurethane matrix. This behaviour was proportional to the increase of the fibers volumetric fraction

Rem: Revista Escola de Minas Wandercleiton da Silva Cardoso Austenitic-ferritic stainless steel containing niobium

Resumo Os aços inoxidáveis austeno-ferríticos apresentam melhor combinação de propriedades mecânicas e resistência à corrosão que os inoxidáveis austeníticos e ferríticos. A microestrutura desses aços depende da composição química e tratamentos térmicos. Nos aços inoxidáveis austeno-ferríticos, a solidificação inicia a 1450ºC com a formação de ferrita, austenita a 1300ºC e fase sigma na faixa de 600 a 950ºC. Esta última compromete a resistência à corrosão e a tenacidade desses aços. Conforme a literatura, o nióbio tem grande influência na transformação de fases dos aços inoxidáveis austeno-ferríticos. Essa pesquisa avaliou o efeito do nióbio na microestrutura, dureza e resistência de transferência de carga de um aço inoxidável austeno-ferrítico. As amostras foram solubilizadas a 1050ºC e envelhecidas a 850ºC, para promover a formação da fase sigma. Os ensaios de corrosão foram realizados em meio de saliva artificial. Os resultados mostram que a adição de 0.5% Nb no aço provoca a formação da fase de Laves. Essa fase, associada à fase sigma, aumenta a dureza do aço, reduzindo, porém, os valores da resistência de transferência de carga. Palavras-chave: Aço inoxidável austeno-ferrítico, fase sigma, fase de Laves, resistência de transferência de carga. Abstract The austenitic-ferritic stainless steels present a better combination of mechanical properties and stress corrosion resistance than the ferritic or austenitic ones

Ex vivo flexural mechanical properties of bovine bone plates after tibiae osteosynthesis in rabbits

ABSTRACT. Drago M.A., Drago M., Cerqueira H.D.B., Tiburcio M.F., Souza G.B., Barbosa D.H., Santos C.M.L., Silva R.V. & Freitas P.M.C. [Ex vivo flexural mechanical properties of bovine bone plates after tibiae osteosynthesis in rabbits.] Avaliação ex vivo das propriedades mecânicas em flexão de placas ósseas bovina na osteossíntese de tíbias de coelhos. Revista Brasileira de Medicina Veterinária, 37(3):245-249, 2015. Programa de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias, Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), Alto Universitário, s/nº, Bairro Guararema, Alegre, ES 29500-000, Brasil. E-mail: [email protected] The use of materials produced from bovine bone has been proposed in the manufacture of implants such as pins, plates and screws, due to their osteoinductive and osteoconductive properties or functions of bone graft. However, structural and mechanical aspects must be evaluated prior to the use, in vivo of bone implants. The aim of this study was to evaluate mechanical strength, through a mechanical bending test, of plates produced from bovine cortical bone, used to repair fractures of the tíbia of rabbits ex vivo. Twenty six plates were manufactured from bovine cortical bone and stored in saturated salt solution. Three study groups were used: group GP (n = 10), made up of the bone plates; GTP group (n = 16), rabbit tibia osteotomized and stabilized with bone plates and four screws and Group GT (n = 10), intact tibia. A three-point bending biomechanical test was used to determine the maximum tension, maximum deflection, and stiffness. The results were submitted to Kruskal-Wallis test (p <0.05) and the Dunn test. Comparing GT with the GTP, an 80% reduction was observed in maximum tension. Also noted was a reduction of 87% in maximum tension when comparing GP with GTP. Therefore, the bovine bone plate had a higher maximum tension then the intact rabbit tibia. There was a reduction of 52% in the rigidity of GTP to GT. No significant difference was observed between this force when GPT and GP were compared. There was significant difference among the three groups with respect to maximum deflection, which showed an increase of 100% and 30% in the GTP and GP groups, respectively, when compared to the GT. This study, therefore concluded, that bone plates used to repair fractures of the tibia of rabbits ex vivo presented inferior mechanical properties when compared to intact tibia