Estudos anteriores mostraram que a soldagem de aço USI-SAC-50 com adição de pó metálico pode promover o aparecimento de microfases que interferem nas propriedades mecânicas. Este trabalho, teve o objetivo de estudar os efeitos de variações nos consumíveis, aporte de calor e do tratamento térmico pós-soldagem na diminuição ou eliminação das microfases. Chapas de aço USI-SAC-50 foram soldadas por arco submerso com adição de pó metálico utilizando-se fluxos de soldagem BX-200 e OK-1071,arames de soldagem EM-12K e EB-2 e aportes de calor de 4,8 kJ/mm e 3,6 kJ/mm. Tensão e corrente foram mantidas em 34 V e 600 A, respectivamente. Após a soldagem, metade das chapas foi submetida a um tratamento térmico de alívio de tensões a 580ºC por 1 h. Foram realizados ensaios mecânicos de dureza, tração a -10ºC e CTOD a -10ºC, assim como foram realizadas metalografias preto e branco e coloridas para identificação e quantificação de fases. As composições químicas obtidas nos cordões de solda foram adequadas para que a quantidade de ferrita acicular presente assegurasse as boas propriedades mecânicas. As mudanças na composição química, em relação à trabalhos anteriores, ocasionadas pela variação dos fluxo e as variações nos aportes de calor promoveram uma sensível diminuição na quantidade de microfase para faixa de 2,5 a 10%. Entre os cordões ensaiados para avaliação de CTOD aquele com maior teor de austenita retida apresentou um CTOD menor, mostrando a influência dessa fase sobre a tenacidade. Também o tratamento térmico de alívio de tensões contribuiu para a diminuição da quantidade de microfase para a faixa de 0 a 1,5%, sendo que a microfase restante apresentou uma forma esferoidal. / Previous studies showed that the welding of steel USI-SAC-50 with addition of metal powder can promote the appearing of one phase that interfere in the mechanical properties. This work had the objective of studying the effects of variations in the consumable ones, contribution of heat input and of the thermal treatment in the decrease or elimination of this phase. Plates of steel USI-SAC-50 were welded by submerged are weld with addition of metal powder being used welding fluxes BX-200 and OK-1071, welding wires EM-12K and EB-2 and heat inputs of 4,8 kJ/mm and 3,6 kJ/mm. Tension and current were maintained in 34 V and 600 A, respectively. After the welding, half of the plates was submitted to a thermal treatment of relief of tensions to 580ºC for 1 h. Mechanical tests of hardness, traction to -10ºC and CTOD to -10ºC were carried out, as well as black and white and colored metalographies were carried out for identification and quantification of phases. The chemical compositions obtained in the weld beads they were appropriate so that the amount of acicular ferrite present assured the good mechanical properties. The changes in the chemical composition, in relation to previous works, caused by the variation of the fluxes and the variations in the heat inputs they promoted a sensitive decrease in the amount of microphase for strip from 2,5 to 10%. The thermal treatment of relief of tensions also contributed to the decrease of the amount of microphase for the strip from 0 to 1,5%, and the remaining microphase presented a spherical shape.

Aços inoxidáveis austeníticos são indicados para aplicações a baixas temperaturas por praticamente não apresentarem temperatura de transição dúctil/frágil. Quando estes aços são soldados há a formação de ferrita na zona fundida que, dependendo da morfologia e da quantidade, pode induzir uma temperatura de transição dúctil/frágil. Este trabalho busca estudar as propriedades mecânicas e microestruturais a baixas temperaturas (-100°C) na zona fundida do cordão de solda. Chapas de aço inoxidável AISI 304 com 25,4 mm de espessura foram soldadas pelo processo de soldagem a arco submerso, empregando-se um arame ER 308L, e dois tipos de fluxos distintos: um neutro e um auto-compensante em cromo. Os procedimentos de soldagem foram realizados utilizando-se corrente contínua em polaridade reversa e corrente alternada de onda quadrada. Esta apresentou melhores resultados de tenacidade que a soldagem em corrente contínua para os dois fluxos estudados. Os corpos de prova soldados com fluxo neutro apresentaram maior tenacidade que os soldados com fluxo autocompensante em cromo, comparando-se o mesmo tipo de corrente na soldagem. / Austenitic stainless steels are recommended for low temperature applications due to a very low ductile/brittle transition. When this stainless steel type is welded, there is formation of delta ferrite in the fusion zone which, depending on its morphology and distribution may increase ductile/brittle temperature transition to higher values compared with base metal. This work aims at studying the mechanical properties and microstructure at low temperatures (-100°C) on the weld bead fusion zone using AISI 304 plates 1 inch thick which were welded with submerged arc welding process using ER308L and two different fluxes types: a neutral and a chromium auto-compensating one. The welding procedures were made using reverse polarity continuous current and square wave alternate current. The latter presented better toughness results than the continuous current for both fluxes types. The neutral flux led to greater toughness than the chromium auto-compensating flux, comparing the same current type output.

Submerged Arc Welding (SAW) for fillet joints is one of the major applications in the shipbuilding industry. Due to the requirement for the weld size, a sufficient amount of metal must be deposited. In conventional SAW process, the heat input is proportional to the amount of metal melted and is thus determined by the required weld size. To meet this requirement, an excessive amount of heat is applied causing large distortions on the welded structures whose follow-up straightening is highly costly. In order to reduce the needed heat input, Double-Electrode (DE) technology has been practiced creating the Double-Electrode SAW (DE-SAW) method for fillet joints. The reduction in the heat input, however, also reduces the penetration capability of the process, and the ability to produce required weld beads has to be compromised. To eliminate the unwanted side effect after using DE-SAW, a root opening between the panel and the tee has been proposed in this dissertation to form a modified fillet joint design. Experimental results verified that the use of root opening improves the ability of DE-SAW to produce the required weld beads at reduced heat input and penetration capability. Unfortunately, the use of root opening decreases the stability of the process significantly. To control the heat input at a minimally necessary level that guarantees the weld size and meanwhile the process stability, a feedback is needed to control the currents at their desired levels. To this end, the fillet DE-SAW process is modeled and a multivariable predictive control algorithm is developed based on the process model. Major parameters including the root opening size, travel speed and heat input level have been selected/optimized/minimized to produce required fillet weld beads with a minimized heat input based on qualitative and quantitative analyses. At the end of this dissertation, a series of experiments validated the feasibility and repeatability of the predictive control based DE-SAW process for fillet joints with root opening.

Aços inoxidáveis austeníticos são indicados para aplicações a baixas temperaturas por praticamente não apresentarem temperatura de transição dúctil/frágil. Quando estes aços são soldados há a formação de ferrita na zona fundida que, dependendo da morfologia e da quantidade, pode induzir uma temperatura de transição dúctil/frágil. Este trabalho busca estudar as propriedades mecânicas e microestruturais a baixas temperaturas (-100°C) na zona fundida do cordão de solda. Chapas de aço inoxidável AISI 304 com 25,4 mm de espessura foram soldadas pelo processo de soldagem a arco submerso, empregando-se um arame ER 308L, e dois tipos de fluxos distintos: um neutro e um auto-compensante em cromo. Os procedimentos de soldagem foram realizados utilizando-se corrente contínua em polaridade reversa e corrente alternada de onda quadrada. Esta apresentou melhores resultados de tenacidade que a soldagem em corrente contínua para os dois fluxos estudados. Os corpos de prova soldados com fluxo neutro apresentaram maior tenacidade que os soldados com fluxo autocompensante em cromo, comparando-se o mesmo tipo de corrente na soldagem. / Austenitic stainless steels are recommended for low temperature applications due to a very low ductile/brittle transition. When this stainless steel type is welded, there is formation of delta ferrite in the fusion zone which, depending on its morphology and distribution may increase ductile/brittle temperature transition to higher values compared with base metal. This work aims at studying the mechanical properties and microstructure at low temperatures (-100°C) on the weld bead fusion zone using AISI 304 plates 1 inch thick which were welded with submerged arc welding process using ER308L and two different fluxes types: a neutral and a chromium auto-compensating one. The welding procedures were made using reverse polarity continuous current and square wave alternate current. The latter presented better toughness results than the continuous current for both fluxes types. The neutral flux led to greater toughness than the chromium auto-compensating flux, comparing the same current type output.

This research is aimed at understanding the effect of thermal cycles on the metallurgical and microstructural characteristics of the heat affected zone of a multi-pass pipeline weld. Continuous Cooling Transformation (CCT) diagrams of the pipeline steel grades studied (X65, X70 and X100) were generated using a thermo mechanical simulator (Gleeble 3500) and 10 mm diameter by 100 mm length samples. The volume change during phase transformation was studied by a dilatometer, this is to understand the thermodynamics and kinetics of phase formation when subjected to such varying cooling rates. Samples were heated rapidly at a rate of 400°C/s and the cooling rates were varied between t8/5 of 5.34°C/s to 1000°C/s. The transformation lines were identified using the dilatometric data, metallographic analysis and the micro hardness of the heat treated samples. Two welding processes, submerged arc welding (SAW) and tandem Metal Inert Gas (MIG) Welding, with vastly different heat inputs were studied. An API-5L grades X65, X70 and X100 pipeline steels with a narrow groove bevel were experimented with both welding processes. The welding thermal cycles during multi-pass welding were recorded using thermocouples. The microstructural characteristics and metallurgical phase formation was studied and correlated with the fracture toughness behaviour as determined through the Crack Tip Opening Displacement (CTOD) tests on the welded specimens. It was observed that SAW process is more susceptible to generate undesirable martensite-austenite (M-A) phase which induce formation of localised brittle zones (LBZ) which can adversely affect the CTOD performance. Superimposition of the multiple thermal cycles, measured in-situ from the different welding processes on the derived CCTs, helped in understanding the mechanism of formation of localised brittle zones. Charpy impact samples were machined from the two X65 and X70 grades, for use in thermal simulation experiments using thermo mechanical simulator (Gleeble). The real thermal cycles recorded from the HAZ of the SAW were used for the thermal simulations, in terms of heating and cooling rates. This is to reproduce the microstructures of the welds HAZ in bulk on a charpy impact sample which was used for impact toughness testing, hardness and metallurgical characterisation. The three materials used were showing different response in terms of the applied thermal cycles and the corresponding toughness behaviours. The X65 (a) i.e. the seamless pipe was showing a complete loss of toughness when subjected to the single, double and triple thermal cycles, while the X65 (b), which is a TMCP material was showing excellent toughness in most cases when subjected to the same thermal cycles at different test temperatures. The X70 TMCP as well was showing a loss of toughness as compared to the X65 (b). From the continuous cooling transformation diagrams and the thermally simulated samples results it could be established that different materials subjected to similar thermal cycle can produce different metallurgical phases depending on the composition, processing route and the starting microstructure.

Este trabalho tem por objetivo simular a zona de grãos grosseiros da ZAC através da simulação computacional em software de elementos finitos e submeter amostras de um aço microligado API 5L X100M a ciclagens térmicas na Gleeble para representar a região de estudo e, dessa forma, caracterizar e comparar o comportamento mecânico e microestrutural do material frente a diferentes aportes térmicos. Foram realizadas simulações de soldagem por arco submerso (SAW) em software computacional de elementos finitos para os aportes térmicos 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5 e 5.0 kJ/mm e obtidos os ciclos térmicos de um local correspondente à zona de grãos grosseiros da zona afetada pelo calor (ZAC). Em seguida, o ciclo obtido para cada aporte simulado foi utilizado como fonte para a simulação térmica na Gleeble de amostras do metal de base de um tubo produzido para a norma API 5L grau X100M. Em seguida, foram realizados ensaios de microdureza nos corpos de prova após simulações térmicas na Gleeble e no material de base como recebido, para efeitos de comparação dos resultados. Para cada aporte de calor simulado, um corpo de prova foi destinado para avaliação de microdureza e posterior análise microestrutural. As amostras remanescentes foram submetidas a ensaio de impacto charpy em temperatura de 0°C para as amostras de aporte de calor 2.5, 3.0, 4.0 e 4.5 kJ/mm e, para os demais aportes térmicos foi feito levantamento de curva de transição entre as temperaturas de -60 a 24°C. Os resultados obtidos demonstraram que existe uma correlação entre tenacidade, aporte de calor e morfologia do constituinte MA gerado na região de estudo, de maneira que foram obtidos menores valores de energia absorvida conforme maior o aporte de calor simulado. Também, nessas condições foi observado que o constituinte MA apresentou uma maior tendência ao formato globular que ao alongado. / The objective of this study is to simulate the coarse grain from the heat affected zone (CGHAZ) through computer simulation in finite element software and to submit samples of an API 5L X100M micro alloyed steel to thermal cycling in Gleeble to replicate this region and thus characterize and compare the mechanical and microstructural behavior of the material face to different heat inputs. Submerged Arc Welding (SAW) simulations were performed in finite elements software for heat inputs of 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5 and 5.0 kJ/mm. Afterwards, the thermal cycle curve obtained for each simulated heat input was used as the source for the thermal simulation in Gleeble of samples taken from the base metal of a pipe produced for API 5L standard and X100M grade. Subsequently, microhardness tests were performed in the Gleeble simulated samples and in as received material for the purpose of comparing the results. For each heat input simulated, one test specimen was used for microhardness and microstructural analysis. The remaining samples were subjected to a charpy V notch impact test at the temperature of 0°C for the 2.5, 3.0, 4.0 e 4.5 kJ/mm heat inputs and a transition curve was plotted between -60 up to 24°C for heat inputs 2.0, 3.5 and 5.0 kJ/mm. The obtained results demonstrates that there is a correlation between toughness, heat input and the MA constituent morphology, in a way that lower values of absorbed energy were obtained as the simulated heat input increased. In this condition, it was also observed that the MA constituent showed a greater tendency to become more globular than elongated.

A utilização do eletrodo tubular no processo de soldagem a arco submerso leva a um aumento na produtividade com um custo relativamente baixo, pois não requer investimentos complementares em equipamentos. A mudança do eletrodo sólido para o tubular acarreta variações microestruturais no metal de solda que influenciam as propriedades mecânicas, tais como dureza, tração e tenacidade ao impacto. Este trabalho tem como objetivo principal estudar a tenacidade à fratura dinâmica do metal de solda, mostrando que o uso do eletrodo tubular diminui a propagação de trincas ao impacto, além de melhorar as propriedades de dureza e tração. Para a confecção da junta soldada foi utilizado o aço ASTM-A516 com espessura de 37,5 mm; para o metal de solda, o eletrodo sólido AWS EM12K, com diâmetro de 4,0 mm, e fluxo AWS F6A4 e o eletrodo tubular AWS E71T-5, com diâmetro de 4,0 mm, fabricado em caráter experimental, untamente com os fluxos AWS F6A4 e AWS F7A8 (Fluxo Neutro). Os ensaios de impacto, dureza e tração foram realizados em corpos de prova com e sem alívio de tensão, e o ensaio Charpy instrumentado em corpos de prova entalhados e em corpos de prova entalhados e com trinca por fadiga, nas temperaturas de 25, 200, 400 e 600OC. O metal de solda utilizando eletrodo sólido foi o que mostrou menor percentual de ferrita acicular (54%), enquanto que o utilizando eletrodo tubular e fluxo AWS F6A4 foi o que mostrou maior percentual de ferrita acicular (89%). Os ensaios de dureza mostraram uma influência do microconstituinte ferrita acicular: maior dureza para o maior percentual de ferrita acicular. Os limites de resistência e de escoamento também sofreram o efeito deste microconstituinte, apresentando maiores valores quando os percentuais de ferrita acicular foram maiores. Para a análise da tenacidade para o início de propagação da trinca foram utilizados os métodos da variação da taxa da flexibilidade elástica, o método da energia da carga máxima revisada e o método da energia da carga máxima. Foram calculados os valores de JId e de KJd (K derivado de J). Os únicos valores validados, de acordo com a norma, foram os de JId calculados pelo método da variação da taxa da flexibilidade elástica. Os resultados encontrados, utilizando este método, mostraram, à 600OC, a influência da ferrita acicular, sendo que o metal de solda com maior percentual deste microconstituinte forneceu maior valor de tenacidade. Os valores de JId utilizando o método da variação da taxa da flexibilidade elástica para os corpos de prova com trinca por fadiga ficaram próximos aos resultados encontrados quando o ensaio foi realizado em corpos de prova somente entalhados. Os resultados mostraram que a substituição do eletrodo sólido pelo tubular levou à maior tenacidade e a propriedades mecânicas superiores. / The cored wire application in the submerged arc welding process leads to a increase productivity with relative low cost, because it doesn’t require complementary investments in equipments. Changing from solid to cored wire promotes microstructural modification in the weld metal that enhances mechanical properties, such as hardness, stretching and impact toughness. The principal aim of this work is to study the dynamic fracture toughness of the weld metal. The use of cored wire reduces the impact crack propagation, as well as hardness and strength properties. The welded plate was composed of ASTM-A516 steel with 37.5 mm thickness and for making the weld metal was utilized AWS EM12K wire, with 4.0 mm diameter, and AWS F6A4 flux, and AWS E71T-5 cored wire, with 4.0 mm diameter, making in experimental mode, with AWS F6A4 and AWS F7A8 (Neutral Flux) fluxes. Impact, hardness and tensile tests were carried out in specimens with and without stress relief. The instrumented Charpy tests were carried out at notch and notch plus fatigue crack specimens, at 25, 200, 400 and 600OC temperatures. The solid wire weld metal produced 53.9% of acicular ferrite, while the cored wire weld metal and AWS F6A4 flux produced 88.8% of acicular ferrite. The hardness values were influenced by acicular ferrite and showed higher hardness for acicular ferrite higher values. Tensile strength and yield stress data suffered the same effect of this micro constituent also, they had bigger amount when the acicular ferrite percentiles were bigger. For toughness analysis to crack propagation start were utilized the compliance changing rate method, the energy revised method, and the maximum load energy method. JId and KJd (K derived of J) values were calculated according to the standards. The results met for this method had acicular ferrite influence at 600OC, where the weld metal with the biggest micro constituent had bigger toughness value. The JId values utilized the compliance changing rate method for the precracked specimen got values near to the notched specimen. The change solid wire by the cored wire had better toughness, and it gets better the other mechanical properties.

A utilização do eletrodo tubular no processo de soldagem a arco submerso leva a um aumento na produtividade com um custo relativamente baixo, pois não requer investimentos complementares em equipamentos. A mudança do eletrodo sólido para o tubular acarreta variações microestruturais no metal de solda que influenciam as propriedades mecânicas, tais como dureza, tração e tenacidade ao impacto. Este trabalho tem como objetivo principal estudar a tenacidade à fratura dinâmica do metal de solda, mostrando que o uso do eletrodo tubular diminui a propagação de trincas ao impacto, além de melhorar as propriedades de dureza e tração. Para a confecção da junta soldada foi utilizado o aço ASTM-A516 com espessura de 37,5 mm; para o metal de solda, o eletrodo sólido AWS EM12K, com diâmetro de 4,0 mm, e fluxo AWS F6A4 e o eletrodo tubular AWS E71T-5, com diâmetro de 4,0 mm, fabricado em caráter experimental, untamente com os fluxos AWS F6A4 e AWS F7A8 (Fluxo Neutro). Os ensaios de impacto, dureza e tração foram realizados em corpos de prova com e sem alívio de tensão, e o ensaio Charpy instrumentado em corpos de prova entalhados e em corpos de prova entalhados e com trinca por fadiga, nas temperaturas de 25, 200, 400 e 600OC. O metal de solda utilizando eletrodo sólido foi o que mostrou menor percentual de ferrita acicular (54%), enquanto que o utilizando eletrodo tubular e fluxo AWS F6A4 foi o que mostrou maior percentual de ferrita acicular (89%). Os ensaios de dureza mostraram uma influência do microconstituinte ferrita acicular: maior dureza para o maior percentual de ferrita acicular. Os limites de resistência e de escoamento também sofreram o efeito deste microconstituinte, apresentando maiores valores quando os percentuais de ferrita acicular foram maiores. Para a análise da tenacidade para o início de propagação da trinca foram utilizados os métodos da variação da taxa da flexibilidade elástica, o método da energia da carga máxima revisada e o método da energia da carga máxima. Foram calculados os valores de JId e de KJd (K derivado de J). Os únicos valores validados, de acordo com a norma, foram os de JId calculados pelo método da variação da taxa da flexibilidade elástica. Os resultados encontrados, utilizando este método, mostraram, à 600OC, a influência da ferrita acicular, sendo que o metal de solda com maior percentual deste microconstituinte forneceu maior valor de tenacidade. Os valores de JId utilizando o método da variação da taxa da flexibilidade elástica para os corpos de prova com trinca por fadiga ficaram próximos aos resultados encontrados quando o ensaio foi realizado em corpos de prova somente entalhados. Os resultados mostraram que a substituição do eletrodo sólido pelo tubular levou à maior tenacidade e a propriedades mecânicas superiores. / The cored wire application in the submerged arc welding process leads to a increase productivity with relative low cost, because it doesn’t require complementary investments in equipments. Changing from solid to cored wire promotes microstructural modification in the weld metal that enhances mechanical properties, such as hardness, stretching and impact toughness. The principal aim of this work is to study the dynamic fracture toughness of the weld metal. The use of cored wire reduces the impact crack propagation, as well as hardness and strength properties. The welded plate was composed of ASTM-A516 steel with 37.5 mm thickness and for making the weld metal was utilized AWS EM12K wire, with 4.0 mm diameter, and AWS F6A4 flux, and AWS E71T-5 cored wire, with 4.0 mm diameter, making in experimental mode, with AWS F6A4 and AWS F7A8 (Neutral Flux) fluxes. Impact, hardness and tensile tests were carried out in specimens with and without stress relief. The instrumented Charpy tests were carried out at notch and notch plus fatigue crack specimens, at 25, 200, 400 and 600OC temperatures. The solid wire weld metal produced 53.9% of acicular ferrite, while the cored wire weld metal and AWS F6A4 flux produced 88.8% of acicular ferrite. The hardness values were influenced by acicular ferrite and showed higher hardness for acicular ferrite higher values. Tensile strength and yield stress data suffered the same effect of this micro constituent also, they had bigger amount when the acicular ferrite percentiles were bigger. For toughness analysis to crack propagation start were utilized the compliance changing rate method, the energy revised method, and the maximum load energy method. JId and KJd (K derived of J) values were calculated according to the standards. The results met for this method had acicular ferrite influence at 600OC, where the weld metal with the biggest micro constituent had bigger toughness value. The JId values utilized the compliance changing rate method for the precracked specimen got values near to the notched specimen. The change solid wire by the cored wire had better toughness, and it gets better the other mechanical properties.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nicolangelo Del Busso.pdf: 1564969 bytes, checksum: 09a254462846bd38848d90350375c6c6 (MD5) Previous issue date: 2016-02-01 / The present work investigates the possible changes that occur in the mechanical properties and microstructure of welded joints through the process of submerged arc in steel plates High Strength Low Alloy (HSLA) type API 5L X70, used in pipelines. These are usually constructed starting from calendered plates and welded through submerged arc process, forming 600 mm diameter pipes, with 12 m long. To reproduce faithfully the pipes manufacturing processes, for further characterization of test bodies were produced, welding plate supplied by USIMINAS, through the submerged arc welding, and withdrawing samples to perform the characterization of the regions of the weld metal (WM), the heat affected zone (HAZ) and the base metal (BM). Conventional tensile and Charpy V-Notch were performed to determine mechanical and impact properties of the tested materials, as well as macrograph tests and Optical microscopy (OM) and weld metal (WM), the heat affected zone (HAZ) and the base metal (BM). The metallographic examination showed banded microstructure consisting of polygonal ferrite, pearlite and bainite with small grain size. The results showed increased strength and hardness influenced by the presence of acicular ferrite. The fractography analysis after impact tests revealed ductile-brittle behavior. Impact tests were performed at temperatures of 0°C and -20°C, which exhibited significant toughness decrease, that is 260J to 202J for the BM, 106J to 81J for HAZ and 25J to 19J to the WM, while the Vickers hardness testing (HV10) was increased from the fusion zone to the base metal (194HV for WM, 202 HV for HAZ and 218 HV for BM). / O presente trabalho investiga as alterações que ocorrem nas propriedades mecânicas e na microestrutura em juntas soldadas por Arco Submerso, em chapas de aço ARBL (Alta Resistência e Baixa Liga) tipo API 5L X70, utilizadas em tubos de minerodutos. Estes são geralmente construídos a partir de chapas calandradas e soldadas de topo, pelo processo de Arco Submerso, formando tubos com diâmetro de cerca de 600mm, por 12 metros de comprimento. Objetivando reproduzir fidedignamente o processo de fabricação dos tubos, foram produzidos corpos de provas, soldando-se, pelo processo arco submerso, chapas fornecidas pela USIMINAS, e, destas foram retiradas amostras para se efetuar a caracterização das soldas, nas regiões da zona fundida (ZF), da zona termicamente afetada (ZTA), e do material base (MB). Foram efetuados os ensaios mecânicos de tração, dureza, dobramento e impacto, bem como a caracterização por macrografia e microscopias, ótica (MO) e de varredura (MEV). O exame metalográfico apresentou microestrutura bandeada, consistindo de ferrita poligonal, perlita e bainita com pequeno tamanho de grão. Os resultados obtidos mostraram o aumento da resistência mecânica e da dureza, influenciados pela presença de ferrita acicular. As análises fratográficas, após ensaios de impacto revelaram comportamento ductil-frágil. Os ensaios de impacto foram realizados às temperaturas de 0ºC e de -20ºC, onde apresentaram quedas significativas da tenacidade na região da solda, decrescendo da região do metal base (260J e 202J) para a zona termicamente afetada (106J e 81J) e para a zona fundida (25J e 19J), respectivamente, para 0ºC e -20ºC. Os resultados dos ensaios de dureza Vickers (HV10) apresentaram um ligeiro aumento da dureza, crescendo no sentido MB-ZTA-ZF (194 HV, 202 HV e 218 HV, respectivamente).

Neste trabalho foi feito o estudo sobre o efeito de elementos microligantes na composição química, microestrutura e propriedades mecânicas de metais como soldado produzidos por arco submerso com adição de pó de ferro em aço de alta resistência e baixa liga (ARBL). Foram feitos dois cordões de solda utilizando os aços BS - 4360 - 50 e USI - SAC - 50, o arame EM - 12K, o pó de ferro ESAB 400 e o fluxo experimental 10.71P. Utilizando-se a corrente de 600 A, tensão de 34 V, velocidade de soldagem de 30 cm/min e vazão de pó de ferro de 6,7 Kg/h foram produzidos os metais como soldado com um único passe e chanfro em \"V\", que mostraram características de boa temperabilidade e estrutura refinada. O microconstituinte em maior porcentagem nos dois cordões de solda foi a ferrita acicular. Os ensaios mecânicos realizados foram a dureza, tração e impacto. O cordão de solda com nióbio e vanádio obteve maiores valores de dureza e resistência à tração em relação ao cordão com cobre, cromo e níquel. Entretanto os altos teores de manganês presentes fizeram com que o endurecimento por solução sólida reduzisse significativamente a resistência ao impacto dos dois cordões de solda. A natureza das inclusões não metálicas foi investigada por microscopia eletrônica e análise por EDAX. / The study of the effect of microalloying elements in the chemical composition, microstructure and mechanical properties of the as-welded metaIs obtained by submerged are welding with iron powder addition in High Strength Low Alloy (HSLA) steel were done. Two weld metaIs were made using, BS - 4360 - 50 and USI - SAC - 50 steels, EM - 12K wire, ESAB 400 iron powder and 10.71P experimental flux. Using welding current of 600 A, arc voltage of 34 V, travel speed of 30 cm/min and iron powder flow of 6,7 Kg/h were obtained as-welded metals by single pass into V - groove, that showed good hardenability and refined microstructure. The higher percentage microstructure in the two weld metals was the acicular ferrite. The mechanical tests done were hardness, tensile strength and impact. The weld metal with niobium and vanadium achieve better values of hardness and yield strength than with copper, chromium and nickel weld metal. However, the hardening by solid solution, induced by the high levels of manganese, decreased the impact strength of the two weld metaIs. The non - metallic inclusions nature was investigated by electronic microscopy and EDAX analysis.