Na indústria aeroespacial, para que um foguete ou míssil cumpra sua missão, faz-se necessário utilizar estruturas de materiais com alta resistência mecânica e, concomitantemente, de baixa densidade. Atualmente as virolas, estruturas calandradas e soldadas, que compõem os envelopes motores de projetos da área de espaço, como, por exemplo, o VLS-1, projeto em desenvolvimento no Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), são fabricadas em aço 300M. Porém, devido algumas dificuldades enfrentadas, principalmente, durante as etapas de tratamento térmico, foi proposto substituí-lo pelo aço Maraging 300. Esta dissertação faz uma avaliação das vantagens da substituição do aço 300M pelo aço Maraging 300 aplicado na área aeroespacial, bem como do comportamento mecânico e da qualidade da solda a plasma, processo já empregado na fabricação das virolas. Os corpos-de-prova foram produzidos a partir dos aços Maraging e 300M, sendo que todos foram soldados com metal de adição correspondente ao material do corpo de prova, com e sem tratamento térmico. Paralelamente, foram elaborados corpos de prova com os aços dissimilares (Maraging 300 e 300M) soldados com metal de adição de Maraging, também nas condições tratado e não tratado termicamente. A solda de dissimilares envolve alguns desafios, tais como a de decidir qual metal de adição utilizar, ou mesmo não usar (soldagem autógena), e também de definir um ciclo térmico compatível com os dois metais, de forma a alcançar as propriedades desejadas em ambos os aços envolvidos. Para avaliação das propriedades mecânicas foram efetuados os ensaios de dureza, tração e impacto. Foram realizadas também análises por Microscopia Óptica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), permitindo a caracterização da interface das juntas soldadas (Cordão de Solda), da Zona Termicamente Afetada (ZTA) e do Metal Base. Com base nos resultados e nos processos empregados, permite-se afirmar que o aço maraging 300 possui um grande potencial para substituir o aço 300M na fabricação de envelopes motores para a indústria aeroespacial.

O objetivo deste trabalho é propor modelos em elementos finitos que sejam capazes de descrever o comportamento do elemento estrutural representativo conhecido por Viga de Kuhn, quando este é fabricado pelo processo de união permanente intitulado Solda por Atrito - FSW (Friction Stir Welding), quando comparado a modelos analíticos. Inicialmente, faz-se uma ampla revisão bibliográfica dos trabalhos de autores diversos. Desta, originou-se uma descrição do processo de solda FSW, sua viabilidade como processo e seu potencial para a indústria aeronáutica. Ainda, seguiu-se a descrição da Viga de Kuhn, com foco de interesse no estudo do regime de pós-flambagem. São apresentados os métodos analíticos de análise de flambagem e pós-flambagem seguida de falha, tendo a literatura clássica para junções rebitadas como fundamento. Foram desenvolvidos três modelos de Elementos Finitos para o estudo computacional que incorporam junções com o objetivo de simular a soldagem FSW. São confrontados os resultados analíticos e computacionais como forma de melhor compreender o comportamento em pós-flambagem da viga.

O presente trabalho visa à caracterização, à avaliação e à comparação das propriedades mecânicas e microestruturais das juntas soldadas dos aços ultra-alta resistência baixa liga SAE 4140, 300M e dissimilar (SAE 4140/300M), utilizando processo de soldagem a arco transferido a plasma, através da técnica keyhole, em único passe, com metal de adição. Foram analisadas amostras dos aços soldados similares e dissimilares nas condições como recebido e tratados termicamente, e dos aços sem solda, nas condições temperado e revenido. Foram adotados critérios de aceitação macroestrutural da solda para verificar defeitos na região da solda, utilizando a técnica de inspeção visual e a radiografia, conforme norma AWS D17.1. A análise microestrutural da junta soldada foi realizada, após ataque químico, com solução de Nital 3%, com objetivo de identificar os microconstituintes, utilizando a Microscopia Ótica (MO). A superfície de fratura dos aços foi avaliada através da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados permitem compreender que predominam microestruturas de martensita nas juntas soldadas nas condições como recebido e tratados termicamente. Foram verificadas dendritas na zona fundida. O ensaio de microdureza Vickers apresentou, nas condições como recebido, elevados valores de dureza nas regiões da zona fundida e da zona termicamente afetada, devido ao endurecimento com a microestrutura martensita. O tratamento de revenimento diminuiu os valores de microdureza da condição anterior (como recebido), devido ao alívio de tensões. Na condição temperado e revenido, foi possível observar valores de microdureza mais uniformes em todas as regiões soldadas, já que ocorreu a recuperação e recristalização dos grãos. Nos aços dissimilares, foram constatados valores de microdureza semelhantes nas regiões da junta soldada, exceto no metal base. Os resultados do ensaio de tração indicam que o aço dissimilar possui excelentes propriedades mecânicas. Na condição temperado e revenido, o aço dissimilar possui propriedades semelhantes aos aços sem solda 300M e SAE 4140. As imagens da fractografia permitem relatar que todas as fraturas dos aços soldados ocorreram no metal base, com predominância de fratura dúctil, exceto a fratura mista, ocorrida no aço soldado 300M nas condições como recebido e revenido. No aço dissimilar, a fratura aconteceu no lado do aço SAE 4140, devido à composição química.

O desempenho de serras de fita bimetálica depende principalmente das características da junção de suas extremidades, executada pelo processo de soldagem topo-a-topo por centelhamento. Este é um processo de soldagem por resistência, constituído por um aquecimento elétrico, seguido por um rápido forjamento dos materiais. O presente trabalho tem como objetivo, estudar a influência da variação da corrente elétrica, força de recalque e tratamento térmico de revenimento nas microestruturas e propriedades mecânicas das juntas soldadas topo-a-topo por centelhamento. Neste estudo, foram utilizadas amostras de serras de fita bimetálica de 27 mm de largura e 0,9 mm de espessura. O material é um composto bimetálico constituído por aço rápido M42 para os dentes, soldado a um corpo de aço carbono de baixa liga e alta resistência D-6a. As microestruturas e as propriedades mecânicas das amostras soldadas foram investigadas. Foi observado que os parâmetros de soldagem e o revenimento afetam as propriedades mecânicas. A dureza na seção transversal à linha central da solda apresentou valores levemente superiores à respectiva dureza na seção longitudinal. Amostras não revenidas resultaram em maior resistência à tração, associada ao parâmetro de menor temperatura de revenimento. Ficou evidenciado que o revenimento reduziu a dureza e a resistência à tração de todas as amostras. / The performance of bimetal band saw blades depends mainly on the features of joining their ends, carried out by flash butt welding process. This is a resistance welding method, which consists of electrical heating followed by a fast material forging. The present work has the objective of studying the influence of changing the electrical current, upset force and tempering heat treatment on the microstructures and mechanical properties of the flash butt welded joints. In this study, samples of bimetal band saw blades having width of 27 mm and thickness of 0.9 mm were employed. The material consists of a composite M42 high speed steel for the teeth welded together with a D-6a ultra-high strength carbon low alloy steel for the backer. The microstructure and mechanical properties have been investigated. It is pointed out that welding parameters and tempering affected the mechanical properties. The transversal hardness to the welding center line has shown values slightly higher than the respective longitudinal hardness. Non-tempered samples gave the highest tensile strength with the parameter of lowest tempering temperature. It is also found that the tempering reduces the hardness and the tensile strength of all samples.

A crescente escassez de recursos energéticos renováveis bem como o aumento contínuo dos seus custos, tem requerido uma redução drástica no consumo de energia utilizada para o transporte de cargas e passageiros nas últimas décadas. Uma alternativa é a redução de peso com a utilização de ligas leves em substituição às ligas convencionais utilizadas no setor de transporte. Nesse conceito o uso de ligas de magnésio é justificado pela sua baixa densidade. Dentre as ligas de magnésio, a matriz ASTM série ZK é a que apresenta maior resistência mecânica e a adição de elementos de terras raras (RE) elevam a resistência à corrosão, a temperatura de trabalho e o limite de escoamento, devido à formação de filmes de óxidos finos e densos, além de intermetálicos de alto ponto de fusão e de maior dureza. A formação de intermetálicos do tipo MgZn de baixo ponto de fusão, torna as ligas de matriz do tipo ZK susceptíveis à formação de trinca à quente durante a soldagem, inviabilizando o uso de processos de soldagem convencionais. Uma alternativa é a solda por fricção e mistura mecânica (SFMM) realizada abaixo da temperatura de fusão. Neste trabalho, foram produzidas ligas ZK60, ZK60-1,5RE (liga ZK60 com adição de 1,5% em peso de mischmetal) por fundição convencional e ZK60-1,5RE tixofundidas com batimento mecânico no estado semissólido. Todas foram laminadas a quente em um laminador simétrico e soldadas por fricção e mistura mecânica. Os métodos de fundição e resfriamento apresentaram materiais isentos de defeitos e com homogeneidade química, além do batimento mecânico proporcionar uma microestrutura com grãos globulares homogêneos. A adição de Mischmetal deu origem a uma microestrutura com granulometria aproximadamente 22% menor. Quando comparado com o método de fundição, a liga fundida com batimento no estado semissólido apresentou uma diminuição no tamanho médio de grão de aproximadamente 26%. A laminação deu origem a uma microestrutura parcialmente recristalizada, com tamanho médio de grãos entre 3 e 4 μm. A rede de intermetálicos foi quebrada, porém, manteve-se contínua para as ligas com adição de Mm. Quanto à resistência mecânica, a liga ZK60 foi superior, devido à menor quantidade e redes intermitentes de intermetálicos, uma vez que tanto para as ligas fundidas quanto para as laminadas, as trincas foram originadas nas regiões de aglomeração de intermetálicos. As ligas com adição de Mm apresentaram melhor estabilidade térmica durante a soldagem e melhor acabamento superficial, sendo possível a soldagem com rotação de 1200 rpm e velocidade de avanço de 400 mm/min enquanto a liga ZK60 só foi possível a soldagem com 200 mm/min. As análises das tensões residuais apresentaram valores e perfis semelhantes e seguem o fluxo de material, bem como a textura dos cordões de solda. Os mapas de microdureza na secção transversal do cordão de solda revelaram maior dureza nas zonas de mistura, e valores ainda maiores e mais homogêneos para liga ZK60, pode-se afirmar que os intermetálicos do tipo MgZn tem maior dureza que os do tipo MgZnRE. / The growing scarcity of renewable energy resources, as well as the continued rise in costs has required in recent decades a dramatic reduction in energy used for transportation freight and passenger, which is increasing daily all over the world. An alternative is to weight reduction with the use of light alloys, this concept the use of magnesium alloys is justified by their low density, about 1/3 lower than that of aluminum. Among the magnesium alloy, the matrix is ZK type that has greater mechanical strength and the addition of rare earth elements (RE) to increase corrosion resistance, working temperature and yield strength due to the formation of thin films and density oxides, and intermetallic of the high melting point and higher hardness. The formation of intermetallic of the MgZn type, which has a low melting point, makes alloys with matrix of the ZK type susceptible to formation of hot crack during the welding, making impossible the use of conventional welding processes, an alternative is the friction stir welding (FSW) that the union is made below the melting point. This work shows the studies the addition of 1.5% wt. of mischmetal (Mm) in the ZK60 alloy and effects of the casting process with mechanical mixing in the semi-solid state. Were produced the alloys: ZK60, ZK60-1.5RE with conventional casting and ZK60-1.5RE Tixo with mechanical mixing in the semi-solid state, all were hot-rolled in a symmetrical laminator and welded with friction stir welding (FSW) process. The methods of casting and cooling gave resulted in materials free of defects and chemical homogeneity, and the mechanical mixing provides homogeneous microstructure with globular grains. The alloy with mischmetal addition had an average grain size of about 22% lower than ZK60 alloy, when compared to the casting method the ZK60- 1.5RE Tixo alloy had an average grain size of about 26% lower than ZK60-1.5RE alloy. The rolling process gave rise to a partially recrystallized microstructure with average grain size of between 3.3 and 4.23 μm, the intermetallic network were broken, however, kept continuous for alloys with Mm addition. As for mechanical strength was higher for ZK60 alloy, due smaller amount and intermittent network of the intermetallic. The alloys with Mm addition had better thermal stability during welding and showed better surface quality, being possible to do a welding with rotation of 1200 rpm and advancing speed of 400 mm/min while the ZK60 alloy only was possible the welding with advancing speed of 200 mm/min. The analyzes of residual stresses had similar values and profiles and follow the flow of material as well as the texture of the weld beads. The micro hardness maps in the cross section of the weld bead showed a higher hardness in the mixing zones, and higher and more homogeneous values for ZK60 alloy, and can thus affirm that the intermetallic MgZn type has higher hardness than the MgZnRE type.

Análise dilatométrica e medida de dureza Vickers foram utilizadas para avaliar os efeitos microestruturais do reaquecimento e resfriamento em amostras retiradas de metais de solda obtidos pela soldagem a arco submerso com e sem a adição de pó metálico, sendo inicialmente caracterizada a macro e microestruturas originais desses metais de solda. O procedimento de soldagem envolveu a utilização dos eletrodos AWS EM12K e EB2 para um mesmo aporte de calor teórico de 4,8 kJ/mm. As juntas foram preparadas com chanfro em ângulo de 50º e a deposição do pó metálico, caracterizado como de médio teor de Mn, foi realizada na quantidade de 260 g/m. Em relação aos efeitos na macroestrutura dos cordões de solda, conclui-se que a adição do pó metálico interferiu na diluição do metal de base e na distribuição da energia disponível de soldagem. Com respeito às consequências da edição do pó metálico no desenvolvimento microestrutural desses metais de solda, os resultados da quantificação dos constituintes microestruturais permitiram concluir que a incidência da ferrita acicular nos metais de solda obtidos foi dependente apenas do efeito da composição química participante, nominalmente os teores de Cr e Mn, enquanto que a presença das microfases M-A foi dependente do efeito competitivo entre a composição química participante e velocidade de resfriamento. As curvas CCT, construídas a partir da análise dilatométrica, mostraram que as composições químicas participantes dos metais de solda obtidos com o eletrodo EB2 são mais propensas ao favorecimento na incidência da ferrita acicular em relação aos obtidos com o eletrodo EM12K, independente da participação do pó metálico, quando do reaquecimento e resfriamento dos mesmos na faixa de velocidades de resfriamento entre 8ºC/s e 25ºC/s. Em todos os metais de solda reaquecidos e resfriados as microfases M-A diminuiram com o aumento da velocidade de resfriamento. / Dilatometric analysis and Vickers hardness measurements were utilized in order to evaluate the microstructural effects of reheating and re-cooling in samples collected from weld metals obtained by submerged are welding with and without the addition of metallic powder, inittially being characterized the original macro and microstructures of these weld metals. The welding procedure made use of the AWS EM12K and EB2 electrodes for the same theoretical heat input of 4,8 kJ/mm. The joints were prepared with groove angle at an 50° and the deposition of metallic powder, characterized as medi um content of Mn, was carried out at the rate of 260 g/m. Concerning the effects at the macrostructure of weld beads, after welded, it has been concluded that the addition of metallic powder has interfered at the dilution of base metal and at the distribution of the available energy for welding. Concerning the results of the metallic powder addition over the microstructural development of these weld metals, the quantification of the microstructural constituents allowed to conclude that the incidence of the acicular ferrite in the obtained weld metals was only based on the effect of the participating chemical composition, mainly of Cr and Mn contents, while the presence of the M-A microphases was dependent upon the competitive effect between the participating chemical composition and the cooling rate. The CCT curves, built using the dilatometric analysis, showed that the participating chemical composition of the weld metals obtained with the EB2 electrode, are more inclined to help the incidence of acicular ferrite when compared to those obtained with the EM12K electrode, independent of the metallic powder addition, when reheating and cooling them at the cooling rate range between 8ºC/s and 25ºC/s. In all of the weld metals reheated and cooled the incidence of the microphases M-A has decreased with the cooling rate increase.

Os aços inoxidáveis duplex são ligas Fe-Cr-Ni-Mo, apresentando em sua maioria também o N, como elemento de liga, substituindo parcialmente o níquel. Possuem uma microestrutura balanceada, composta de 50% de ferrita (?) e 50% de austenita (?), aproximadamente. Combinam elevadas propriedades mecânicas associadas a excelente resistência à corrosão. Estes aços são classificados conforme a sua composição química. Uma classe recente são os aços duplex baixa liga (lean duplex), que possuem teores de Ni e Mo reduzidos. A soldabilidade dos aços duplex baixa liga, como o UNS S82441, é pior que a dos austeníticos e que alguns aços duplex de outras classes. O presente trabalho tem como objetivo estudar a influência da variação da energia de soldagem na soldabilidade do aço inoxidável duplex UNS S82441, variando-se a energia de soldagem. Foi utilizado o processo MIG/MAG (Metal inerte gás / metal ativo gás) na realização de cordões de solda em chapas com 100 x 300 x 6,1 mm. O metal de adição empregado foi o ER2209 segundo a norma AWS A5.9 e gás de proteção com 98%Ar + 2%O2, com energias de soldagem de 0,85; 1,07 e 1,34 kJ/mm. As juntas soldadas e o metal de base foram caracterizados microestruturalmente utilizando técnicas como: Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Metalografia Quantitativa, Difração de Raios-X, Análise por Difração de Elétrons Retroespalhados (EBSD), Análise por Calorimetria Diferencial e Análise por Dilatometria. As juntas e o metal de base foram caracterizados com relação as suas propriedades mecânicas e de resistência a corrosão com os seguintes ensaios: Ensaio de Microdureza, Ensaio de impacto Charpy V e Ensaio de Corrosão pela técnica de varredura de eletrodo em vibração (Scanning Vibrating Electrode Technique - SVET). Através da análise de imagens com o Microscópio Óptico notou-se a precipitação de austenita de diferentes tipos: alotriomorfa, de Widmanstatten e intragranular e um desbalanceamento da microestrutura para todas as energias de soldagem. O MEV comprovou a existência de fases secundárias, previstas pelo programa do Thermo-calc®. Foram observados maiores valores de microdureza da ferrita e da austenita na zona afetada pelo calor e na zona fundida para o caso em que foi empregado baixa energia de soldagem. A resistência à corrosão destes corpos de prova foi analisada utilizando-se a técnica local de Varredura com Eletrodo Vibratório (SVET). Foi observado que a variação da energia de soldagem influencia de maneira distinta, ao longo do tempo de exposição dos corpos de prova, a corrosão nas diferentes zonas em torno dos cordões de solda. Inicialmente, o cordão de solda com energia de soldagem menor, foi o que sofreu maior intensidade de corrosão e o de maior energia de soldagem, a menor intensidade de corrosão. O cordão de solda de energia intermediária, após 10 horas, foi o que sofreu maior intensidade de corrosão. / Duplex stainless steels are Fe-Cr-Ni-Mo-C alloys, which have a balanced microstructure composed of 50% of ferrite and 50% of austenite, approximately. They combine good mechanical properties and excellent corrosion resistance. These steels are classified according to their chemical composition. A recent class is the lean duplex stainless steels having lower content of Ni and Mo. The weldability of lean duplex steels, like UNS S82441, is worse than that of austenitic and duplex steels of different types. The objective of this work is to study the influence of the variation in welding heat input on lean duplex stainless steel UNS S82441 weldability. GMAW (Gas Metal Arc Welding) was used to weld plates with 100 x 300 x 6.1 mm. The filler metal was ER2209 according to AWS standard A5.9; and shielding gas with 98% Ar + 2% O2 using welding heat inputs of 0.71; 0.98 and 1.42 kJ/mm. Welded joints and base metal were microstructurally characterized using techniques such as optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), quantitative metallography, X-rays diffraction of, analysis by backscattered electrons diffraction (EBSD), analysis by differential calorimetry s and dilatometry . The joints and the base metal were characterized with respect to their mechanical properties and corrosion resistance using the following tests: Microhardness test, Charpy V Impact test and corrosion test by Scanning Vibrating Electrode Technique (SVET). Through image analysis with an Optical Microscope it was observed that there was an unbalanced microstructure for all welding heat inputs. The SEM showed the existence of secondary phases, confirmed by X-rays diffraction and by the Thermo-calc® program. Higher values of ferrite and austenite microhardness were observed in the heat affected zone and in the fusion zone in the case where low welding energy was used. The corrosion resistance of these specimens was analyzed using the local Vibratory Electrode Scanning Technique (SVET). It was observed that the variation of the welding heat input influences the corrosion in the different zones around the weld beads, during the time of exposure of the specimens. The weld bead with the lowest welding heat input was the one that suffered the highest corrosion intensity and the sample welded with the highest welding energy presented the lowest corrosion intensity.

A nacionalização de componentes para a indústria nuclear é de grande importância para o Brasil não só pela diminuição de custo como também pela absorção de tecnologia incorporada no desenvolvimento dos materiais e processos envolvidos. A grade espaçadora fabricada em tiras de Inconel 718 e soldada por feixe de elétrons é um desses componentes que não são fabricados no Brasil e constituem papel fundamental na estrutura do Elemento Combustível. Na realização deste projeto foram empregadas tiras de Inconel 718, fornecidas pelas Indústrias Nucleares do Brasil S.A. - INB. Inicialmente as tiras no estado anterior à soldagem foram caracterizadas através de análise química, ensaios de tração e avaliação microestrutural por microscopia óptica e eletrônica. Após montagem das tiras em arranjos adequados para execução dos ensaios, os corpos de prova foram soldados por feixe de elétrons em vácuo (<= 5?10-4 mbar) variando-se os principais parâmetros envolvidos no processo, como a corrente do feixe, corrente de focalização e tempo de soldagem. As juntas soldadas foram avaliadas quanto à geometria do cordão obtido e mecanicamente através de ensaio de dureza e de cisalhamento, objetivando determinar a força máxima anterior à ruptura. Este último realizou-se em uma máquina de tração convencional usando corpo de prova adaptado. Também foram realizadas avaliações por microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV) acoplada a um espectrômetro de massa por energia dispersiva (EDS) para evidenciar as principais características microestruturais do cordão de solda, como a presença e morfologia das fases constituintes e a extensão e zonas de transição presentes. Posteriormente à definição dos parâmetros de soldagem a serem empregados, foram realizados tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento para diferentes ciclos térmicos. As amostras resultantes dos diferentes ciclos térmicos também foram caracterizadas através dos procedimentos descritos anteriormente, com o objetivo de se definir quais condições aplicadas no tratamento térmico resultaram em propriedades mais adequadas ao produto. A partir dos resultados obtidos, tornou-se possível correlacionar a influência da soldagem e do tratamento térmico com a evolução da microestrutura e das propriedades mecânicas avaliadas. Tais resultados auxiliarão na definição de parâmetros de processo a serem empregados pelas Indústrias Nucleares do Brasil S.A. na fabricação do componente citado. / The nationalization of componets for the nuclear industry is very important to Brazil, not only for the cost reduction, but also for the technological gain when materials and process are developed. The spacer grid fabricated with Inconel 718 and welded by electron beam is one of this components which is not fabricated in Brazil and it is a very important constituent of the fuel assembly structure. On the development of this project it were employed Inconel 718 straps, supplied by Indústrias Nucleares do Brasil S.A. - INB. Initially, before the welding phase, the straps were characterized by chemical analysis, tensile tests and microstructural evaluation using optical and electron microscopy. After the assembly of the straps in an adequate arrangement for execution of the tests, the test specimen were welded by electron beam in a vacuum (<= 5?10-4 mbar) and the main process parameters were ranged, like the beam current, focusing current and the welding time. The welded joints were evaluated according with the obtained weld filet geometry and it were also mechanically evaluated by the hardness and shear tests, aiming to determine the maximum force before collapse. The shear test was performed on a conventional tensile test machine using an adaptative test specimen. It were done, also, evaluations by optical and scanning electron microscopy (SEM) connected with Energy Dispersive Spectrometry (EDS), to evidence the main microstructural characteristics of the weld filet, like the presence and morfology of the constituent phases, and the presence of transition zones. After the definition of these weld parameters to be employed, it were done annealing and aging thermal treatments for differents thermal cycles. The resultings samples of the differents thermal cycles were also characterized by the procedures described earlier, with the purpose to define which condition used for the thermal treatment resulted in more suitable properties for the product. With the obtained results, it become possible to correlate the influence of welding and the thermal treatment with the microstructural evolution and the evaluated mechanical properties. Such results will help Indústrias Nucleares do Brasil S.A. - INB to define the employed parameters in the manufacture process of this component.

Em substituição aos processos de reparo de defeitos por soldagem por arco elétrico, a Soldagem por Fricção com Pino Consumível ou Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) vem sendo estudada devido a suas diversas vantagens sobre os processos convencionais de reparo. Isso se deve a não ocorrência de fusão do metal base e do metal de adição, ao reduzido tempo de processamento (inferior a um minuto, na maioria dos casos) e à possibilidade de automação do processo. Entretanto, por ser um processo relativamente novo, pouco se sabe sobre o mecanismo de deposição de material e a influência deste na qualidade final da junta soldada. Desta forma, a análise do fluxo de material proposta por esse estudo visa contribuir na compreensão da distribuição do material no interior da junta soldada. Para isso, um traçador de titânio foi inserido no interior da solda de um pino de aço SAE 4140. Para a avaliação das juntas soldadas com o traçador de titânio, foram feitas análises de macro e micrografia, além da análise por raios X por meio de um tomógrafo industrial. A partir dos resultados, constatou-se que o processo de FHPP apresenta dois fluxos distintos: o primeiro relativo à distribuição de material do centro do pino, já o segundo referente à distribuição de material da parede do pino. O material do centro do pino tem a tendência de acumular-se no fundo da solda e por meio dos planos de cisalhamento criados, o material do centro do pino é transportado para a periferia do pino. Já o segundo fluxo de material ocorre entre as superfícies de contato do pino e do furo. É um escoamento de expulsão de material, sendo expulso com a rebarba. Ainda, foi verificado que a mistura de material ocorre somente nas regiões onde há atrito entre as peças: ponta do pino com o fundo do furo, parede do pino com a parede do furo e no plano de cisalhamento a quente. Portanto, a partir do conhecimento do fluxo de material é possível prever a distribuição de particulados no interior da solda, uma vez que elas tendem a se acumular nas regiões com maior intensidade de fluxo. Além disso, a utilização da técnica de tomografia computacional mostrou-se eficaz na identificação de trincas no interior de juntas soldadas por fricção e também para as análises de fluxo em soldas com materiais dissimilares. / The replacement of electric arc welding at cracks repairs by the Friction Hydro Pillar Processing (FHPP) it`s being studied due the several advantages of this new process. With the FHPP the process time is less than one minute, the welding temperature is bellow to the melting temperature of the material and the process can be automated. However, as it is a relatively new repair welding process, there are not many information about the material distribution mechanism and the influence of it at the final weld quality. Thus, the material flow analysis proposed by this study intends to contribute to the material comprehension distribution inside the weld. Therefore, a titanium tracer was inserted inside a SAE 4140 steel pin. To evaluate the welds, the samples were analyzed by metallography and by industrial tomography. With the results, were found two different materials flows. The first describes the flow of the material at the center of the pin and the second describes the flow of the material of the faying surface of the pin. The material at the center of the pin tends to accumulate at the bottom of the weld and just above this few volume, appears the hot shear plane that allow the material from the center of the pin flows intermittent to the periphery. Nevertheless, this material is not expelled with the flash. The second flow is the material of the faying surface outside of the center pin, which on part goes to the top of the weld and it is expelled with the flash, and the other goes to the bottom of the weld, but doesn’t arrives because of the material already deposited. Furthermore, it was verified that the material stir occurs specially at the regions that the friction happens: faying surface of the pin and the hole and the shear plane. Thus, with that information it is possible to predict the distribution of particulate, as inclusions, inside the weld. Besides that, the industrial tomography proved that is able to identify cracks inside the welds and it is a great tool at the flow analysis of dissimilar welds.

O objetivo deste trabalho foi estudar a influência da taxa de resfriamento na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço API 5L X100 soldado com MAG e analisar a suscetibilidade à trinca induzida pelo hidrogênio deste mesmo aço. Foram realizadas soldas por simples deposição em uma seção de um tubo em cinco diferentes temperaturas de pré-aquecimento (-30, 34, 100, 150 e 200 °C) de modo a se obter diferentes taxas de resfriamento. Em uma segunda etapa, foram realizadas juntas soldadas, com quatro diferentes temperaturas de pré-aquecimento de passe de raiz (32, 100, 150 e 200 °C) e temperatura de interpasse de 100 °C. Para avaliar as propriedades metalúrgicas das amostras soldadas com MAG, foram realizados os ensaios de macrofotografia, microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As propriedades mecânicas foram analisadas com o ensaio de dureza Vickers (HV5) e microdureza Vickers (HV0.2); ensaio de tração e ensaio de impacto Charpy. Na última etapa do trabalho, foi realizado o ensaio Tekken, visando avaliar a suscetibilidade do aço API 5L X100 à trinca induzida pelo hidrogênio. Foram utilizados eletrodos revestidos com diferentes condições de umidade com o objetivo de depositar diferentes níveis de hidrogênio no metal de solda. / The aim of this work were to study the influence of cooling rate on microstructure and mechanical properties of an API 5L X100 welded by MAG and to analyze the susceptibility of this steel on hydrogen induced cracking. Bead on pipe welds (BOP) were made into five different temperatures (-30, 34, 100, 150 e 200 °C) aiming to reach different cooling rates during welding. On a second stage of this work, MAG welded joints were made with four different pre-heat temperatures on the root pass (32, 100, 150 e 200 °C) and controlled inter-pass temperature of 100 °C. The metallurgical properties of welds were evaluated by macrograph; light microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The mechanical properties were analyzed by Vickers hardness test (HV5), Vickers microhardness test (HV0.2), tensile test and Charpy V-notch. At the last stage of this work, Tekken test was performed to evaluate the susceptibility of API 5L X100 steel on hydrogen induced cracking. SMAW process was used with electrodes on three different humidity conditions aiming to deposit different hydrogen levels on weld metal.