[pt] Aços de alta resistência contendo frações significativas de austenita retida têm alcançado grande interesse comercial principalmente quando associados ao fenômeno TRIP durante o processo de conformação final. Recentemente, um novo conceito de tratamento térmico, denominado Têmpera e Partição, vem sendo estudado como mais uma alternativa no desenvolvimento de aços multifásicos. Neste processo, o controle da fração volumétrica da austenita retida é possível uma vez que durante o tratamento de partição, a supersaturação de carbono na martensita temperada é utilizada para estabilizar a austenita não transformada, evitando assim transformações futuras que poderiam ocorrer em temperaturas mais baixas. A seqüência de processamento térmico envolve o tratamento de têmpera numa faixa de temperatura entre Ms e Mf, seguido de partição numa temperatura igual ou superior à temperatura de têmpera. A partição do carbono da martenista para a austenita é possível caso reações competitivas, como por exemplo, a precipitação de carbetos, sejam suprimidas pela adição de elementos de liga tais como Si e/ou Al. Uma condição básica para o modelo está relacionada à restrição de movimentação da interface martensita/austenita, uma vez que a difusão em temperaturas baixas está limitada aos átomos interticiais. Essa restrição leva a um novo conceito de equilíbrio denominado Equilíbrio Constrito de Carbono, que é caracterizado pela igualdade do potencial químico na interface austenita-martensita apenas para o carbono. Nesse trabalho foram desenvolvidos quatro aços, contendo diferentes percentuais de C e Ni e com a presença dos elementos Si, Mn, Mo e Cr. A adição desses elementos teve finalidade reduzir a temperatura Bs, visando desacoplar o tratamento de têmpera e partição de uma eventual transformação bainítica. Um conjunto de condições para o tratamento de têmpera e partição foi então desenhado, envolvendo diferentes temperaturas de têmpera e diferentes temperaturas e tempos de partição. A avaliação microestrutural foi realizada utilizando recursos de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. A técnica de difração de raios-X foi empregada para quantificar a fração de austenita retida e seu enriquecimento em carbono. Foi modelado o processo de partição do carbono utilizando o programa DICTRATM. Os resultados dessas simulações foram analisados em termos dos parâmetros microestruturais, do tempo e da temperatura, e como essa combinação influência a cinética de partição do carbono. Os resultados obtidos para as amostras ensaiadas em tração indicaram uma vasta combinação de resistência e ductilidade, confirmando o potencial do processo na otimização das propriedades mecânicas. / [en] High strength steels containing significant fractions of retained austenite have been developed in recent years and are the subject of growing commercial interest when associated with the TRIP phenomenon during deformation. A new process concept, Quenching and Partitioning, has been recently proposed for production of steel microstructures containing carbon-enriched austenite. The heat treatment sequence involves quenching to a temperature between the martensite-start (Ms) and martensite-finish (Mf) temperatures, followed by a partitioning treatment, above or at the initial quench temperature, designed to enrich the remaining untransformed austenite with the carbon escaping from the supersaturated martensite phase, thereby stabilizing the retained austenite phase during the subsequent quench to room temperature. To enable the austenite enrichment, competing reactions, principally carbide precipitation, must be suppressed by appropriate alloying elements, such as Si and/or Al. The concept assumes a stationary martensite/austenite interface and the absence of shortrange movements of iron and substitutionals elements. The condition under which partitioning occur has been called Constrained Carbon Equilibrium (ECC), due to the restriction in movement of the interface and the assumption that only carbon equilibrates its chemical potencial at the interface. In this work, a group of four alloys was investigated, containing different additions of C and Ni and containing Si, Mn, Mo e Cr. These alloys were designed to preclude bainite formation at the partitioning temperatures of interest. Several heat-treatments, were performed in these alloys, using the Q&P concept, to evaluate its effect on the resulting microstructure and mechanical properties. Each alloy was quenched at selected temperatures and partitioned from 350 to 450°C for times ranging from 10 to 1000s. Microstructural characterization was performed by optical microcoscopy, scanning and transmission electron microscopy, while X-ray diffraction was used to determine both the fraction and the carbon content of the retained austenite. Partitioning kinetics were simulated with DICTRATM. The results were analyzed taking into consideration the scale of the microstructure, as well as the partitioning temperature. Tensile test results indicated that very high levels of strength with moderate toughness can be achieved confirming the potential of the Q&P to produce a superior combination of mechanical properties.

[pt] O processo de Têmpera e Partição (T&P) possibilita a produção de aços com frações controladas de austenita retida, a partir do enriquecimento da austenita pela partição de carbono da martensita sem a precipitação de carbonetos. A austenita retida proporciona o efeito TRIP (plasticidade induzida por transformação), que confere ao material uma deformação uniforme e uma melhor absorção de energia durante o impacto. Os aços produzidos por este processo atendem principalmente às necessidades da indústria automobilística, que busca aços com melhores propriedades para a diminuição de peso e aumento da segurança dos automóveis. Nesta dissertação, ligas de aço com diferentes composições e tamanhos de grão foram produzidos pelo processo de Têmpera e Partição e a fração de austenita retida foi medida por difração de raios-X. As ligas também foram caracterizadas por nanoindentação, microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. As amostras estudadas foram produzidas com uma austenitização completa a 930°C, realizada para promover um aumento no tamanho de grão, e os resultados foram comparados com amostras estudadas anteriormente com temperatura de austenitização de 890°C. Os resultados obtidos indicaram um aumento da fração de austenita retida com o aumento do grão austenítico original. Estes resultados foram interpretados com base no modelo teórico desenvolvido para o processo T&P. / [en] The Quenching and Partitioning (Q&P) process allows the production of steels with controlled fractions of retained austenite from the enrichment of the austenite by carbon partitioning from the martensite without carbide precipitation. The retained austenite is responsible for the TRIP effect (transformation induced plasticity), which enhances the material behavior providing a uniform strain and a better energy absorption during impact. Steels produced by this process match the requirements of the automotive industry, which looks for weight reduction and safety improvements in cars. In the present dissertation, steels with different compositions and grain sizes were produced by the Quenching and Partition process and their retained austenite fraction was measured by x-ray diffraction. The steels were also characterized by nanoindentation, optical microscopy and scanning electron microscopy. The specimens studied were produced by a complete austenitization at 930°C, to promote an increase in the austenitic grain size, and the results were compared with previously studied specimens produced by a complete austenitization at 890°C. The experimental results indicate an increase of austenite fraction with an increase in grain size of the original austenite. These results were analyzed based on the theoretical model develop for the Q&P process.