Um novo ciclo de tratamento térmico denominado como têmpera e partição vem sendo desenvolvido em aços com elevados teores de silício, como rota para obtenção de estruturas com frações consideráveis de austenia retida. Essa rota de tratamento m térmico consiste em realizar uma têmpera temperaturas intermediárias entre Ms e Mf, seguido de um reaquecimento com manutenção em patamares isotérmicos por certos intervalos de tempo, objetivando estabilizar a austenita remanescente através da partição do carbono a partir da martensita supersaturada. No presente trabalho, duas ligas de ferros fundidos nodulares convencionais, com diferentes teores de silício e manganês, foram submetidas a ciclos de têmpera e partição. As amostras foram austenitizadas a 900°C por duas horas. Uma das ligas foi temperada em óleo a 160°C e a outra a 170°C por 2 minutos. Imediatamente após a têmpera as amostras foram reaquecidas em temperaturas entre 300 e 450°C por intervalos de tempo que variaram entre 2 e 180 minutos. A caracterização microestrutural foi realizada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios x. A caracterização mecânica foi feita através de ensaios de energia absorvida ao impacto, dureza HRC e ensaios de tração. A caracterização microestrutural evidenciou que os ciclos de têmpera e partição são viáveis na obtenção de frações consideráveis de austenita retida nos ferros fundidos nodulares. A caracterização mecânica evidenciou que foi possível obter boas combinações de energia absorvida ao impacto, resistência à tração e alongamento. Em todas as condições testadas é possível perceber uma janela de processo bem definida caracterizada por valores crescentes das propriedades mecânicas nos primeiros minutos do ciclo de partição e que decrescem após certo intervalo de tempo. O conjunto de propriedades mecânicas obtidas através dessa rota de tratamentos térmicos indica que os ferros fundidos nodulares submetidos ao ciclo de têmpera e partição podem se constituir como alternativa tecnológica para aplicações comerciais nas quais os ferros fundidos nodulares austemperados já são materiais consolidados. / A new heat treatment cycle known as quenching and partitioning has been developed in commercial steel alloys containing silicon as a way to obtain structures with controlled fractions of retained austenite. This heat treatment cycle consists in performing a quenching in temperatures between Ms and Mf, followed by a reheating with isothermal holding by different time intervals. The aim of this cycle is to achieve the austenite stabilization by diffusion of carbon from the supersaturated plates of martensite. In this work, two conventional ductile cast iron alloys, with two different contents of silicon and manganese were heat-treated in quenching and partitioning cycle. The samples were austenitized at 900°C for two hours, followed by quenching in oil at 160° C and 170° C for two minutes. Immediately after quenching, the samples were reheated at temperatures between 300 and 450°C for time intervals between 2 and 180 minutes. The microstructural characterization was performed using electronic microscopy (SEM) and x-ray diffraction. The mechanical characterization was performed using impact tests, hardness and tensile strength tests. The microstructural characterization showed that the cycles of quenching and partitioning are viable to obtain considerable fractions of retained austenite in nodular cast by this heat treatment route. The mechanical characterization showed that it was possible to obtain good combinations of energy absorbed in the impact, tensile strength and elongation. In all tested conditions was possible to perceive a well-defined process window characterized by increasing values of mechanical properties in the first minutes of the partitioning step, and decrease after certain time intervals. The set of mechanical properties obtained by this route of heat treatments indicates that nodular cast iron subjected to tempering and partitioning cycle can be constituted as an alternative technology for commercial applications in which austempered ductile irons are already consolidated materials.

Um novo ciclo de tratamento térmico denominado como têmpera e partição vem sendo desenvolvido em aços com elevados teores de silício, como rota para obtenção de estruturas com frações consideráveis de austenia retida. Essa rota de tratamento m térmico consiste em realizar uma têmpera temperaturas intermediárias entre Ms e Mf, seguido de um reaquecimento com manutenção em patamares isotérmicos por certos intervalos de tempo, objetivando estabilizar a austenita remanescente através da partição do carbono a partir da martensita supersaturada. No presente trabalho, duas ligas de ferros fundidos nodulares convencionais, com diferentes teores de silício e manganês, foram submetidas a ciclos de têmpera e partição. As amostras foram austenitizadas a 900°C por duas horas. Uma das ligas foi temperada em óleo a 160°C e a outra a 170°C por 2 minutos. Imediatamente após a têmpera as amostras foram reaquecidas em temperaturas entre 300 e 450°C por intervalos de tempo que variaram entre 2 e 180 minutos. A caracterização microestrutural foi realizada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios x. A caracterização mecânica foi feita através de ensaios de energia absorvida ao impacto, dureza HRC e ensaios de tração. A caracterização microestrutural evidenciou que os ciclos de têmpera e partição são viáveis na obtenção de frações consideráveis de austenita retida nos ferros fundidos nodulares. A caracterização mecânica evidenciou que foi possível obter boas combinações de energia absorvida ao impacto, resistência à tração e alongamento. Em todas as condições testadas é possível perceber uma janela de processo bem definida caracterizada por valores crescentes das propriedades mecânicas nos primeiros minutos do ciclo de partição e que decrescem após certo intervalo de tempo. O conjunto de propriedades mecânicas obtidas através dessa rota de tratamentos térmicos indica que os ferros fundidos nodulares submetidos ao ciclo de têmpera e partição podem se constituir como alternativa tecnológica para aplicações comerciais nas quais os ferros fundidos nodulares austemperados já são materiais consolidados. / A new heat treatment cycle known as quenching and partitioning has been developed in commercial steel alloys containing silicon as a way to obtain structures with controlled fractions of retained austenite. This heat treatment cycle consists in performing a quenching in temperatures between Ms and Mf, followed by a reheating with isothermal holding by different time intervals. The aim of this cycle is to achieve the austenite stabilization by diffusion of carbon from the supersaturated plates of martensite. In this work, two conventional ductile cast iron alloys, with two different contents of silicon and manganese were heat-treated in quenching and partitioning cycle. The samples were austenitized at 900°C for two hours, followed by quenching in oil at 160° C and 170° C for two minutes. Immediately after quenching, the samples were reheated at temperatures between 300 and 450°C for time intervals between 2 and 180 minutes. The microstructural characterization was performed using electronic microscopy (SEM) and x-ray diffraction. The mechanical characterization was performed using impact tests, hardness and tensile strength tests. The microstructural characterization showed that the cycles of quenching and partitioning are viable to obtain considerable fractions of retained austenite in nodular cast by this heat treatment route. The mechanical characterization showed that it was possible to obtain good combinations of energy absorbed in the impact, tensile strength and elongation. In all tested conditions was possible to perceive a well-defined process window characterized by increasing values of mechanical properties in the first minutes of the partitioning step, and decrease after certain time intervals. The set of mechanical properties obtained by this route of heat treatments indicates that nodular cast iron subjected to tempering and partitioning cycle can be constituted as an alternative technology for commercial applications in which austempered ductile irons are already consolidated materials.

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 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.