O desenvolvimento dos veículos atuais vem sendo impulsionado pela necessidade de redução de massa associada com o aumento da segurança para os passageiros. Na procura de novos materiais e processos para atender estas exigências, os aços bifásicos ferrítico-martensíticos ou DP vêm se destacando entre os aços avançados de alta resistência (AHSS), por apresentar elevada resistência mecânica e boa ductilidade. Da mesma forma, a soldagem a laser vem se mostrando promissora para junção desta classe de materiais. Este processo permite unir os aços DP com boa qualidade metalúrgica sem significativas distorções dimensionais. Embora os aços DP apresentem boa soldabilidade, um amolecimento localizado na zona afetada pelo calor (ZAC) também é observado, especialmente no aço DP1000, que apresenta elevada fração de martensita. Desta forma, esta Tese propõe a soldagem a laser do aço DP1000 de espessura 1,80 mm, seguida de uma sistemática caracterização microestrutural, visando a produção de juntas soldadas suficientemente resistentes. Para isto, foram produzidos cordões numa chapa de aço DP1000, variando a potência nominal de soldagem entre 0,4 e 2,0 kW e a velocidade de soldagem entre 20 e 150 mm/s. A caracterização microestrutural foi conduzida com o auxílio das técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). As juntas soldadas mais representativas foram submetidas a ensaios de dureza Vickers e tração uniaxial. Os resultados mostram que é possível produzir juntas soldadas resistentes no aço DP1000. Todavia, é fundamental que a combinação de parâmetros gere soldas com penetração total e mínima largura de ZAC, limitando a quantidade de amolecimento da martensita prévia e a fração volumétrica de austenita retida. Na presente Tese, os melhores resultados foram obtidos para uma potência de 2,0 kW e velocidade de 150 mm/s. / The development of modern vehicles has been driven by the need of mass reduction associated with the increase of the safety of passengers. In the search for new materials and processes to meet these requirements, ferritic-martensitic dual-phase (DP) steels are potential candidates among advanced high-strength steels (AHSS), because of their high mechanical strength and good ductility. In that sense, laser beam welding has been shown promising for joining this class of materials. This process allows joining DP steels with good metallurgical quality without large dimensional distortions. Although DP steels show good weldability, a localized softening in the heat affected zone (HAZ) is also observed, especially in DP1000 steel which contains large amounts of martensite. Thus, laser beam welding has been performed in DP1000 steel with thickness of 1.80 mm, followed by a systematic microstructural characterization, aiming at the production of resistant welded joints. For this, bead-on-plate welds were carried out in DP1000 steel, varying the welding power between 0.4 and 2.0 kW and the welding speed between 20 and 150 mm/s. The microstructural characterization was conducted with the aid of light optical microscopy (LOM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and electron backscattered diffraction (EBSD). The most representative welded joints were tested for Vickers hardness and uniaxial tensile test. Results show that it is possible to produce sound and resistant welded joints in DP1000 steel. However, it is critical that the combination of parameters allows the obtainment of welds with full penetration and minimum HAZ width, limiting the amount of softening of prior martensite and the volume fraction of retained austenite. In the present Thesis, this was achieved using a power of 2.0 kW and a welding speed of 150 mm/s.

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 desenvolvimento dos veículos atuais vem sendo impulsionado pela necessidade de redução de massa associada com o aumento da segurança para os passageiros. Na procura de novos materiais e processos para atender estas exigências, os aços bifásicos ferrítico-martensíticos ou DP vêm se destacando entre os aços avançados de alta resistência (AHSS), por apresentar elevada resistência mecânica e boa ductilidade. Da mesma forma, a soldagem a laser vem se mostrando promissora para junção desta classe de materiais. Este processo permite unir os aços DP com boa qualidade metalúrgica sem significativas distorções dimensionais. Embora os aços DP apresentem boa soldabilidade, um amolecimento localizado na zona afetada pelo calor (ZAC) também é observado, especialmente no aço DP1000, que apresenta elevada fração de martensita. Desta forma, esta Tese propõe a soldagem a laser do aço DP1000 de espessura 1,80 mm, seguida de uma sistemática caracterização microestrutural, visando a produção de juntas soldadas suficientemente resistentes. Para isto, foram produzidos cordões numa chapa de aço DP1000, variando a potência nominal de soldagem entre 0,4 e 2,0 kW e a velocidade de soldagem entre 20 e 150 mm/s. A caracterização microestrutural foi conduzida com o auxílio das técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). As juntas soldadas mais representativas foram submetidas a ensaios de dureza Vickers e tração uniaxial. Os resultados mostram que é possível produzir juntas soldadas resistentes no aço DP1000. Todavia, é fundamental que a combinação de parâmetros gere soldas com penetração total e mínima largura de ZAC, limitando a quantidade de amolecimento da martensita prévia e a fração volumétrica de austenita retida. Na presente Tese, os melhores resultados foram obtidos para uma potência de 2,0 kW e velocidade de 150 mm/s. / The development of modern vehicles has been driven by the need of mass reduction associated with the increase of the safety of passengers. In the search for new materials and processes to meet these requirements, ferritic-martensitic dual-phase (DP) steels are potential candidates among advanced high-strength steels (AHSS), because of their high mechanical strength and good ductility. In that sense, laser beam welding has been shown promising for joining this class of materials. This process allows joining DP steels with good metallurgical quality without large dimensional distortions. Although DP steels show good weldability, a localized softening in the heat affected zone (HAZ) is also observed, especially in DP1000 steel which contains large amounts of martensite. Thus, laser beam welding has been performed in DP1000 steel with thickness of 1.80 mm, followed by a systematic microstructural characterization, aiming at the production of resistant welded joints. For this, bead-on-plate welds were carried out in DP1000 steel, varying the welding power between 0.4 and 2.0 kW and the welding speed between 20 and 150 mm/s. The microstructural characterization was conducted with the aid of light optical microscopy (LOM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and electron backscattered diffraction (EBSD). The most representative welded joints were tested for Vickers hardness and uniaxial tensile test. Results show that it is possible to produce sound and resistant welded joints in DP1000 steel. However, it is critical that the combination of parameters allows the obtainment of welds with full penetration and minimum HAZ width, limiting the amount of softening of prior martensite and the volume fraction of retained austenite. In the present Thesis, this was achieved using a power of 2.0 kW and a welding speed of 150 mm/s.

Os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) são amplamente empregados nas indústrias automotiva, petrolífera e naval por apresentarem boas propriedades mecânicas e boa soldabilidade. A seleção do processo de soldagem utilizado para a fabricação de componentes depende de vários fatores, entre eles a qualidade do cordão de solda e a capacidade de produção, ambas obtidas ao se utilizar a soldagem a laser, processo que vem sendo cada vez mais utilizado nas indústrias. As propriedades dos cordões de solda são afetadas pelo processo de soldagem e pelos parâmetros do processo, e o conhecimento do desempenho mecânico do cordão de solda é essencial para garantir a confiabilidade da união soldada. A caracterização mecânica de cordões de solda é complexa devido aos diversos fatores que podem afetá-lo, como as alterações metalúrgicas, diferentes propriedades mecânicas nas regiões do cordão de solda, presença de descontinuidades, tensão residual e complexo estado de tensão devido à geometria da junta. O presente trabalho obteve uniões entre chapas de aço ARBL pelo processo a laser em duas condições diferentes: com alto aporte térmico e baixo aporte térmico. A utilização de diferentes aportes térmicos gerou cordões de solda com microestruturas distintas, e avaliou-se, deste modo, o comportamento mecânico associando-o à microestrutura gerada. Para a avaliação da microestrutura utilizou-se da microscopia óptica e eletrônica de varredura, e para a caracterização mecânica empregou-se a aferição da dureza, ensaio de tração, ensaio de tenacidade à fratura, avaliada pelo CTOD, e ensaio de propagação da trinca por fadiga. Devido às alterações metalúrgicas causadas pelos diferentes aportes térmicos verificou-se diferente comportamento mecânico entre os cordões de solda em função da microestrutura obtida. / High-strength low-alloy steels (HSLA) are widely used in the automotive and oil industries due to their good mechanical properties and good weldability. The selection of the welding process used to manufacture components depends on several factors, including the quality of the weld bead and the production capacity, both obtained when using laser welding, a process, which is being increasingly used in the industries. The weld beads properties are affected by the welding process and by its parameters, and the knowledge of the weld bead mechanical performance is essential to ensure the reliability of the welded joint. The weld beads mechanical characterization is complex due to various factors that may affect it, such as metallurgical changes, different mechanical properties in the regions of the weld bead, presence of discontinuities, residual stress and complex state of tension due to the geometry of the joint. The present work obtained the joining of HSLA steel sheets by laser process in two different conditions, with high heat input and low heat input. The use of different heat inputs produced weld beads with different microstructures; therefore, the welded joints were evaluated according to their mechanical behavior, relating it with the microstructural generated. For the microstructure evaluation, optical microscopy and scanning electron microscopy were used, and for the mechanical characterization hardness determination, tensile test, fracture toughness test (evaluated by CTOD) and fatigue crack propagation were performed. Due to the metallurgical changes caused by the different heat inputs, a different mechanical behavior was observed between the weld beads as a function of the microstructure obtained.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da soldagem TIG (\"tungsten inert gas\") e compará-la com soldagem a laser, em hastes cilíndricas e supra-estruturas implantosuportadas, confeccionadas em titânio comercialmente puro (Ti cp) por meio dos ensaios de resistência mecânica (tração e flexão) e desajuste marginal, respectivamente. Foram confeccionados noventa corpos-de-prova em titânio cp, sendo sessenta, na forma de hastes cilíndricas, obtidas por fundição de hastes de latão, e trinta na forma de supra-estruturas implanto-suportadas, obtidas por modelo de gesso com quatro análogos de implantes Microunit (Conexão), com dez repetições para cada grupo (controle, solda TIG, solda a Laser). Para a obtenção dos corpos-de-prova, foi realizada inclusão em revestimento Rematitan Plus, de acordo com as instruções fabricante. Os anéis foram submetidos aos ciclos térmicos e posicionados na máquina de fundição (Rematitan), sob arco voltaico, vácuo e atmosfera de argônio, com injeção de titânio sob vácuo-pressão. Após resfriamento, as fundições foram desincluídas e jateadas com óxido de alumínio. Os corpos-de-prova obtidos em forma de hastes cilíndricas foram distribuídos aleatoriamente, em três grupos, para ambos os ensaios, resistência à tração e flexão: grupo controle (sem solda), solda TIG e solda a Laser. As trinta supra-estruturas foram divididas aleatoriamente em três grupos: I- controle - monobloco; II-B- pós-soldagem TIG e III-B- pós-soldagem a Laser; os grupos II-A e III-A, foram constituídos dos espécimes antes do processo de soldagem: II-A- pré-soldagem TIG e III-A- pré-soldagem a Laser. Os dados obtidos para o Ensaio de Tração (MPa) foram analisados estatisticamente pelos testes ANOVA e Tukey (&alpha;= 0,05). O teste complementar de Tukey (p = 0,05) evidenciou que houve diferença entre o grupo controle (605,84 ± 19,83) e os métodos de soldagem TIG (514,90 ± 37,76) e Laser (515,85 ± 62,07). Para o Ensaio de Flexão (MPa), o teste não-paramétrico de Kruskal-Wallis mostrou que não houve diferença estatisticamente significante entre os processos de soldagem TIG (1559,66) e Laser (1621,64), contudo a diferença foi significante entre estes grupos e o controle (1908,75). Para análise dos resultados do desajuste marginal (&mu;m) das supra-estruturas implanto-suportadas, o teste nãoparamétrico de Kruskal-Wallis revelou que não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos pós-soldagem TIG (250) e pós-soldagem Laser (241), entretanto, o grupo controle (770) apresentou o maior desajuste. Pelos resultados obtidos e dentro das limitações deste estudo, pode-se afirmar que a soldagem a TIG propicia a obtenção de resultados similares à soldagem a Laser. / The aim of this study was to evaluate the effect of TIG welding (tungsten inert gas) and compare it with Laser welding, of the cylindrical rods and implant-supported frameworks, obtained by in commercially pure titanium (cp) through the mechanical resistance (tensile and flexural strength) and misfit marginal, respectively. Ninety specimens have been fabricated titanium cp, and sixty, cylindrical rods, obtained by casting of the brass rods, and thirty implant-supported frameworks, obtained by plaster die with four similar - Microunit implants (Connection), with ten repetitions for each group (control, TIG welding, laser welding). The specimens were invested in Rematitan Plus, according to the manufacturer instructions. The rings were subjected to thermal cycling and positioned in the machine of casting (Rematitan) under voltaic arc, vacuum and atmosphere of argon, with injection of titanium vacuumpressure. After cooling, were manually and airbone-particle abraded with aluminum oxide. The specimes cylindrical rods were randomly distributed in three groups, for tests, tensile and flexural strength: the control group (without welding), TIG welding and soldering laser. The above thirty-structures were randomly divided into three groups: I- one-piece-cast (control)-, II-B-after-TIG welding and III-B-after-Laser welding, the Group II-A, III-A, consisted of specimens before the process of welding: II-A-before-TIG welding and III-A before-Laser welding. The results for the test Traction were submitted to variance analysis ANOVA (p < 0.05) being observed difference between groups. The supplementary Tukey test (p = 0.05) showed that there was a difference between the control group (605.84 ± 19.83) and the methods of welding TIG (514.90 ± 37.76) and laser (515.85 ± 62.07). To test the Flexion nonparametric test Kruskal-Wallis showed that there was no statistically significant difference between the processes of TIG welding (1559.66) and Laser (1621.64), but the difference was significant between these groups and control (1908.75). For analysis of the results of marginal misfit implant-supported frameworks, the non-parametric Kruskal-Wallis test revealed that there was no statistically significant difference between groups after-TIG welding (250) and after- Laser welding (241), however, the control group (770) showed the largest misfit. With these and the limitations of this study TIG welding in may be to Laser welding.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da soldagem TIG (\"tungsten inert gas\") e compará-la com soldagem a laser, em hastes cilíndricas e supra-estruturas implantosuportadas, confeccionadas em titânio comercialmente puro (Ti cp) por meio dos ensaios de resistência mecânica (tração e flexão) e desajuste marginal, respectivamente. Foram confeccionados noventa corpos-de-prova em titânio cp, sendo sessenta, na forma de hastes cilíndricas, obtidas por fundição de hastes de latão, e trinta na forma de supra-estruturas implanto-suportadas, obtidas por modelo de gesso com quatro análogos de implantes Microunit (Conexão), com dez repetições para cada grupo (controle, solda TIG, solda a Laser). Para a obtenção dos corpos-de-prova, foi realizada inclusão em revestimento Rematitan Plus, de acordo com as instruções fabricante. Os anéis foram submetidos aos ciclos térmicos e posicionados na máquina de fundição (Rematitan), sob arco voltaico, vácuo e atmosfera de argônio, com injeção de titânio sob vácuo-pressão. Após resfriamento, as fundições foram desincluídas e jateadas com óxido de alumínio. Os corpos-de-prova obtidos em forma de hastes cilíndricas foram distribuídos aleatoriamente, em três grupos, para ambos os ensaios, resistência à tração e flexão: grupo controle (sem solda), solda TIG e solda a Laser. As trinta supra-estruturas foram divididas aleatoriamente em três grupos: I- controle - monobloco; II-B- pós-soldagem TIG e III-B- pós-soldagem a Laser; os grupos II-A e III-A, foram constituídos dos espécimes antes do processo de soldagem: II-A- pré-soldagem TIG e III-A- pré-soldagem a Laser. Os dados obtidos para o Ensaio de Tração (MPa) foram analisados estatisticamente pelos testes ANOVA e Tukey (&alpha;= 0,05). O teste complementar de Tukey (p = 0,05) evidenciou que houve diferença entre o grupo controle (605,84 ± 19,83) e os métodos de soldagem TIG (514,90 ± 37,76) e Laser (515,85 ± 62,07). Para o Ensaio de Flexão (MPa), o teste não-paramétrico de Kruskal-Wallis mostrou que não houve diferença estatisticamente significante entre os processos de soldagem TIG (1559,66) e Laser (1621,64), contudo a diferença foi significante entre estes grupos e o controle (1908,75). Para análise dos resultados do desajuste marginal (&mu;m) das supra-estruturas implanto-suportadas, o teste nãoparamétrico de Kruskal-Wallis revelou que não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos pós-soldagem TIG (250) e pós-soldagem Laser (241), entretanto, o grupo controle (770) apresentou o maior desajuste. Pelos resultados obtidos e dentro das limitações deste estudo, pode-se afirmar que a soldagem a TIG propicia a obtenção de resultados similares à soldagem a Laser. / The aim of this study was to evaluate the effect of TIG welding (tungsten inert gas) and compare it with Laser welding, of the cylindrical rods and implant-supported frameworks, obtained by in commercially pure titanium (cp) through the mechanical resistance (tensile and flexural strength) and misfit marginal, respectively. Ninety specimens have been fabricated titanium cp, and sixty, cylindrical rods, obtained by casting of the brass rods, and thirty implant-supported frameworks, obtained by plaster die with four similar - Microunit implants (Connection), with ten repetitions for each group (control, TIG welding, laser welding). The specimens were invested in Rematitan Plus, according to the manufacturer instructions. The rings were subjected to thermal cycling and positioned in the machine of casting (Rematitan) under voltaic arc, vacuum and atmosphere of argon, with injection of titanium vacuumpressure. After cooling, were manually and airbone-particle abraded with aluminum oxide. The specimes cylindrical rods were randomly distributed in three groups, for tests, tensile and flexural strength: the control group (without welding), TIG welding and soldering laser. The above thirty-structures were randomly divided into three groups: I- one-piece-cast (control)-, II-B-after-TIG welding and III-B-after-Laser welding, the Group II-A, III-A, consisted of specimens before the process of welding: II-A-before-TIG welding and III-A before-Laser welding. The results for the test Traction were submitted to variance analysis ANOVA (p < 0.05) being observed difference between groups. The supplementary Tukey test (p = 0.05) showed that there was a difference between the control group (605.84 ± 19.83) and the methods of welding TIG (514.90 ± 37.76) and laser (515.85 ± 62.07). To test the Flexion nonparametric test Kruskal-Wallis showed that there was no statistically significant difference between the processes of TIG welding (1559.66) and Laser (1621.64), but the difference was significant between these groups and control (1908.75). For analysis of the results of marginal misfit implant-supported frameworks, the non-parametric Kruskal-Wallis test revealed that there was no statistically significant difference between groups after-TIG welding (250) and after- Laser welding (241), however, the control group (770) showed the largest misfit. With these and the limitations of this study TIG welding in may be to Laser welding.