[pt] O aço inoxidável hiper duplex UNS S33207 é utilizado na indústria de óleo e gás para operações de poços em águas ultraprofundas devido às suas excelentes propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Aços inoxidáveis duplex quando submetidos a ciclos térmicos que atingem temperaturas próximas à temperatura de ferritização seguido de resfriamento rápido, apresentam matriz ferrítica e diferentes morfologias de austenita, como Widmanstätten, alotriomórfica e intragranular, além da precipitação de nitretos de cromo. É importante destacar que no caso de aços inoxidáveis duplex, entre os elementos químicos presentes em solução sólida, o nitrogênio possui extrema importância na formação da fase austenítica. Sendo também responsável pela alta resistência à nucleação de pites. Portanto as atmosferas nas quais são realizados os tratamentos térmicos ou quando ciclos térmicos são aplicados a estes aços, podem ter efeito sobre a dessorção ou absorção de nitrogênio, influenciando assim a resistência à corrosão. Nesta dissertação foi analisado o aço hiper duplex UNS S33207 tanto na condição de como recebido, assim como tratado termicamente nas temperaturas de 1380 graus Celsius e 1390 graus Celsius em quatro atmosferas diferentes: ar atmosférico, argônio, nitrogênio e argônio com 5% de nitrogênio. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia ótica, e eletrônica de varredura (MEV) além de difração de elétrons retro-espalhados (EBSD). Foram também realizados ensaios de dureza, microdureza e teste de corrosão de acordo com a norma ASTM G48. Após o tratamento térmico o balanço entre as fases ferrita e austenita se alterou. Devido à alta taxa de resfriamento, a fase ferrítica se tornou mais abundante na condição de termicamente tratada. A influência das atmosferas se mostrou mais evidente em relação a austenita não dissolvida após o tratamento térmico. As amostras tratadas com atmosferas de nitrogênio apresentaram maior percentual de austenita não dissolvida do que as amostras tratadas em ar atmosférico ou mesmo em argônio puro, estas últimas apresentaram menor percentual de austenita não dissolvida. O teste de corrosão ASTM G48 indicou maior perda de massa nas amostras tratadas termicamente. Dentre estas condições, as que tiveram influência das atmosferas contendo nitrogênio apresentaram melhor resistência a corrosão. Os pites em todas as amostras iniciaram na interface gama /delta com propagação para o interior dos grãos ferríticos. O objetivo principal desta dissertação é correlacionar a influência de diferentes atmosferas na porcentagem das fases transformadas em função tratamentos térmicos nas propriedades de corrosão. / [en] Hyper duplex stainless steel UNS S33207 is used in the oil and gas industry in ultra-deep well operations due to its excellent mechanical properties and corrosion resistance. When stainless steels are subjected to thermal cycles reaching temperatures close to the ferritization temperature, then followed by fast cooling, the microstructure transforms. The ferritic matrix and different austenite morphologies will occur during cooling, such as Widmanstatten, allotriomorphic, and intragranular, in addition to chromium nitride precipitation. It is essential to highlight that for duplex stainless steels, among the chemical elements in solid solution, nitrogen is vital in the austenitic phase precipitation. It is also responsible for the pitting corrosion resistance. Therefore, the atmospheres in which heat treatments are carried out or when thermal cycles are applied to these steels can affect nitrogen desorption or absorption, thus influencing corrosion resistance. In this dissertation, UNS S33207 hyper duplex stainless steel was analyzed in the asreceived condition and as heat-treated at 1380 Celsius degrees and 1390 Celsius degrees in four different atmospheres: atmospheric air, argon, nitrogen and a mixture of argon and 5 percent nitrogen. Microstructural characterization was performed by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) in addition to electron backscatter diffraction (EBSD). Hardness, microhardness, and ASTM G48 corrosion tests were also performed. After the heat treatment, the balance between the ferrite and austenite phases changed. Due to the fast cooling rate, the ferritic phase became more abundant in the heat-treated condition. The atmosphere influence was more evident on the primary austenite after the heat treatment. The samples heat treated with nitrogen atmospheres presented a higher percentage of primary austenite than the samples heat-treated in atmospheric air, or even in pure argon, the latter gave the lowest fraction of remaining austenite. The ASTM G48 corrosion test indicated a more significant mass loss in the heat-treated samples. Among these samples, those that were heat-treated in atmospheres containing nitrogen presented better corrosion resistance. The pitting in all samples nucleated at the gama / delta interface. The pitting then propagated into the ferritic grains. This dissertation main objective is to correlate the influence of the different atmospheres on the percentage of phases transformed as a function of heat treatments and the effect on corrosion 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.

[pt] A demanda por veículos mais seguros e com baixo consumo de combustível vem levando a indústria automotiva a buscar novos materiais. A indústria do aço, ameaçada pela competitividade da indústria do alumínio, reagiu com uma série de novos aços de alta resistência. Dentre estes aços, os Aços Avançados de Alta Resistencia (AHSS) podem ser destacados. Esses aços podem ser divididos em 3 gerações, cada uma delas com suas vantagens e desafios. A primeira geração tem os aços mais baratos, geralmente com microestrutura ferritica/martensitica. A segunda geração possui os aços inoxidáveis austeníticos/ferríticos, com composição mais cara devido ao maior teor de liga, muitos deles apresentando efeito de plasticidade induzida por maclagem (TWIP). Entre essas duas gerações, uma terceira vem se sobressaindo, baseada em aços de composição mais barata, porém com processamento mais complexo, como os aços de tempera e partição (Quenching and Partitioning - Q and P). Como não existe apenas um único caminho para o sucesso, todas as três gerações vêm recebendo bastante atenção e pesquisa. Buscando atender parte da demanda do setor, a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), vem aprimorando seu portfólio de aços AHSS de primeira geração. Entre os aços de primeira geração, os mais utilizados hoje são os Dual-Phase (DP). No entanto, os aços DP apresentam alguns problemas, como a nucleação de vazios durante a deformação, o que é um fator limitante para suas propriedades mecânicas. Sua substituição por aços Complex-Phase (CP), com maiores quantidades de bainita e menos propensos a nucleação de vazio, vem sendo proposta. O processamento de aços de fase complexa envolve uma sequência de etapas de laminação a quente e a frio, seguidas de um tratamento térmico. Na presente tese, foi estudada a produção de um aço CP1200 em uma linha industrial de galvanização por imersão a quente. O ponto de partida foi um aço CP1100. Amostras deste aço laminado a frio foram analisadas por dilatometria de forma a se obter a curva CCT. Utilizando os dados dilatométricos, um novo tratamento térmico foi proposto e realizado nas instalações da CSN, produzindo com sucesso um aço CP 1200. Ensaios de tração, dureza, dobramento e expansão de buraco foram realizados para medir as propriedades mecânicas do novo aço. A caracterização microestrutural foi realizada por meio de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA), difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e microscopia eletrônica de transmissão (MET); a quantificação das micrografias foi realizada usando processamento digital de imagem e redes neurais. O aumento da propriedade mecânica foi atribuído ao aumento na fração de bainita, bem como de interfaces bainita-ferrita e bainita-martensita, que são menos suscetíveis a nucleação de vazios. / [en] The demand for safer and fuel-efficient vehicles leads the automotive industry to seek new and stronger materials. The steel industry, threatened by the aluminum competition, reacted with new and higher strength steels. Among the possible steels, the Advanced High Strength Steels (AHSS) can be highlighted. These steels can be divided into 3 generations, each one possessing advantages and challenges. The first generation includes more economical alloying and processing strategies, usually with a ferritic/martensitic microstructure. The second generation contains the more expensive, higher alloyed ferritic/austenitic stainless steels, using TWinning Induced Plasticity (TWIP). Between these two classes, a third generation is growing, based on more inexpensive compositions but with more complex processing, such as Quenching and Partitioning (Q and P). There is not only a single path to success, because of that, all three generations receive their fair amount of attention and research. Trying to fulfill part of the industry demand, the Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) is conducting research on the first generation of AHSS steels. Among the first generation steels, Dual-Phase (DP) are the most used. However, DP steels present some problems, such as void nucleation during deformation, which is a limiting factor on their mechanical properties. Therefore, their replacement by Complex-Phase (CP) steels, with higher bainite amounts, and less prone to void nucleation, is welcome. The complex phase steels processing involves a sequence of hot-rolling and cold rolling steps, followed by a heat treatment. In the present thesis, the production of a CP1200 steel in an industrial hot dip galvanizing line was studied. The starting point was an industrial CP1100 steel. Samples of this cold rolled steel were analyzed by quenching dilatometry to obtain the CCT curve. Using the dilatometric data, a new heat treatment was proposed and done at CSN facilities, successfully producing a CP 1200 steel. Tension, hardness, bending and hole expansion tests were performed to measure the mechanical properties of the new steel. The microstructural characterization was done using light optical microscopy (LOM), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), electron backscattering diffraction (EBSD) and transmission electron microscopy (TEM); neural networks and digital image processing were used to quantify the obtained micrographs. The increase in tension and yielding strengths was explained based on the higher amounts of bainite as well as of bainite-ferrite and bainite-martensite interfaces, found to be less prone to void nucleation.