Resumo: Este trabalho investiga os constituintes de um aço médio carbono e baixa liga com estrutura bainítica/martensítica, obtida através de tratamento isotérmico em baixas temperaturas, a 336 ºC e 286 ºC (próximas à temperatura de transformação martensítica), utilizando-se da microscopia óptica e de processamento metalográfico com os reagentes nital, LePera, LePera Modificado e solução aquosa à base de metabissulfito de sódio, para análise qualitativa e quantitativa das fases presentes. O ataque químico com nital foi eficiente na identificação da fase bainita, revelada com coloração marrom escuro ou preta, porém tornou difícil a distinção entre as fases martensita e austenita retida. Da mesma forma, através do ataque químico LePera foi possível a observação da fase bainita na coloração marrom escuro ou preta e o constituinte martensita-austenita retida com tonalidade clara. O reagente LePera Modificado mostrou-se mais eficiente do que o reagente LePera, principalmente para estruturas constituídas quase que totalmente pela estrutura bainítica, apresentando maior nitidez na identificação da fase bainita, revelada na coloração marrom, e do constituinte formado pelas fases martensita e austenita retida (em tonalidade clara). O ataque químico com reagente à base de metabissulfito de sódio permitiu a caracterização da austenita retida (observada em tonalidade branca). Também utilizouse o reagente Contorno de Grão para revelar o contorno de grão da estrutura austenita, formada previamente na zona de austenitização. Uma combinação do reagente Contorno de Grão e reagente nital permitiu a visualização da nucleação e crescimento das ripas da bainita a partir dos contornos de grãos austeníticos. PALAVRAS-CHAVE: caracterização microestrutural, bainita, martensita, AISI 4340. / Abstract: This work investigated the microstructures of the medium carbon and low alloy steel with mixed structure bainite/martensite, obtained through isothermal treatment in low temperatures (close to the temperature of martensitic transformation) to 336 ºC and 286 oC, by optical microscopy and metallographic methods with the etchings nital, LePera, LePera Modified and sodium metabisulfite reagent for qualitative and quantitative analysis of the present phases. The etching with nital was efficient in the identification of the bainite, revealed with brown darkness or black coloration; however it turned difficult the distinction between the martensite and retained austenite. In the same way, through the color tint etching with LePera reagent was possible the observation of the bainite in the brown darkness or black coloration and the martensite-austenite in the clear or straw-colored. Etching technique LePera Modified was more efficient than the LePera, mainly for microstructure constituted almost that totally for the bainitic structure, producing better color contrast in the identification of the bainite, revealed in the brown coloration, and the martensiteretained austenite (in white). The etching with sodium metabisulfite reagent allowed the characterization of the retained austenite (appears as small bright white particles). The Austenite Grain Boundary reagent was used to reveal the grain boundaries prioraustenite. A combination of the Austenite Grain Boundary reagent and nital reagent allowed the observation of the nucleation and growth of the laths of the bainite from the grain boundaries prior-austenite. / Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Coorientador: Tomaz Manbu Hashimoto / Banca: Olvério Moreira de Macedo Silva / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Mestre

Resumo: Os aços multifásicos são de grande interesse comercial e têm atraído a atenção, principalmente, da indústria automobilística devido a combinação de alta resistência e ductilidade. A fase austenita retida, presente nestes aços, tem sido objeto de especial interesse devido ao efeito TRIP, que contribui para a melhoria da tenacidade. Neste trabalho é utilizado o aço aeronáutico 300M e, com o objetivo de estudar a influência das fases sobre as propriedades mecânicas são realizadas as seguintes etapas: a otimização de rotas de tratamentos térmicos para a obtenção de uma microestrutura multifásica; caracterização microestrutural por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica e avaliação do envelhecimento de deformação à temperatura ambiente. A principal contribuição é a determinação da fração volumétrica da austenita retida por meio de medidas de saturação magnética através de curvas de histerese magnética. As frações volumétricas de austenita retida obtidas por medidas de magnetização são comparadas com as obtidas por difratometria de raios X e microscopia óptica após ataques químicos de metabissulfito de sódio. Os resultados obtidos por microscopia óptica e pelo método magnético apresentam boa concordância com os valores encontrados na literatura. A alteração microestrutural devido aos tratamentos térmicos aplicados permite melhorias no limite de escoamento e resistência. Analisa-se, ainda, o efeito do envelhecimento por deformação à temperatura ambiente. Os resultados são surpreendentes, ocorrendo um aumento no limite de escoamento em até 87%, devido à associação do envelhecimento por deformação com o efeito TRIP. / Abstract: The multiphase steels are of great commercial interest and have attracted attention mainly of the automobile industry due to the combination of their high strength and ductility. The retained austenite phase present in these steels has been object of special interest due to TRIP effect contribution for the improvement of the toughness. In this work the influence of the phases of the aircraft 300M steel is carried out by the optimization of heat treatments routes to obtain multiphase microstructure. Microestructural characterization is evaluated by optical microscopy, scanning electronic microscopy, atomic force microscopy and analysis of the deformation ageing at room temperature. The main contribution is the determination of retained austenite volume fractions from magnetic hysteresis curves. These values are compared with x-ray diffraction data and optical microscopy after sodium metabisulfite etching, presenting good agreement with the literature. The microstructural alterations due the applied heat treatments also affect the yield strength and strength. The association of the deformation ageing and the TRIP effect resulted in a surprising increase of up to 87% in the yield strength. / Orientador: Antonio Jorge Abdalla / Coorientador: Tomaz Manabu Hashimoto / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Sergio João Crnkovic / Banca: Carlos de Moura Neto / Banca: Getulio de Vasconcelos / Doutor

Resumo: Os principais objetivos deste trabalho foram desenvolver estruturas bainíticas e multifásicas através de diversas rotas de tratamentos térmicos, visando as melhores combinações de propriedades mecânicas, fornecendo subsídios científicos/tecnológicos para as indústrias brasileiras. Em certos componentes de veículos aeroespaciais tem sido usado aço de baixa liga e ultra-alta resistência temperados e revenidos com elevada resistência devida a estrutura martensítica mas com baixa tenacidade. Uma melhoria na tenacidade é conseguida com redução controlada de resistência através do revenimento. O novo conceito, para aços avançados que combinam alta resistência com boa tenacidade, está simbolizado pelas microestruturas bainíticas e multifásicas. Neste projeto foi feito um estudo do efeito das microestruturas nas propriedades mecânicas de um aço AISI 4340. Foram analisadas diversas microestruturas, desde aquelas inteiramente bainíticas até microestruturas multifásicas com teores variados de ferrita, bainita, martensita e austenita retida. Os resultados foram comparados com aqueles obtidos por têmpera por resfriamento continuo e com as diversas rotas de transformação isotérmica. As combinações de propriedades mecânicas estão relacionadas com as frações volumétricas das fases e a bainita melhora significativamente a ductilidade do aço, mantendo a resistência elevada e melhorando a combinação resistência/ductilidade. O aço possui baixo coeficiente de encruamento e é possível conseguir resistências entre 1000 MPa e 1400 MPa com alongamento entre 13% e 25%, combinação esta superior aquelas encontradas para o mesmo aço quando temperado e revenido em óleo. / Abstract: The main goals of this study were to develop bainitic and multiphasic structures through several routes of heat treatment, in order to reach the better combination of mechanical properties, providing scientific/technological subsidies to Brazilian industries. In some of aerospatial vehicles components have been used quenched and tempered ultra-high-strength low-alloy steel where the martensitic structure is responsible for the high-strength and low toughness levels. Toughness improvements can be achieved by strength reduction control during tempering. The new concept for advanced steels, that combine high-strength and good toughness, is correlated with the bainitic and multiphasic microstructures. In this work the effect of microstructures on the mechanical properties of AISI 4340 steel. Has been analysed several microstructures, from those totally bainitic until multiphasics microstructures with various ferrite, bainite, martensite and retained austenite content. The results were compared with those obtained by quenching through continuous cooling transformation and several routes of isothermal transformation. The combinations of mechanical properties are related with volume fraction of present phases and the bainite improved significantly the toughness steel., keeping the high strength and improving the strength/toughness combination. This steel has low coefficient of hardness and is possible to achieve strengths between 1000 MPa e 1400 MPa with percentual elongation between 13% e 25%, this combination is better than that found to the same steel when quenched and tempered in oil. / Orientador: Tomaz Manabu Hashimoto / Coorientador: Antonio Jorge Abdalla / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Jorge Otubo / Mestre