[pt] O grande potencial exploratório em águas profundas motiva a busca de um conhecimento tecnológico necessário para viabilizar a exploração e produção em alto mar. Paralelamente à busca de novas tecnologias de exploração e produção, a diminuição do risco de falha estrutural em unidades de exploração do tipo offshore tornou-se uma preocupação constante do setor, uma vez que falhas estruturais podem significar elevados custos decorrentes da utilização parcial de equipamentos, manutenção extemporânea, parada de produção, perdas materiais e, principalmente, perdas humanas e danos ao ecossistema. Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência da quantidade de martensita revenida sobre a cinética de propagação da trinca de fadiga em aço estrutural do tipo grau R4, largamente utilizado em componentes estruturais para sistemas de ancoragem de unidades flutuantes do tipo offshore, sendo fabricados por meio de soldagem por centelhamento. Corpos de prova do tipo CT foram usinados a partir do material de base e do material de solda e submetidos a tratamentos térmicos de têmpera em diferentes temperaturas de austenitização, sendo submetidos a tratamentos de revenido em temperatura única. A fim de promover uma comparação com a condição microestrutural industrial, corpos de prova também foram usinados de elos de amarras após procedimentos industriais de soldagem por centelhamento, têmpera e revenido. Posteriormente, num total de cinco condições microestruturais, os corpos de prova foram ensaiados sob condições cíclicas de carregamento, objetivando a determinação das curvas de crescimento de trinca (a versus N and da/dN versus DK curves). Os resultados do desempenho em fadiga do material demonstram que a diminuição da quantidade de martensita revenida resultou no aumento da vida útil em fadiga do material, que a condição industrial está associada com a menor resistência à fadiga observada e que a vida em fadiga do material depende da posição de retirada do corpo de prova. / [en] The great explor atory potential in deep waters has led companies in the oil sector to search for the necessary technological improvement to make the offshore exploration and production feasible. In parallel to searching for new technologies, the reduction in risks of structural failure has become the sector s constant practice, considering that such failures mean high costs due to partial use of equipments, extemporary maintenance, production stops, material losses and, mainly, damage to the ecosystem and loss of lives. A study has been made concerning the influence of the fraction of tempered martensite on the kinetics of fatigue crack growth in a grade R4 structural steel, largely used for fabricating offshore mooring chains by means of flash welding. CT specimens were machined from the base material as well as the welded joints and subjected to quenching from different austenizing temperatures and tempering at a given temperature. Aiming at the comparison with the material in industrial condition, CT specimens were also machined from chain links after flash welding, quenching and tempering under industrial conditions. After that, in a total of five microstructural conditions, the specimens were cyclically loaded in order to obtain the fatigue crack growth curves (a versus N and da/dN versus DK curves). The results show that the fatigue life of the material has increased when decreasing the fraction of tempered martensite, the industrial condition is associated with the smallest fatigue resistance and the fatigue life depends on the position where the fatigue specimens were taken form the chain like.

O presente trabalho visa avaliar a microestrutura em chapas de um aço de alta resistência e baixa liga após soldagem por centelhamento e quantificar a resistência ao crescimento de trincas por fadiga ao longo do cordão de solda e da zona termicamente afetada, comparando-a ao comportamento do material base. O aço em estudo, recentemente desenvolvido pela Companhia Siderúrgica Nacional sob a designação RD480, foi fornecido na forma de chapas com 5,0 mm de espessura e soldado pelo processo de centelhamento na divisão de rodas e chassis da IOCHPE-MAXION. A avaliação microestrutural do aço após o processo de soldagem por centelhamento foi realizada nas regiões do metal de base, zona termicamente afetada e metal de solda, utilizando microscopia ótica com diferentes ataques químicos e microscopia eletrônica de varredura. A caracterização mecânica foi realiza com ensaio de tração, teste de dureza Vickers e ensaio de propagação de trincas por fadiga. Para este último foram adotados corpos-de-prova do tipo compacto C(T) e carregamento senoidal de amplitude constante com frequencia 10 Hz e razão de tensão R= 0,1 e as curvas obtidas deste ensaio foram avaliadas em relação a dois modelos matemáticos, o de Paris-Erdogan e o exponencial. Após o ensaio de propagação de trincas por fadiga, as superfícies dos corpos-de-prova foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados encontrados permitiram correlacionar a resistência mecânica e a taxa de crescimento da trinca com as características microestruturais resultantes do processo de soldagem. / This study aims to evaluate the microstructure of a high strength, low alloy (HSLA) steel after flash welding and to quantify the resistance to fatigue crack growth along the weld and heat affected zone, comparing it to the behavior of the base material. The steel under study, recently developed by the Companhia Siderúrgica Nacional under the designation RD480, was provided in the form of plates with 5.0 mm in thickness and welded by IOCHPE-MAXION, division of wheels and chassis. The microstructural evaluation of the steel after the flash welding process was performed at the base metal, heat affected zone and weld metal, using optical microscopy with different chemical attacks and scanning electron microscopy (SEM). The mechanical characterization was performed by means of tensile test, Vickers hardness measurement and fatigue crack growth (FCG) test. Compact Tension C(T) specimens were chosen for the fatigue tests, and the loading was sinusoidal with constant amplitude, frequency of 10 Hz and stress ratio R = 0.1. The crack propagation test results were summarized in terms of FCG rate (da/dN) versus stress intensity factor range (?K) curves. In order to describe the FCG behavior, two models were tested: the conventional Paris equation and a new exponential equation developed for materials showing non-linear FCG behavior. The fracture surfaces of the fatigued specimens were examined via SEM in the secondary electrons regime. The results allowed correlating the mechanical strength and crack growth rate with the microestrutural characteristics resulting from the welding process.

Os aços ARBL tem cada vez mais destaque na produção de auto-peças. Os atrativos são elevados limites de escoamento e resistência, resistência química, boa soldabilidade e estampabilidade. Estes atrativos fazem dos aços ARBL itens importantes no desenvolvimento de novos produtos, projetos de redução de custo e melhoria de processos. As inovações tecnológicas e a exigência de produtos cada vez mais robustos em sua aplicação têm levado a indústria a buscar em outros tipos de materiais as propriedades que possam satisfazer as especificações de projetos. O objetivo deste trabalho é entender a microestrutura e o comportamento mecânico da região soldada de dois aços ARBL e compara-los ao aço SAE1010AA visando a produção de aro para rodas de caminhão e ônibus. O processo de soldagem utilizado é conhecido como soldagem por resistência, onde a união das extremidades do blank é feita por aquecimento através de uma diferença de potencial sem adição de material. Os aços ARBL utilizados são o RD480 produzido pela CSN e o S275JR produzido pela CST. As uniões soldadas são caracterizadas por meio de ensaios de tração, tração com entalhe, impacto e avaliação da tenacidade à fratura através de medidas de CTOD. Os resultados obtidos nos ensaios mecânicos e as análises de microetrutura mostraram que os aços ARBL estudados possuem características mecânicas que os tornam ótimas opções na substituição do aço SAE1010AA na produção de aros para rodas sem câmara. Este trabalho teve o apoio da IOCHPE MAXION, divisão de rodas e chassis. / The HSLA steels have been increasingly highlighted in the production of automotive parts. Their attractives are high yield and ultimate strengths, chemical resistance, weldability and formability. These features make the HSLA steels an important item in the development of new products, design for cost reduction and process improvement. The technological innovations and product requirements have lead the industries to seek for new materials with properties that could meet the design specifications. The objective of this work is to understand the microstructure and the mechanical behavior of the weld zone of two types of HSLA steels and compare with the current steel (SAE1010AA) used in the manufature of rim wheels for truck and bus. The welding process used is this study is known as Flash weld, which is commonly used in the manufacture of wheel rims. The chosen HSLA steels are the RD480 (From CSN Inc.) and S275JR (From CST Inc.). The welded joints are characterized by means of notched and unotched tensile tests, impact tests and fracture toughness evaluation through CTOD measurements. The results obtained in mechanical testing and analysis showed that microetrutura studied HSLA steels have mechanical properties that make them great options in replacing steel SAE1010AA in the production of wheel rims to tubeless. This work was supported by IOCHPE-MAXION, division of wheels and chassis.

O presente trabalho visa avaliar a microestrutura em chapas de um aço de alta resistência e baixa liga após soldagem por centelhamento e quantificar a resistência ao crescimento de trincas por fadiga ao longo do cordão de solda e da zona termicamente afetada, comparando-a ao comportamento do material base. O aço em estudo, recentemente desenvolvido pela Companhia Siderúrgica Nacional sob a designação RD480, foi fornecido na forma de chapas com 5,0 mm de espessura e soldado pelo processo de centelhamento na divisão de rodas e chassis da IOCHPE-MAXION. A avaliação microestrutural do aço após o processo de soldagem por centelhamento foi realizada nas regiões do metal de base, zona termicamente afetada e metal de solda, utilizando microscopia ótica com diferentes ataques químicos e microscopia eletrônica de varredura. A caracterização mecânica foi realiza com ensaio de tração, teste de dureza Vickers e ensaio de propagação de trincas por fadiga. Para este último foram adotados corpos-de-prova do tipo compacto C(T) e carregamento senoidal de amplitude constante com frequencia 10 Hz e razão de tensão R= 0,1 e as curvas obtidas deste ensaio foram avaliadas em relação a dois modelos matemáticos, o de Paris-Erdogan e o exponencial. Após o ensaio de propagação de trincas por fadiga, as superfícies dos corpos-de-prova foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados encontrados permitiram correlacionar a resistência mecânica e a taxa de crescimento da trinca com as características microestruturais resultantes do processo de soldagem. / This study aims to evaluate the microstructure of a high strength, low alloy (HSLA) steel after flash welding and to quantify the resistance to fatigue crack growth along the weld and heat affected zone, comparing it to the behavior of the base material. The steel under study, recently developed by the Companhia Siderúrgica Nacional under the designation RD480, was provided in the form of plates with 5.0 mm in thickness and welded by IOCHPE-MAXION, division of wheels and chassis. The microstructural evaluation of the steel after the flash welding process was performed at the base metal, heat affected zone and weld metal, using optical microscopy with different chemical attacks and scanning electron microscopy (SEM). The mechanical characterization was performed by means of tensile test, Vickers hardness measurement and fatigue crack growth (FCG) test. Compact Tension C(T) specimens were chosen for the fatigue tests, and the loading was sinusoidal with constant amplitude, frequency of 10 Hz and stress ratio R = 0.1. The crack propagation test results were summarized in terms of FCG rate (da/dN) versus stress intensity factor range (?K) curves. In order to describe the FCG behavior, two models were tested: the conventional Paris equation and a new exponential equation developed for materials showing non-linear FCG behavior. The fracture surfaces of the fatigued specimens were examined via SEM in the secondary electrons regime. The results allowed correlating the mechanical strength and crack growth rate with the microestrutural characteristics resulting from the welding process.

[pt] O objetivo principal desta pesquisa foi caracterizar o fenômeno de corrosão localizada na região da junta soldada de elos de amarras do tipo ORQ utilizados em sistemas de ancoragem offshore. Para tal, foram selecionados elos de amarras retirados de serviço ao final de sua vida útil programada e sem sinais de corrosão localizada (elos sem corrosão) e elos de amarras que tiveram abreviada sua vida útil em função de corrosão localizada (elos com corrosão). Inicialmente, promoveu-se a determinação das características microestruturais, na qual se destacou o intenso bandeamento microestrutural de ferrita/perlita, bem como as propriedades mecânicas e de fratura das juntas soldadas em ambas as condições. Em seguida, ensaios eletroquímicos avaliaram a susceptibilidade à corrosão das diferentes regiões da junta soldada. Os resultados mostraram a zona termicamente afetada como anódica, com alta taxa de corrosão em elos com corrosão, enquanto que, em elos sem corrosão, esta mesma região foi catódica, com baixa velocidade de corrosão. Após tais ensaios, a zona termicamente afetada dos elos com corrosão foi submetida a diferentes tratamentos térmicos visando a diminuição de sua taxa de corrosão. O tratamento térmico de recozimento, prévio à têmpera e revenido, foi importante para a diminuição da taxa de corrosão desta região. Finalmente, as juntas soldadas em ambas as condições foram analisadas por difração de raios-X, que evidenciou a presença de partículas de segunda fase contendo níquel e cromo na zona termicamente afetada dos elos com corrosão. Tais partículas foram apontadas, possivelmente, como causadoras do endurecimento e da maior susceptibilidade à corrosão desta região. / [en] The purpose of this work was to characterize the localizated corrosion phenomenom in the weld region of offshore mooring chains type ORQ. In this sense, a number of chain links were selected after finishing their projected life time without corrosion signs (chains without corrosion) as well as chain links which showed a reduced life time caused by localizated corrosion (chains with corrosion). Initially, a microetructural characterization, that revealed a strong ferrite-pearlite banding, as well as mechanical testing were carried out for both material´s conditions. In the sequence, eletrochemistry tests evaluated the corrosion susceptibility of the different regions of the weld joint. The results showed that the heat affected zone concerning the chains with corrosion was the anodic region, with high corrosion rate, while the same region on the not corroded chains was the cathodic one, with low corrosion rate. After that, the heat affected zone regarding the corroded chains was subjected to different heat treatments aiming to reduce its corrosion rate. The annealing heat treatment, previous to quenching and tempering, was considered important in order to decrease the corrosion rate of this region. Finally, the welded joints in both conditions were analyzed by means of X-ray diffraction, which pointed to the presence of second phase particles containing nickel and chromium in the heat affected zone of the corroded chains. The hardening and the high corrosion susceptibility showed by this region was attributed for these particles.

Os aços ARBL tem cada vez mais destaque na produção de auto-peças. Os atrativos são elevados limites de escoamento e resistência, resistência química, boa soldabilidade e estampabilidade. Estes atrativos fazem dos aços ARBL itens importantes no desenvolvimento de novos produtos, projetos de redução de custo e melhoria de processos. As inovações tecnológicas e a exigência de produtos cada vez mais robustos em sua aplicação têm levado a indústria a buscar em outros tipos de materiais as propriedades que possam satisfazer as especificações de projetos. O objetivo deste trabalho é entender a microestrutura e o comportamento mecânico da região soldada de dois aços ARBL e compara-los ao aço SAE1010AA visando a produção de aro para rodas de caminhão e ônibus. O processo de soldagem utilizado é conhecido como soldagem por resistência, onde a união das extremidades do blank é feita por aquecimento através de uma diferença de potencial sem adição de material. Os aços ARBL utilizados são o RD480 produzido pela CSN e o S275JR produzido pela CST. As uniões soldadas são caracterizadas por meio de ensaios de tração, tração com entalhe, impacto e avaliação da tenacidade à fratura através de medidas de CTOD. Os resultados obtidos nos ensaios mecânicos e as análises de microetrutura mostraram que os aços ARBL estudados possuem características mecânicas que os tornam ótimas opções na substituição do aço SAE1010AA na produção de aros para rodas sem câmara. Este trabalho teve o apoio da IOCHPE MAXION, divisão de rodas e chassis. / The HSLA steels have been increasingly highlighted in the production of automotive parts. Their attractives are high yield and ultimate strengths, chemical resistance, weldability and formability. These features make the HSLA steels an important item in the development of new products, design for cost reduction and process improvement. The technological innovations and product requirements have lead the industries to seek for new materials with properties that could meet the design specifications. The objective of this work is to understand the microstructure and the mechanical behavior of the weld zone of two types of HSLA steels and compare with the current steel (SAE1010AA) used in the manufature of rim wheels for truck and bus. The welding process used is this study is known as Flash weld, which is commonly used in the manufacture of wheel rims. The chosen HSLA steels are the RD480 (From CSN Inc.) and S275JR (From CST Inc.). The welded joints are characterized by means of notched and unotched tensile tests, impact tests and fracture toughness evaluation through CTOD measurements. The results obtained in mechanical testing and analysis showed that microetrutura studied HSLA steels have mechanical properties that make them great options in replacing steel SAE1010AA in the production of wheel rims to tubeless. This work was supported by IOCHPE-MAXION, division of wheels and chassis.