Por décadas foram desenvolvidos diferentes estudos e pesquisas dirigidas ao desenvolvimento dos aços de ultra-alta resistência. Cientistas, metalurgistas e diversas indústrias trabalharam durante anos tentando obter os melhores resultados e atingir propriedades ideais para este tipo de material. Embora grandes avanços na fabricação destes tipos de materiais foram atingidos, só a partir do trabalho conjunto entre as diferentes áreas foi obtida a melhor relação de características, alta resistência mecânica, boa ductilidade e elevada tenacidade á fratura. Os maiores progressos no desenvolvimento dos aços de ultra-alta resistência surgiram dos primeiros estudos que correlacionaram a análise microestrutural com as propriedades mecânicas. Estes estudos possibilitaram o desenvolvimento de técnicas para o controle do tamanho de grão austenítico por meio da dispersão de partículas de segunda fase, incorporando pequenas quantidades de elementos de liga tais como nióbio, vanádio e titânio foi possível refinar o tamanho do grão para este tipo de aços. O aço de alta resistência e baixa liga 300M, produzido e fabricado pela empresa brasileira Villares Metals. S.A. é amplamente utilizado em estruturas de aeronaves de alto compromisso mecânico como o trem de pouso. Esta estrutura da aeronave encarregada de absorver a energia cinética produzida pelo impacto está projetada para amortecer a energia gerada pela queda livre do peso total da aeronave desde uma altura aproximada de 80 cm. Por exemplo considerando o peso máximo de decolagem de uma aeronave tipo Airbus A380 (575 Toneladas) uma das maiores no mercado, pode-se observar que o carregamento aplicado sobre a estrutura do trem de pouso é bastante elevada, além do impacto o trem de pouso diminui a velocidade da aeronave o que incrementa ainda mais os esforços aplicados. Todos esses fatores condicionam a necessidade de utilizar materiais de alta tecnologia, com características mecânicas especificas para este tipo de projeto, por isso a fim de avaliar e determinar as propriedades mecânicas do aço 300M foi desenvolvido um estudo no Núcleo de Ensaios Mecânicos e Analise de Falha (NEMAF). Os ensaios de tração, e dureza realizados inicialmente no material, confirmaram a excelente relação das propriedades mecânicas para este tipo de aço, alta resistência mecânica (2010 MPa) dureza (53HRC) e boa ductilidade (10% AL). Em termos microestruturais observou-se uma estrutura martensítica em pacotes de ripas de forma acicular, com uma pequena quantidade de austenita retida. Com a segunda parte do projeto determinaram-se parâmetros como o limite de vida em fadiga por meio do método estatístico da escada (955 MPa), a tenacidade á fratura do material ou KIC (~65-67 MPa&#8730m), as constantes da equação de Paris (C e m) utilizadas para determinar a propagação da trinca por fadiga e finalmente o valor de &#916Kth (~3,25-3,75 MPa&#8730?m), parâmetros conseguidos empiricamente. Para avaliar os resultados obtidos, foi realizada uma comparação quantitativa e qualitativa com aços da mesma categoria e com referencias bibliográficas do material de estudo. Em termos gerais o aço 300M fabricado pela indústria brasileira, atinge os padrões de qualidade esperados para um aço da categoria, a relação resistência-ductilidade presentada pelo material é excelente, comprovaram-se características como a temperabilidade, homogeneidade da microestrutura e do tamanho do grão, porem algumas das propriedades como o KIC do material, foram inferiores aos encontrados em materiais com características mecânicas semelhantes como o aço Aermet 100. / For decades scientists have developed different studies and research aimed at the development of ultra-high strength steels. Scientists, metallurgists and various industries have worked for years trying to get the best results and achieve optimum properties for this type of material. Although major advances in the manufacture of these types of materials have been reached only from the joint work between different areas it was obtained the best value characteristics, high mechanical strength, good ductility and high fracture toughness. The greatest progress in the development of ultra-high strength steels have emerged from the earliest studies that correlated microstructural analysis with mechanical properties. These studies allowed the development of techniques for controlling the austenitic grain size through the dispersion of second phase particles, incorporating small amounts of alloying elements such as niobium, vanadium and titanium was possible to refine the grain size for this type of steels. High strength and low alloy 300M steel, produced and manufactured by Brazilian company Villares Metals. S.A. is widely used in aircraft structures with high mechanical commitment such as the landing gear. This structure of the aircraft is in charge of absorbing the kinetic energy produced by the impact; it is designed to absorb the energy generated by the free fall of the total weight of the aircraft from a height of approximately 80 cm. For example considering the maximum takeoff weight of an aircraft type Airbus A380 (575 Tons) one of the largest airplane in the world, it can be seen that the applied load on the landing gear structure is very high, and the impact structure is going to decrease the aircraft velocity, which further increases the efforts applied. All these factors aim to use high-tech materials with specific mechanical characteristics for this type of project, so in order to assess and determine the mechanical properties of the steel 300M was developed a study in Mechanical Testing Center and Analysis of Failure (NEMAF). Tensile and hardness tests initially held in the material, confirmed the excellent relationship of mechanical properties for this type of steel, high strength (2010 MPa) Hardness (53HRC) and good ductility (10% AL). In accordance, microstructure was observed a lath martensitic structure, with a small amount of retained austenite. In the second part of the project were determined parameters as the fatigue limit, using the stair case method (955 MPa), the fracture toughness or KIC (~ 65-67 MPa&#8730m), the constants (C and m) from Paris equation used for determining the fatigue crack growth, finally the value of &#916Kth (~ 3.25-3.75 MPa&#8730m) parameters obtained empirically. To evaluate the results, a quantitative and qualitative comparison with steels of the same category and bibliography was performed. 300M steel manufactured by Brazilian industry, meets the quality standards expected for steel category, the relationship strength-ductility established for the material is excellent, proven to features such as hardenability, microstructure homogeneity and grain size, however some of the properties as KIC material were lower than those found in materials with mechanical properties similar as Aermet 100 steel.

Por décadas foram desenvolvidos diferentes estudos e pesquisas dirigidas ao desenvolvimento dos aços de ultra-alta resistência. Cientistas, metalurgistas e diversas indústrias trabalharam durante anos tentando obter os melhores resultados e atingir propriedades ideais para este tipo de material. Embora grandes avanços na fabricação destes tipos de materiais foram atingidos, só a partir do trabalho conjunto entre as diferentes áreas foi obtida a melhor relação de características, alta resistência mecânica, boa ductilidade e elevada tenacidade á fratura. Os maiores progressos no desenvolvimento dos aços de ultra-alta resistência surgiram dos primeiros estudos que correlacionaram a análise microestrutural com as propriedades mecânicas. Estes estudos possibilitaram o desenvolvimento de técnicas para o controle do tamanho de grão austenítico por meio da dispersão de partículas de segunda fase, incorporando pequenas quantidades de elementos de liga tais como nióbio, vanádio e titânio foi possível refinar o tamanho do grão para este tipo de aços. O aço de alta resistência e baixa liga 300M, produzido e fabricado pela empresa brasileira Villares Metals. S.A. é amplamente utilizado em estruturas de aeronaves de alto compromisso mecânico como o trem de pouso. Esta estrutura da aeronave encarregada de absorver a energia cinética produzida pelo impacto está projetada para amortecer a energia gerada pela queda livre do peso total da aeronave desde uma altura aproximada de 80 cm. Por exemplo considerando o peso máximo de decolagem de uma aeronave tipo Airbus A380 (575 Toneladas) uma das maiores no mercado, pode-se observar que o carregamento aplicado sobre a estrutura do trem de pouso é bastante elevada, além do impacto o trem de pouso diminui a velocidade da aeronave o que incrementa ainda mais os esforços aplicados. Todos esses fatores condicionam a necessidade de utilizar materiais de alta tecnologia, com características mecânicas especificas para este tipo de projeto, por isso a fim de avaliar e determinar as propriedades mecânicas do aço 300M foi desenvolvido um estudo no Núcleo de Ensaios Mecânicos e Analise de Falha (NEMAF). Os ensaios de tração, e dureza realizados inicialmente no material, confirmaram a excelente relação das propriedades mecânicas para este tipo de aço, alta resistência mecânica (2010 MPa) dureza (53HRC) e boa ductilidade (10% AL). Em termos microestruturais observou-se uma estrutura martensítica em pacotes de ripas de forma acicular, com uma pequena quantidade de austenita retida. Com a segunda parte do projeto determinaram-se parâmetros como o limite de vida em fadiga por meio do método estatístico da escada (955 MPa), a tenacidade á fratura do material ou KIC (~65-67 MPa&#8730m), as constantes da equação de Paris (C e m) utilizadas para determinar a propagação da trinca por fadiga e finalmente o valor de &#916Kth (~3,25-3,75 MPa&#8730?m), parâmetros conseguidos empiricamente. Para avaliar os resultados obtidos, foi realizada uma comparação quantitativa e qualitativa com aços da mesma categoria e com referencias bibliográficas do material de estudo. Em termos gerais o aço 300M fabricado pela indústria brasileira, atinge os padrões de qualidade esperados para um aço da categoria, a relação resistência-ductilidade presentada pelo material é excelente, comprovaram-se características como a temperabilidade, homogeneidade da microestrutura e do tamanho do grão, porem algumas das propriedades como o KIC do material, foram inferiores aos encontrados em materiais com características mecânicas semelhantes como o aço Aermet 100. / For decades scientists have developed different studies and research aimed at the development of ultra-high strength steels. Scientists, metallurgists and various industries have worked for years trying to get the best results and achieve optimum properties for this type of material. Although major advances in the manufacture of these types of materials have been reached only from the joint work between different areas it was obtained the best value characteristics, high mechanical strength, good ductility and high fracture toughness. The greatest progress in the development of ultra-high strength steels have emerged from the earliest studies that correlated microstructural analysis with mechanical properties. These studies allowed the development of techniques for controlling the austenitic grain size through the dispersion of second phase particles, incorporating small amounts of alloying elements such as niobium, vanadium and titanium was possible to refine the grain size for this type of steels. High strength and low alloy 300M steel, produced and manufactured by Brazilian company Villares Metals. S.A. is widely used in aircraft structures with high mechanical commitment such as the landing gear. This structure of the aircraft is in charge of absorbing the kinetic energy produced by the impact; it is designed to absorb the energy generated by the free fall of the total weight of the aircraft from a height of approximately 80 cm. For example considering the maximum takeoff weight of an aircraft type Airbus A380 (575 Tons) one of the largest airplane in the world, it can be seen that the applied load on the landing gear structure is very high, and the impact structure is going to decrease the aircraft velocity, which further increases the efforts applied. All these factors aim to use high-tech materials with specific mechanical characteristics for this type of project, so in order to assess and determine the mechanical properties of the steel 300M was developed a study in Mechanical Testing Center and Analysis of Failure (NEMAF). Tensile and hardness tests initially held in the material, confirmed the excellent relationship of mechanical properties for this type of steel, high strength (2010 MPa) Hardness (53HRC) and good ductility (10% AL). In accordance, microstructure was observed a lath martensitic structure, with a small amount of retained austenite. In the second part of the project were determined parameters as the fatigue limit, using the stair case method (955 MPa), the fracture toughness or KIC (~ 65-67 MPa&#8730m), the constants (C and m) from Paris equation used for determining the fatigue crack growth, finally the value of &#916Kth (~ 3.25-3.75 MPa&#8730m) parameters obtained empirically. To evaluate the results, a quantitative and qualitative comparison with steels of the same category and bibliography was performed. 300M steel manufactured by Brazilian industry, meets the quality standards expected for steel category, the relationship strength-ductility established for the material is excellent, proven to features such as hardenability, microstructure homogeneity and grain size, however some of the properties as KIC material were lower than those found in materials with mechanical properties similar as Aermet 100 steel.

O presente trabalho de pesquisa avalia os efeitos das temperaturas de austenitização plena e intercrítica, associado ao tratamento térmico de têmpera interrompida e partição, realizada em banho de sais fundidos e sua influência no comportamento mecânico e microestrutural do aço de alta resistência e baixa liga AISI300M. Para os ensaios de caracterização mecânica foram realizados ensaios de dureza cujos resultados variaram de (35HRC a 55HRC) dependendo do tratamento; ensaios de tração, que atingiram o limite de resistência máximo de 2272 MPa com 6% de alongamento; ensaios de tenacidade ao impacto Charpy que superaram os tratamentos convencionais de têmpera atingindo 38J de energia absorvida; além dos ensaios de tenacidade à fratura linear-elástica, método (KIC) que ficaram entre (35 e 67 MPa√m). Para a caracterização microestrutural foram realizadas análises por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), além da investigação microestrutural pela técnica de microscopia eletrônica de transmissão (MET) que elucidaram os microconstituintes multifásicos presentes como martensita, ferrita e bainita. Para quantificar as frações de fases presentes utilizou-se a técnica de difração por raios-X e método de refinamento Rietveld, mostrando até 20% de austenita retida na condição de partição em 400ºC. Para auxiliar e mapear as fases presentes foram utilizadas as técnicas de MEV-EBSD e EBSD acoplada ao microscópio eletrônico de transmissão MET-EBSD com indexação via software ASTAR. Após os ensaios mecânicos, as superfícies de fratura foram examinadas via MEV e exibiram em geral um modo misto de fratura om a presença de dimples, coalescimento de microcavidades e quase-clivagem. / The present research work evaluates the effects of the complete and intercritical austenitization temperatures associated with interrupted quenching and partitioning performed in molten salt baths and its influence in the mechanical behavior and microstructural of AISI 300M high strength low alloy steel. Hardness tests with range from 55HRC to 35HRC were obtained depending on the heat treatment. Tensile tests have shown maximum strength limit of 2272 MPa and 6% elongation. Toughness parameters by instrumented Charpy impact tests exceeded values obtained in the conventional heat treatments providing 38J of absorbed energy. In addition, results from linear-elastic fracture toughness tests (KIC), values among 67 and 35MPa√m were found. Microstructure characterization was performed by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and microstructural research by transmission electron microscopy (TEM), which optimized the multiphase microconstituents with the presence of martensite, ferrite and bainite. In order to quantify the phases volume fractions present, it was used a X-ray diffraction technique and \"Rietveld\" refinement method that obtained up to 20% of retained austenite in the partitioning condition at 400°C. To assist and map the present phases, it was used MEV-EBSD and EBSD techniques coupled to the transmission electron microscope MET-EBSD with indexing via ASTAR software. After the mechanical tests, fracture surfaces were analyzed by SEM and showed in general, a mixed mode of fracture with the presence of dimples, microcoalescence and quasi-cleavage.

Foi realizado estudo sobre a influência da variação de alguns parâmetros do tratamento térmico de têmpera e revenimento, bem como aplicação de criogenia, na tenacidade a fratura do aço aeronáutico 300M, com a utilização da técnica de corpo cilíndrico com entalhe. Primeiramente, realizou-se a construção da curva de transição dúctil frágil, através de ensaio Charpy, para amostras submetidas a três tratamentos térmicos, 1 - Têmpera seguida de Revenimento, 2 - Têmpera seguida de criogenia e revenimento. Não foi observada influência significativa da aplicação da criogenia (tratamento de numero 2) na curva de transição dúctil-frágil em comparação com o tratamento térmico número 1. Em um segundo momento, com o auxílio da técnica de ensaio de corpo cilíndrico com entalhe, realizou-se a medição da tenacidade à fratura das amostras do aço 300M submetido a quatro diferentes tratamento térmicos, Q, V, C e D. Os tratamentos variavam entre si principalmente pela temperatura de austenitização. Os valores de dureza para as amostras submetidas a criogenia (V e D) foram maiores que as dos tratamentos sem criogenia (Q e C), e também apresentaram tenacidade à fratura menor. Com relação à temperatura de austenitização, observou-se que os tratamentos C e D, austenitizados a 980°C, propiciaram a completa dissolução de precipitados primários da matriz, elevando a tenacidade à fratura com relação aos tratamentos realizados na faixa de 870°C, Q e V, superando também os efeitos negativos para a tenacidade à fratura devido ao aumento no tamanho de grão. / This work studies the influence of the variation for some parameters on quenching and tempering heat treatment, and also deep cryogenic application, on aeronautic steel 300M fracture toughness. First, the ductile-brittle curve was constructed, by Charpy test, for samples submitted for three heat treatments, 1 Quenching and Tempering, 2 Quenching, deep cryogenic and tempering. No significant influence of deep cryogenic treatment addition (heat treatment 2) on ductile-brittle curve was observed in comparison with heat treatment 1. After that, the fracture toughness for 300M steel, submitted for heat treatments Q, V, C e D, was measured using circumferentially notched specimens technique. The main difference among these heat treatments is about austenitizing temperature. For heat treatments with deep cryogenic treatment (V and D), the hardness values were bigger than the ones without this and, analyzing fracture toughness, it was lower than the treatments without cryogenic treatment. Regarding austenitizing temperature, all heat treatments with higher austenitizing temperature at 980°C (C and D), allows complete dissolution of carbides and prior precipitates particles. Its effect was observed that this characteristic increase the fracture toughness when it is compared with others heat treatments with lower austenitizing temperature at 870°C (Q and V). This improvement is enough to overcome the grain size grown negative effects for fracture toughness.

Foi realizado estudo sobre a influência da variação de alguns parâmetros do tratamento térmico de têmpera e revenimento, bem como aplicação de criogenia, na tenacidade a fratura do aço aeronáutico 300M, com a utilização da técnica de corpo cilíndrico com entalhe. Primeiramente, realizou-se a construção da curva de transição dúctil frágil, através de ensaio Charpy, para amostras submetidas a três tratamentos térmicos, 1 - Têmpera seguida de Revenimento, 2 - Têmpera seguida de criogenia e revenimento. Não foi observada influência significativa da aplicação da criogenia (tratamento de numero 2) na curva de transição dúctil-frágil em comparação com o tratamento térmico número 1. Em um segundo momento, com o auxílio da técnica de ensaio de corpo cilíndrico com entalhe, realizou-se a medição da tenacidade à fratura das amostras do aço 300M submetido a quatro diferentes tratamento térmicos, Q, V, C e D. Os tratamentos variavam entre si principalmente pela temperatura de austenitização. Os valores de dureza para as amostras submetidas a criogenia (V e D) foram maiores que as dos tratamentos sem criogenia (Q e C), e também apresentaram tenacidade à fratura menor. Com relação à temperatura de austenitização, observou-se que os tratamentos C e D, austenitizados a 980°C, propiciaram a completa dissolução de precipitados primários da matriz, elevando a tenacidade à fratura com relação aos tratamentos realizados na faixa de 870°C, Q e V, superando também os efeitos negativos para a tenacidade à fratura devido ao aumento no tamanho de grão. / This work studies the influence of the variation for some parameters on quenching and tempering heat treatment, and also deep cryogenic application, on aeronautic steel 300M fracture toughness. First, the ductile-brittle curve was constructed, by Charpy test, for samples submitted for three heat treatments, 1 Quenching and Tempering, 2 Quenching, deep cryogenic and tempering. No significant influence of deep cryogenic treatment addition (heat treatment 2) on ductile-brittle curve was observed in comparison with heat treatment 1. After that, the fracture toughness for 300M steel, submitted for heat treatments Q, V, C e D, was measured using circumferentially notched specimens technique. The main difference among these heat treatments is about austenitizing temperature. For heat treatments with deep cryogenic treatment (V and D), the hardness values were bigger than the ones without this and, analyzing fracture toughness, it was lower than the treatments without cryogenic treatment. Regarding austenitizing temperature, all heat treatments with higher austenitizing temperature at 980°C (C and D), allows complete dissolution of carbides and prior precipitates particles. Its effect was observed that this characteristic increase the fracture toughness when it is compared with others heat treatments with lower austenitizing temperature at 870°C (Q and V). This improvement is enough to overcome the grain size grown negative effects for fracture toughness.

O presente trabalho de pesquisa avalia os efeitos das temperaturas de austenitização plena e intercrítica, associado ao tratamento térmico de têmpera interrompida e partição, realizada em banho de sais fundidos e sua influência no comportamento mecânico e microestrutural do aço de alta resistência e baixa liga AISI300M. Para os ensaios de caracterização mecânica foram realizados ensaios de dureza cujos resultados variaram de (35HRC a 55HRC) dependendo do tratamento; ensaios de tração, que atingiram o limite de resistência máximo de 2272 MPa com 6% de alongamento; ensaios de tenacidade ao impacto Charpy que superaram os tratamentos convencionais de têmpera atingindo 38J de energia absorvida; além dos ensaios de tenacidade à fratura linear-elástica, método (KIC) que ficaram entre (35 e 67 MPa√m). Para a caracterização microestrutural foram realizadas análises por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), além da investigação microestrutural pela técnica de microscopia eletrônica de transmissão (MET) que elucidaram os microconstituintes multifásicos presentes como martensita, ferrita e bainita. Para quantificar as frações de fases presentes utilizou-se a técnica de difração por raios-X e método de refinamento Rietveld, mostrando até 20% de austenita retida na condição de partição em 400ºC. Para auxiliar e mapear as fases presentes foram utilizadas as técnicas de MEV-EBSD e EBSD acoplada ao microscópio eletrônico de transmissão MET-EBSD com indexação via software ASTAR. Após os ensaios mecânicos, as superfícies de fratura foram examinadas via MEV e exibiram em geral um modo misto de fratura om a presença de dimples, coalescimento de microcavidades e quase-clivagem. / The present research work evaluates the effects of the complete and intercritical austenitization temperatures associated with interrupted quenching and partitioning performed in molten salt baths and its influence in the mechanical behavior and microstructural of AISI 300M high strength low alloy steel. Hardness tests with range from 55HRC to 35HRC were obtained depending on the heat treatment. Tensile tests have shown maximum strength limit of 2272 MPa and 6% elongation. Toughness parameters by instrumented Charpy impact tests exceeded values obtained in the conventional heat treatments providing 38J of absorbed energy. In addition, results from linear-elastic fracture toughness tests (KIC), values among 67 and 35MPa√m were found. Microstructure characterization was performed by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and microstructural research by transmission electron microscopy (TEM), which optimized the multiphase microconstituents with the presence of martensite, ferrite and bainite. In order to quantify the phases volume fractions present, it was used a X-ray diffraction technique and \"Rietveld\" refinement method that obtained up to 20% of retained austenite in the partitioning condition at 400°C. To assist and map the present phases, it was used MEV-EBSD and EBSD techniques coupled to the transmission electron microscope MET-EBSD with indexing via ASTAR software. After the mechanical tests, fracture surfaces were analyzed by SEM and showed in general, a mixed mode of fracture with the presence of dimples, microcoalescence and quasi-cleavage.

O aço de médio carbono e baixa liga SAE 4340 vem sofrendo diversas modificações e neste processo de desenvolvimento surgiu o aço 300M. O presente trabalho visa avaliar e comparar a microestrutura e a resistência mecânica dos aços SAE 4340 e 300M, submetidos ao processo de soldagem autógena a laser e em seguida a duas formas de tratamento: o revenimento pós-soldagem e a nitretação à plasma. Também é avaliado o efeito combinado dos tratamentos de revenimento e nitretação. Após soldagem, as chapas foram divididas nos lotes: como recebido, soldado, soldado e revenido, soldado e tratado superficialmente por nitretação a plasma e soldado, revenido e tratado superficialmente por nitretação a plasma. A partir desses lotes, foram obtidas amostras para análise microestrutural e produzidos corpos-de-prova para ensaios de tração. Os resultados mostraram que a presença de precipitados confere ao aço 300M maior resistência mecânica em relação ao aço 4340. Após a soldagem a laser, a zona fundida e zona termicamente afetada de ambos os materiais apresentaram fases diferentes das fases presentes no metal base, a zona fundida mostrou-se martensítica em sua maioria, e a zona termicamente afetada apresentou-se multifásica. Devido às dimensões reduzidas do cordão de solda, o comportamento em tração dos corpos-deprova soldados não diferiu significativamente dos corpos-de-prova produzidos com os materiais de base. O tratamento térmico de revenimento pós-soldagem promoveu queda na dureza da zona fundida em ambos os aços. Após a nitretação, os aços 4340 e 300M apresentaram aumento de dureza próximo às superfícies. O aço 4340 apresentou aumento na resistência mecânica sem perda significativa de ductilidade. Quando revenido e nitretado após a soldagem, o aço 4340 apresentou ligeira queda na resistência mecânica. A nitretação do aço 300M, com a temperatura e tempo escolhidos, levou à fragilização do material em ambas as situações (com e sem revenimento), resultando em uma piora significativa das propriedades mecânicas, o que indica que os parâmetros de nitretação para este aço devem ser revistos. / The high-strength low-alloy (HSLA) steel SAE 4340 has been modified over time giving raise to the 300M steel. This study intends to evaluate and compare the microstructure and the mechanical behavior of the steels SAE 4340 and 300M, after laser beam welding in one pass, followed by distinct treatment routes: tempering, plasma nitriding and tempering plus plasma nitriding. After welding, the plates were divided into five sets: as welded, welded and tempered, welded and plasma nitrided, welded and tempered and plasma nitrided. The samples for microstructural analyses and tensile tests were taken from these material conditions. The results revealed that the presence of precipitates allow higher mechanical strenght to the 300M steel compared to 4340 steel. The melted zone showed more fases if compared with base material, fase like martensite, and the heat affected zone presented a multiphase in your matrix. The melted zone in both materials suffered a hardness decreasing after tempering, although no microstructural changes were observed. After nitriding the 4340 and 300M steels showed a surface hardness increase. The 4340 steel showed an increase in tensile strenght without significant ductility loss. When tempered and nitrided after welding, the 4340 steel suffered a drop in its mechanical strenght. The 300M steel suffered an embrittlement after nitriding in both situations (with and without tempering), resulting in unsatisfactory mechanical properties. This indicates that improvements are needed in the plasma nitriding parameters for this steel.

O aço de médio carbono e baixa liga SAE 4340 vem sofrendo diversas modificações e neste processo de desenvolvimento surgiu o aço 300M. O presente trabalho visa avaliar e comparar a microestrutura e a resistência mecânica dos aços SAE 4340 e 300M, submetidos ao processo de soldagem autógena a laser e em seguida a duas formas de tratamento: o revenimento pós-soldagem e a nitretação à plasma. Também é avaliado o efeito combinado dos tratamentos de revenimento e nitretação. Após soldagem, as chapas foram divididas nos lotes: como recebido, soldado, soldado e revenido, soldado e tratado superficialmente por nitretação a plasma e soldado, revenido e tratado superficialmente por nitretação a plasma. A partir desses lotes, foram obtidas amostras para análise microestrutural e produzidos corpos-de-prova para ensaios de tração. Os resultados mostraram que a presença de precipitados confere ao aço 300M maior resistência mecânica em relação ao aço 4340. Após a soldagem a laser, a zona fundida e zona termicamente afetada de ambos os materiais apresentaram fases diferentes das fases presentes no metal base, a zona fundida mostrou-se martensítica em sua maioria, e a zona termicamente afetada apresentou-se multifásica. Devido às dimensões reduzidas do cordão de solda, o comportamento em tração dos corpos-deprova soldados não diferiu significativamente dos corpos-de-prova produzidos com os materiais de base. O tratamento térmico de revenimento pós-soldagem promoveu queda na dureza da zona fundida em ambos os aços. Após a nitretação, os aços 4340 e 300M apresentaram aumento de dureza próximo às superfícies. O aço 4340 apresentou aumento na resistência mecânica sem perda significativa de ductilidade. Quando revenido e nitretado após a soldagem, o aço 4340 apresentou ligeira queda na resistência mecânica. A nitretação do aço 300M, com a temperatura e tempo escolhidos, levou à fragilização do material em ambas as situações (com e sem revenimento), resultando em uma piora significativa das propriedades mecânicas, o que indica que os parâmetros de nitretação para este aço devem ser revistos. / The high-strength low-alloy (HSLA) steel SAE 4340 has been modified over time giving raise to the 300M steel. This study intends to evaluate and compare the microstructure and the mechanical behavior of the steels SAE 4340 and 300M, after laser beam welding in one pass, followed by distinct treatment routes: tempering, plasma nitriding and tempering plus plasma nitriding. After welding, the plates were divided into five sets: as welded, welded and tempered, welded and plasma nitrided, welded and tempered and plasma nitrided. The samples for microstructural analyses and tensile tests were taken from these material conditions. The results revealed that the presence of precipitates allow higher mechanical strenght to the 300M steel compared to 4340 steel. The melted zone showed more fases if compared with base material, fase like martensite, and the heat affected zone presented a multiphase in your matrix. The melted zone in both materials suffered a hardness decreasing after tempering, although no microstructural changes were observed. After nitriding the 4340 and 300M steels showed a surface hardness increase. The 4340 steel showed an increase in tensile strenght without significant ductility loss. When tempered and nitrided after welding, the 4340 steel suffered a drop in its mechanical strenght. The 300M steel suffered an embrittlement after nitriding in both situations (with and without tempering), resulting in unsatisfactory mechanical properties. This indicates that improvements are needed in the plasma nitriding parameters for this steel.

Submitted by Deivid Ferreira Da Silva (deividferreira@yahoo.com.br) on 2018-10-03T04:44:50Z No. of bitstreams: 1 Doutorado Deivid Ferreira da Silva.pdf: 10141229 bytes, checksum: 7567992adf30e9e3b21fc1984e079772 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-10-05T12:48:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_df_dr_guara.pdf: 10141229 bytes, checksum: 7567992adf30e9e3b21fc1984e079772 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-05T12:48:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_df_dr_guara.pdf: 10141229 bytes, checksum: 7567992adf30e9e3b21fc1984e079772 (MD5) Previous issue date: 2018-07-27 / O objetivo deste trabalho é avaliar e comparar a resistência mecânica da união de aços dissimilares, o aço Maraging 300 com o aço 300M-ESR pelos processos de soldagens autógenas a Plasma (Plasma Arc Welding – PAW) e a Laser (Laser Beam Welding – LBW). As juntas foram submetidas à avaliação da resistência mecânica através de ensaios de tração e de dureza Vickers (HV) no cordão de solda e zona termicamente afetada. Foram também realizadas análises químicas e metalográficas das juntas soldadas, correlacionando a microestrutura com as propriedades observadas. Em ambos os processos foram aplicados tratamentos térmicos antes e após as soldagens, com o objetivo de endurecer os materiais e procurando aproximar a dureza de ambos os aços e da zona fundida (ZF) e zona termicamente afetada pelo calor (ZTA). Foram realizados vários testes com tempos e temperaturas para se definir quais eram os melhores tratamentos térmicos adotados para a equalização das propriedades mecânicas. Os tratamentos térmicos aplicados após a solda mostraram-se convenientes para o nivelamento dos valores das durezas, somente exibindo poucas perdas nas ZTAs dos aços Maraging. Com a aplicação destes tratamentos também foi possível notar uma equalização nas resistências à tração, em torno de 1300 MPa e aumentos consideráveis das mesmas, comparado com a mesma condição sem tratamento. As soldas mostraram-se eficientes para a união das chapas, porém, em algumas situações da soldagem a Laser, apresentou pequenas falhas, presença de poros, nos cordões das soldas, com isso contribuindo para a diminuição do limite da resistência à tração. / The objective of this work is to evaluate and compare the mechanical strength of welded joints made of the dissimilar steels such as Maraging 300 steel with 300M-ESR steel by the autogenous Plasma Arc Welding (PAW) and Laser welding process (LBW). The joints were submitted to the mechanical strength evaluation by tensile test and hardness Vickers (HV) at the weld bead and thermally affected zone. Chemical analysis and metallographic analysis of the welded joints were also performed, correlating the microstructure observed with the properties. In both processes, heat treatments were applied before and after welding, with the objective of at harden the materials and seeking to approximate the hardness of both steels and the fusion zone and heat affected zone. Several tests were carried using different times and temperatures to determine which ones were the best heat treatments to be adopted aiming the equalization of mechanical properties. The heat treatments applied after welding proved to be convenient for the leveling of the hardness values, only showing few losses in the HAZs of the Maraging steels. Applying of these treatments, it was also possible to note the equalization of tensile strengths, around 1300 MPa and considerable increases of the same, compared to the same condition without treatment. The welds showed to be efficient for the joining of the plates, however, in some situations the Laser welding presented small flaws, such as presence of pores, in the weld beads, causing to the reduction of the tensile strength limit.