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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2019.tde-15022019-112257
Document
Author
Full name
Luís Henrique Pizetta Zordão
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Canale, Lauralice de Campos Franceschini (President)
Farina, Paula Fernanda da Silva
Otero, Rosa Lucia Simencio
Title in Portuguese
Avaliação de meios de resfriamentos a base de soluções iônicas
Keywords in Portuguese
Meio de resfriamento
Solução salina
Têmpera
Tratamento térmico
Abstract in Portuguese
As propriedades mecânicas de componentes metálicos são influenciadas pela microestrutura que muitas vezes é determinada pelo ciclo de tratamento térmico submetido. No tratamento térmico de têmpera de aço: água, óleos, soluções poliméricas e soluções salinas podem ser utilizados como meio de resfriamento que apresentam diferentes características nos mecanismos de resfriamentos. Por exemplo, quando a água é usada como um meio de resfriamento uma estável camada de vapor é formada ao redor do metal em alta temperatura, resultando em uma transferência de calor não uniforme durante o processo de resfriamento, que geralmente é responsável por distorções e falhas no material. A adição de sal pode reduzir ou inibir a formação da camada de vapor melhorando a uniformidade de transferência de calor durante o resfriamento. Este trabalho objetiva-se em investigar o desempenho em resfriamento de diferentes soluções iônicas (NaCl, NaOH, NaNO2, Na2SO4, NaHCO3) variando-se a concentração, temperatura (25, 35 e 45°C) e agitação do meio (0, 500 e 800 rpm) e a sua utilização na têmpera de um aço de baixa temperabilidade. A caracterização destes meios e a influência de fatores externos foi realizada por meio de curvas de resfriamento, taxa de resfriamento, coeficiente de transferência de calor e fluxo de calor. A resposta a têmpera foi realizada em um aço SAE 1045 nas condições menos severas de resfriamento e caracterizada pelas medidas de dureza e avaliação metalográfica. A utilização de soluções iônicas, em geral, mostrou-se ser efetiva na inibição da camada de vapor, no aumento da extração de calor elevando-se as taxas de resfriamento e mantendo-se um alto fluxo de calor durante a maior parte da queda de temperatura, o que resulta em uma homogeneidade de resfriamento capaz de evitar distorções. Essas soluções mostraram-se ser capazes de temperar o aço SAE 1045.
Title in English
Investigation of quenchants based on ionic solutions
Keywords in English
Heat treatment
Quenchant
Quenching
Salt solution
Abstract in English
The mechanical properties of steel components are influenced by the microstructure that is determined by the heat treatment cycle. In the quenching of the steel: water, oil, aqueous polymer solutions and aqueous salt solutions (brine) can be used as quenchants that exhibit different characteristic on cooling mechanisms. For example: when water is used as the cooling media, a stable vapor film is formed around the hot component resulting in non-uniformity of surface heat transfer during the cooling process which is often responsible for distortion and cracking. Salt addition can reduce or inhibit vapor film formation enhancing the uniformity of heat transfer during the cooling. This work will investigate the cooling performance of different ionic solutions (NaCl, NaOH, NaNO2, Na2SO4, NaHCO3) varying concentration, temperature (25, 35 and 45°C) and agitation of the quenchants (0, 500 and 800 rpm) and their use on quenching a low hardenable steel. The description of these medium and the influence of external factors were made using cooling curves, cooling rates, heat transfer coefficients and heat flux. Samples of SAE 1045 steel were quenched and evaluated by hardness measures and metallography. The use of ionic solutions, in general, has proved to be effective in to inhibit the vapor blanket, to increase heat extraction and keeping a high heat flux during the most part of the drop of the temperature that results in a homogeneous cooling able to avoid distortions. These solutions were abele to quench SAE 1045 steel.
 
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Publishing Date
2019-03-15
 
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