[pt] Neste trabalho foram estudadas as modificações na resistência à fratura do aço grau R4, largamente adotado na fabricação de componentes estruturais para sistemas de ancoragem de unidades offshore, através de variações microestruturais. Após a fabricação industrial de elos de amarras, corpos de prova para ensaios de tração e CTOD foram usinados do material. A primeira etapa do procedimento experimental consistiu em tratamentos térmicos de têmpera e revenido, com diferentes temperaturas de austenitização (860, 880, 900, 920 e 940(graus)C) e mantendo-se fixa a temperatura de revenido (680(graus)C). Com base nos resultados de CTOD de carga máxima apresentados pelo material, passou-se para a segunda etapa experimental, na qual foi adotada a temperatura de austenitização admitida como ótima na primeira etapa (900(graus)C) e variando-se as temperaturas de revenido (650, 660, 670, 680, 690 e 700(graus)C). Na primeira etapa, os resultados demonstraram que, com o aumento da temperatura de austenitização (860, 880 e 900(graus)C), houve um aumento da resistência à fratura do material. No entanto, os valores praticamente não variaram a partir das temperaturas mais altas (920 e 940(graus)C). Na segunda etapa, os valores do CTOD aumentaram com o aumento da temperatura de revenido, atingindo um valor máximo a 680 (graus)C. Para temperaturas superiores (690 e 700(graus)C) a tenacidade do material sofreu uma pequena redução. As variações da tenacidade do aço grau R4, em ambas as etapas experimentais, foram associadas com as microestruturas obtidas nos respectivos tratamentos térmicos. / [en] A study has been made concerning changes in the fracture resistance of the grade R4 steel, largely used for manufacturing offshore mooring structural components, due to microstrutural variations. After the industrial manufacturing of chain links, specimens for tensile and CTOD tests were machined from the material. The first part of the experimental procedure was related to quenching and tempering heat treatments making use of different austenizing temperatures (860, 880, 900, 920 and 940(Degrees)C) and tempering at a given temperature (680(Degrees)C). On the basis of the CTOD at the maximum load presented by the material, the second experimental part was started, in which the optimal austenitizing temperature obtained in the first part (900(Degrees)C) was adopted and different tempering temperatures (650, 660, 670, 680, 690 and 700(Degrees)C) were selected. According to the CTOD testing carried out during the first experimental part, the fracture resistance of the material has increased when increasing the austenitizing temperature (860, 880 and 900(Degrees)C). However, the material`s toughness did not change significantly when quenching from the highest temperatures (920 and 940(Degrees)C). In the second experimental part, the CTOD values increased when increasing the tempering temperature, reaching a maximum value for 680(Degrees)C. Concerning the highest temperatures (690 and 700(Degrees) C) the fracture resistance of the material presented a slight reduction. The changes in the fracture resistance of the grade R4 steel, in both experimental parts, were associated with the microstrutural characteristics of the heat treatments.

[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.