Neste trabalho foram estudadas as microestruturas, dureza, e resistência ao impacto em aço alta resistência e baixa liga (ARBL) na ZAC. O processo de soldagem foi por arco submerso, utilizando corrente de 600A, tensão de 25V, velocidade de soldagem de 25,5; 24; 20,94; e 19,5 cm/min. Utilizou-se chapa de aço USI-SAC-50. Os quatro aportes de calor produzidos 3,53; 3,75; 4,24; 4,61 kJ/mm, permitiram variações microestruturais na região de granulação grosseira da ZAC, promovendo variações nas medidas de durezas e nos resultados do ensaio de impacto medido à -25ºC e -10ºC. Quando realizado o tratamento térmico de alívio de tensões a 580ºC por 1 hora, as morfologias das microestruturas e medidas de dureza na região grosseira da ZAC, praticamente foram iguais, independente do aporte de calor. Os resultados do ensaio de impacto realizado à -25ºC, com e sem tratamento térmico, não sofreram alterações significativas para os valores das energias absorvidas na ZAC. Já a -10ºC a mudança foi mais significativa. O aspecto da morfologia da fratura na região de granulação grosseira da ZAC, após o ensaio de impacto, foi coerente para os quatro aportes de calor utilizados na soldagem. / It was studied in this report the microstructure, hardness and impact resistance in High Strength Low Alloyed (HSLA) steel in HAZ. The submerged are weld metals were made, using corrent of 600A, are voltage of 25V and travel speed of 25,5; 20,9; 24; and 19,5 cm/min. The USI-SAC-50 steel was used in present report. Four different heat input 3,53; 3,75; 4,24 and 4,61 kJ/mm were used to weld, produced significant changes in the coarse heat affected zone (HAZ) microstructure morphology, and this effect promoted changes on the hardness and the impact results at -25°C and -10°C. Using stress reliev treatment at 580°C for one hour, has changed the microstructure morphology in the coarse heat affected zone and the hardness measurements becames quite similar, therefore independent of the heat input. At -25°C the impact results has shown no variations with the stress reliev heat treatment. However, there were significant changes in the impact results at -10°C. After the impact test, the aspect of morphology facture in the coarse heat affected zone (HAZ), was coherent for the four different heat input, were used to weld.

[pt] O presente trabalho estuda a estabilidade microestrutural da liga 33 (Cr-Fe-Ni-N) em condições de trabalho, tendo em vista o desempenho das suas juntas soldadas em projetos industriais. Amostras desta liga seguiram um procedimento previamente programado de tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento isotérmico a 700 graus Celsius e 900 graus Celsius durante 1h, 10h e 100h. Nestas condições, foram identificados a ocorrência dos fenômenos de precipitação homogênea e heterogênea convencional, assim como da precipitação descontínua. A elucidação da cinética desta última é de particular interesse em virtude do efeito negativo nas propriedades mecânicas e desempenho de diversas ligas metálicas como elemento estrutural. Posteriormente, o material como recebido foi submetido ao processo de soldagem TIG autógena. Amostras da junta soldada passaram pelos tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento isotérmico a temperatura de 700 graus C durante 1 h, 10 h e 100 h, além de uma amostra ter sido envelhecida diretamente pós-soldagem durante 100h na temperatura de 700 graus Celsius. A caracterização microestrutural do material, a partir da condição como recebido, após tratamentos térmicos, como soldado e tratamentos térmicos pós-soldagem, foi realizada por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão convencional (MET) e na modalidade transmissão/varredura (STEM). Sempre que possível, microanálise qualitativa dos diferentes elementos micro estruturais foi levada a efeito por espectroscopia de dispersão de energia característica de raios-x (XEDS) acoplada ao MEV e ao MET/STEM. Foram realizados ensaios de microdureza para avaliar os efeitos da soldagem e dos tratamentos térmicos em todas as condições do material. Os resultados demonstram que tanto os precipitados homogêneos, heterogêneos em contornos de grão como as colônias de precipitação descontínuas são ricos em Cr. Nesta última, caracterizada por uma estrutura lamelar crescendo cooperativamente com a migração dos contornos de grão de alto ângulo, os precipitados lamelares parecem ter incorporado nitrogênio por difusão intergranular, formando Cr2N. Este fenômeno foi também detectado na junta soldada após envelhecimento direto a 700 graus Celsius durante 100h. Os resultados dos ensaios de dureza mostram o endurecimento por precipitação na liga 33 envelhecida em ambas as temperaturas utilizadas, diferentemente da junta soldada que apresentou discreta alteração de microdureza, mesmo após os tratamentos térmicos aplicados. / [en] This work studies the microstructural stability of alloy 33 (Fe-Cr-Ni-N) aiming at improving the performance of welded joints under in working conditions. Samples of this alloy followed a previously programmed procedure of homogenization and isothermal aging heat treatment at 700 degrees C and 900 degrees C for 1h, 10h and 100h. Under these conditions, the occurrence of homogeneous and heterogeneous conventional precipitation, as well as the discontinuous precipitation phenomena, were identified. The elucidation of the kinetics of the latter is of particular interest because of the well-known negative effect on the mechanical properties and performance of the several alloys applied as structural component. Subsequently, the as-received material was submitted to TIG welding process. Samples of the weld joints followed the same heat treatment schedule of homogenization and isothermal aging temperature of 700 degrees C for 1h, 10h and 100h. In addition, a welded sample was directly aged at this temperature for 100h at 700 degrees C. Microstructural characterization of the material, from the as received condition, to all post-heat treatment, as-welded and post-welding conditions was performed by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy, in the conventional (CTEM)and scanning/transmission (STEM) modes. Whenever possible, qualitative microanalysis of different microstructural elements was carried out by characteristic x-ray energy dispersive spectroscopic (XEDS) coupled to SEM and TEM/STEM. Micro-hardness tests were conducted to evaluate the effects of welding and heat treatment on the materials under all above mentioned conditions. The results demonstrate that both the homogeneous and heterogeneous precipitates at grain boundary as well as colonies of discontinuous precipitation are rich in chromium. In the latter, characterized by a lamellar structure growing cooperatively with high angle grain boundary migration, the lamellar precipitates appear to have nitrogen incorporated by inter granular diffusion mechanism, forming Cr2N.This phenomenon was also detected in the welded joint aged at 700 degrees C for 100 h. The results of the hardness tests show the precipitation hardening effect on the alloy aged at 33 at both temperatures , contrary to the welded joints where no significant change in micro-hardness were detected even after the application of heat treatments.

[pt] Tradicionalmente, tanto os metais de solda, quanto os aço da classe Cr-Mo, são considerados susceptíveis ao fenômeno de fragilização ao revenido. O presente trabalho tem como objetivo avaliar metais de solda do tipo 2,25%Cr-1,0%Mo com diferentes teores de Mn (0,4% - 1,1%) obtidos pelo processo de eletrodo revestido submetidos aos tratamentos térmicos de alívio de tensões (TTAT), de step-cooling (TTSC) e TTAT seguido de TTSC. Verificou-se através de ensaios de impacto Charpy-V que o TTAT, promoveu um ganho de tenacidade e resistência para teores de Mn entre 0,9% - 1,1%, enquanto que a aplicação do TTSC não promoveu mudanças significativas na tenacidade para todos os teores estudados. Observou-se que, as variações microestruturais em função dos tratamentos térmicos aplicados para uma estrutura predominantementebainítica, detectáveis por microscopia eletrônica de varredura, foram pequenas para os teores de Mn estudados. A utilização dos índices tradicionais como o fator X , fator PE e fator J de susceptibilidade à fragilização se mostrou incompatível com as respostas obtidas nos ensaios de impacto dos metais de solda avaliados, sugerindo a necessidade de uma revisão dos fatores para a avaliação da tendência para a fragilização ou mesmo considerar que os materiais atualmente produzidos não sejam mais susceptíveis ao fenômeno fragilização ao revenido mesmo após tratamentos térmicos de alívio de tensões. / [en] Traditionally, both Cr-Mo class steels and the weld metals produced in joining such materials have been considered to be susceptible to the phenomenon of temper embrittlement. The current study evaluates 2,25%Cr-1,0%Mo type weld metals with varying Mn levels (0,4%- 1,1%), produced using coated electrodes with an SMAW process. The welded joints were subjected to three types of heat treatment; either stress relief annealing, or step cooling or stress relief annealing and step cooling. Charpy-V impact testing results indicated a gain in toughness and tensile strength for materials with Mn levels in the 0,9% to 1.1% range, and that the step cooling alone did not cause any appreciable changes in toughness for any of the Mn levels studied. Furthermore, scanning electron microscopy revealed that the bainitic microstructure of the materials studied was relatively little affected by the applied heat treatments. The values obtained for the traditional embrittlement indexes, X -Factor, PE-Factor and J-Factor were observed to be inconsistent and incompatible with the actual quantified impact behaviour of the weld metals investigated. This would suggest that a reevaluation of these traditional embrittlement indexes should be considered. The temper embrittlement susceptibility of steels of this type as they are currently manufactured may, in this way, come to be considered much lower than would otherwise be the case, even after post weld heat treatments.

Este trabalho tem o intuito de analisar a junção realizada pelo processo de soldagem por fricção-mistura (FSW) pelo do teste de Arcan. É apresentada inicialmente uma revisão bibliográfica dos estudos já realizados nessa área e da teoria relevante. Foram realizados ensaios para avaliar a falha da junta sob carregamento multiaxial quando comparada à falha do material base. Para a realização dos ensaios utilizouse uma máquina de tração com capacidade de 50 kN. Foi projetado e construído um dispositivo de Arcan modificado, que permite a variação do ângulo com o qual a força de tração é aplicada. Os resultados práticos demonstraram as características de resistência da junção por FSW quando sujeita à forças de tração e cisalhamento. Os resultados obtidos servem como base para comparação entre junções feitas por FSW e por métodos convencionais como a utilização de rebites (prática muito comum na indústria aeronáutica). / The aim of this work is to analyze the junction made by Friction Stir Welding (FSW) using the Arcan test. Initially is presented a review of the studies carried out in this area and the relevant theory for the project. Tests were executed in order to evaluate the failure of the welding under multiaxial loading when compared to the failure of the base material. In order to execute the Arcan Tests, a tensile test machine with nominal capacity of 50 kN was used. A modified Arcan device, that allows an angle variation of the force applied, was developed and fabricated. The practical results demonstrate the FSW joint resistance characteristics when subjected to normal and shear forces. The results obtained serve as basis to compare the junctions made using FSW and conventional joint methods like rivets (very common practice in the aeronautical industry).

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.

Este trabalho apresenta um estudo de transdutores piezelétricos de potência usados em máquinas de estampagem e soldagem de tecidos sintéticos por ultra-som, através de modelos de elementos finitos implementados no software ANSYS e verificações experimentais. O transdutor é do tipo sanduíche e está acoplado a um amplificador mecânico e a um sonotrodo. Os comportamentos elétrico e vibracional do transdutor tipo sanduíche foram analisados em relação à quantidade de discos de piezocerâmicas em modelos axi-simétricos com quatro e oito discos. Comparam-se os resultados numéricos da resposta em frequência da impedância elétrica e do coeficiente de acoplamento eletromecânico com resultados experimentais de protótipos. Apresentam-se também análises numéricas do comportamento vibracional do amplificador mecânico e de dois tipos de sonotrodos, um cilíndrico e outro com o formato de uma lâmina larga, usados no processo de corte e soldagem de tecidos por ultra-som. É feita uma análise da distribuição de amplitude de vibração ao longo da face de trabalho dos dois sonotrodos. Os resultados simulados são comparados com os resultados experimentais de uma varredura feita na superfície de trabalho de cada protótipo usando-se um vibrômetro laser Doppler. Mostra-se que a vibração na face do sonotrodo cilíndrico ocorre com maior amplitude em uma região na sua borda. Considerando que para o processamento adequado do tecido é necessário que todos os pontos ao longo da face de trabalho do sonotrodo vibrem com a mesma amplitude, verifica-se a necessidade de modificar a forma do sonotrodo visando obter uma distribuição uniforme de deslocamentos em sua face. Para isso utiliza-se a modelagem do sonotrodo com a técnica de otimização paramétrica disponível no ANSYS, com o objetivo de se obter uma distribuição de vibração uniforme ao longo de sua face de trabalho. Os resultados experimentais do protótipo do sonotrodo cilíndrico otimizado são comparados com os resultados numéricos da distribuição de vibração ao longo de sua face de trabalho mostrando uma boa concordância e, portanto, validando o modelo numérico. / This work presents a study of high power piezoelectric sandwich transducers used in ultrasonic cutting and welding of thermoplastic textiles using finite element models with ANSYS and experimental verifications. The electrical/vibrational behaviour of transducers with four and eight piezoceramics is analysed using axisymetric models. The numerical results of electrical impedance frequency response and electromechanical coupling factor are compared with experimental results of prototypes. There are presented the numerical analysis of the vibrational behaviour of an acoustical amplifier and two types of sonotrodes, a cylindrical and an wide blade shape, used in the ultrasonic cutting and welding of thermoplastic textiles. It is performed an analysis of the distribution of vibration amplitude along the work surface of both sonotrodes and the simulated results are compared with esperimental measurements of the prototypes using a laser Doppler vibrometer. The results show that the amplitude of vibration of the cylindrical sonotrode is not uniform on its working surface. A maximum of amplitude occurs in its border. In order to guarantee the process quality it is necessary that all points along the working surface vibrate with the same amplitude. It is used the parametric optimization technic of ANSYS in order to obtain an uniform amplitude of displacement on the working surface of the cylindric sonotrode. The simulated and experimental results optimized prototype of the cylindric sonotrode are compared showing good agreement and therfore validating the numerical model.

Os aços inoxidáveis duplex são materiais com um excelente desempenho, devido às suas sobressalentes propriedades mecânicas e excelente resistência à corrosão. Uma composição química adequada e microestrutura balanceada são as responsáveis por esta combinação de propriedades. No entanto, são estes mesmos fatores que os fazem especialmente susceptíveis à precipitação de fases intermetálicas, com efeitos maléficos no seu desempenho. Durante os ciclos térmicos de uma soldagem multipasse, a precipitação de intermetálicos é crítica. Foi desenvolvido um método para simular os ciclos térmicos de uma solda multipasse. Usando este método, foi estudada a precipitação de nitreto de cromo e fase sigma na zona afetada pelo calor submetida a temperaturas abaixo de 950°C dos aços inoxidáveis duplex UNS S31803 e S32550. Foram estudadas energias de soldagem na faixa de 0,4 a 1,0 kJ/mm. Foi determinada mediante extração de precipitados, seguida de difração de raios X na câmara de Debye-Scherrer e microscopia eletrônica de transmissão, a precipitação de nitreto de cromo para energias de soldagem de 0,4 a 1,0 kJ/mm e de fase sigma para energias de soldagem de 0,6-1,0 KJ/mm, no UNS S32550. Já o UNS S31803 não apresentou precipitação alguma para as energias de soldagem estudadas. Baseando-se nos resultados verifica-se que durante uma soldagem multipasse o UNS S31803 é menos propenso que o UNS S32550 à precipitação de intermetálicos na zona afetada pelo calor submetida a temperaturas abaixo de 950°C. / Duplex stainless steels belong to a group of high performance stainless steels regarding to corrosion and mechanical properties. These achievements are related to a suitable chemical composition and a balanced microstructure. During welding thermal cycles the microstructure changes and, consequently, corrosion and mechanical properties might be impaired due to a precipitation of intermetallic phases. This precipitation is an issue to be addressed for multipass welding. It was developed a method for simulate the multipass welding thermal cycles. Using this method chromium nitride and sigma phase precipitation was studied in a simulated heat affected zone of multipass welding (three passes) of UNS S31803 and UNS S32550 duplex stainless steels with different heat inputs (0,4 to 1,0 kJ/mm). The HAZ simulated region was below 950°C maximum temperature. Microstructural characterization of simulated samples showed discontinuous films of a precipitated phase at ferrite/ferrite grain boundaries and ferrite/austenite interfaces were observed only in a UNS S32550 duplex grade for all heat inputs simulated. This suggests that sigma phase and chromium nitride precipitation took place during sample thermocycling. X-ray diffraction in a Debye-Scherrer chamber of extracted precipitates and electron diffraction by TEM confirmed the presence of chromium nitrides for all range of heat input studied and sigma phase for heat input above 0,6 kJ/mm. On the other hand, microstructural analysis of UNS S31803 simulated samples did not present precipitation of intermetallic phases in the tested temperature range of HAZ. Based on these results, UNS S31803 is more resistant than UNS S32550 to intermetallic phases precipitation in multipass welding.

Quando os materiais ferromagnéticos se submetem a campos magnéticos variáveis, experimentam uma mudança na indução que acontece de forma discreta constituindo os saltos de Barkhausen. Estes saltos são conseqüência da interação entre as paredes de domínio se movimentando e os pontos de ancoragem que atuam como barreiras à sua movimentação. Se durante a aplicação do campo variável, coloca-se uma bobina sensora na superfície da amostra, a mudança no fluxo magnético induz uma seqüência de pulsos de tensão elétrica que conformam o sinal de Ruído Magnético de Barkhausen (RMB). Nos últimos anos tem sido publicados trabalhos que mostram que o RMB depende da microestrutura, do teor de carbono, da dureza, do estado de tensões, da deformação, da condição superficial e da anisotropia, fazendo possível utilizá-lo como um método de ensaio não destrutivo para o monitoramento microestrutural de materiais. Esta tese mostra a aplicabilidade do RMB para avaliar a variação microestrutural em juntas soldadas de aço estrutural ASTM A36. A soldagem realizou-se em chapas de 6 mm de espessura com preparação de chanfro em V, com um e dois passes, e com tratamento posterior de alívio de tensões. Fizeram-se a caracterização de microestruturas e microdurezas numa seção transversal da junta soldada. Numa linha na superficie da chapa transversal ao cordão de solda, mediram-se as tensões residuais por difração de raios-X e nas superfícies das chapas, em várias linhas transversais ao cordão de solda, obtiveram-se sinais de RMB. Os sinais de RMB se analisaram no domínio do tempo pelo valor máximo, o valor acima de 80% do máximo, o rms, o rms do envelope, a kurtosis, o skewness e a posição de pico. Analisaram-se no domínio da freqüência o espectro de freqüência na banda completa e em diferentes bandas. Fizeram-se também análises em tempo-escala através da transformada wavelet e wavelet packet, a fim de procurar uma separação do efeito da microestrutura e das tensões residuais. Todos os parâmetros analisados foram grafados em função da distância ao centro do cordão. Obtiveram-se também mapas superficiais com os valores dos parâmetros analisados. Na caracterização microestrutural foi possível identificar tamanhos de zona afetada pelo calor (ZAC) diferentes nas amostras de um e dois passes. Verificou-se também que as microdurezas mudaram através da junta soldada, sendo que a maior dureza se apresentou no limite de fusão e a menor dureza se apresentou no fim da ZAC. Em relação ao RMB constatou-se que no limite de fusão tem-se o menor valor do parâmetro, enquanto que no fim da ZAC tem-se o maior valor do parâmetro. Os mapas superficiais permitiram identificar a região correspondente à solda. Todas as análises feitas mostraram a forte influência da mudança microestrutural. Dos resultados obtidos conclui-se que o RMB pode ser usado como método de inspeção não destrutivo para monitorar juntas soldadas reais de aços carbono. / Ferromagnetic materials submitted to variable magnetic fields experience discontinuous changes in the induction, being the sudden magnetic flux changes referred as Magnetic Barkhausen Noise (MBN). Fast movements of magnetic domain walls and their interaction with the pinning sites result in the MBN. The corresponding signals are detected as voltage pulses when a pick-up coil is placed in the surface of ferromagnetic materials. In this context, several studies have been recently reported showing the dependence of the MBN on the microstucture, hardness, carbon quantity, residual and applied stress, strain, deformation, surface condition and anisotropy. These features make the MBN an important nondestructive testing technique for material microstructural monitoring. This work shows results for the evaluation of ASTM A36 carbon steel welded plates by MBN. V-groove shape welded samples were made in a 6 mm thickness plates, with one-pass and two-pass, and post-weld heat treating for stress relief. Microstructural characterization and microhardness were made on a transversal section of welds. The residual stress were measured by X-ray diffraction. The MBN were measure on surface plates. MBN signals were analyzed on the time domain through several techniques: the maximum value, threshold of 80% above of maximum, the root mean square (rms), the root mean square of the profile, the kurtosis, the skewness and the profile peak position. The spectra in the entire band and in different width bands were analyzed on the frequency domain. To separate the microstructure effect from that of the residual stress, the wavelet and wavelet packet transform, on the timescale domain, were used. All parameters were plotted in function of the distance to center bead. The microstructural characterization identified different HAZ sizes for one-pass and two-pass. In addition, changes on microhardness throughout welded zones were verified. Greater hardness occurred in the fusion boundary whereas lower microhardness happened in the HAZ end. With MBN monitoring were verified that the MBN lower value happened in the fusion boundary, whereas the MBN bigger value happened in the HAZ end. The surface maps identified the weld region. The study showed that changes in the microstructure influence all analyzed parameters. Consequently, we can conclude that the MBN is a potentially important tool to be used in nondestructive testing for carbon steel weld monitoring.

O aço de médio carbono e baixa liga SAE 4340 vem sofrendo diversas modificações e neste processo de desenvolvimento surgiu o aço 300M. O presente trabalho visa avaliar e comparar a microestrutura e a resistência mecânica dos aços SAE 4340 e 300M, submetidos ao processo de soldagem autógena a laser e em seguida a duas formas de tratamento: o revenimento pós-soldagem e a nitretação à plasma. Também é avaliado o efeito combinado dos tratamentos de revenimento e nitretação. Após soldagem, as chapas foram divididas nos lotes: como recebido, soldado, soldado e revenido, soldado e tratado superficialmente por nitretação a plasma e soldado, revenido e tratado superficialmente por nitretação a plasma. A partir desses lotes, foram obtidas amostras para análise microestrutural e produzidos corpos-de-prova para ensaios de tração. Os resultados mostraram que a presença de precipitados confere ao aço 300M maior resistência mecânica em relação ao aço 4340. Após a soldagem a laser, a zona fundida e zona termicamente afetada de ambos os materiais apresentaram fases diferentes das fases presentes no metal base, a zona fundida mostrou-se martensítica em sua maioria, e a zona termicamente afetada apresentou-se multifásica. Devido às dimensões reduzidas do cordão de solda, o comportamento em tração dos corpos-deprova soldados não diferiu significativamente dos corpos-de-prova produzidos com os materiais de base. O tratamento térmico de revenimento pós-soldagem promoveu queda na dureza da zona fundida em ambos os aços. Após a nitretação, os aços 4340 e 300M apresentaram aumento de dureza próximo às superfícies. O aço 4340 apresentou aumento na resistência mecânica sem perda significativa de ductilidade. Quando revenido e nitretado após a soldagem, o aço 4340 apresentou ligeira queda na resistência mecânica. A nitretação do aço 300M, com a temperatura e tempo escolhidos, levou à fragilização do material em ambas as situações (com e sem revenimento), resultando em uma piora significativa das propriedades mecânicas, o que indica que os parâmetros de nitretação para este aço devem ser revistos. / The high-strength low-alloy (HSLA) steel SAE 4340 has been modified over time giving raise to the 300M steel. This study intends to evaluate and compare the microstructure and the mechanical behavior of the steels SAE 4340 and 300M, after laser beam welding in one pass, followed by distinct treatment routes: tempering, plasma nitriding and tempering plus plasma nitriding. After welding, the plates were divided into five sets: as welded, welded and tempered, welded and plasma nitrided, welded and tempered and plasma nitrided. The samples for microstructural analyses and tensile tests were taken from these material conditions. The results revealed that the presence of precipitates allow higher mechanical strenght to the 300M steel compared to 4340 steel. The melted zone showed more fases if compared with base material, fase like martensite, and the heat affected zone presented a multiphase in your matrix. The melted zone in both materials suffered a hardness decreasing after tempering, although no microstructural changes were observed. After nitriding the 4340 and 300M steels showed a surface hardness increase. The 4340 steel showed an increase in tensile strenght without significant ductility loss. When tempered and nitrided after welding, the 4340 steel suffered a drop in its mechanical strenght. The 300M steel suffered an embrittlement after nitriding in both situations (with and without tempering), resulting in unsatisfactory mechanical properties. This indicates that improvements are needed in the plasma nitriding parameters for this steel.

Os aços Grau 91 vêm sendo amplamente utilizados como componentes para trabalhar em elevadas temperaturas nas indústrias de geração de energia, petroquímica e refinarias de petróleo em consequência da sua excelente resistência a fluência e corrosão em altas temperaturas. Apesar destas notáveis propriedades têm sido encontradas dificuldades na soldagem do aço Grau 91, visto que pode apresentar valores de dureza fora dos limites especificados e provocando redução de diversas propriedades mecânicas. Foram confeccionadas juntas tubulares do aço Grau 91, por meio de soldagem usando o processo TIG na raiz e o processo Eletrodo Revestido nas camadas de soldagem subsequentes. As juntas soldadas foram submetidas ao tratamento térmico póssoldagem (TTPS) a 760°C com diferentes tempos de patamar (1h, 4h e 8h) e posteriormente, as propriedades mecânicas foram analisadas para verificar o atendimento aos requisitos normativos, por meio da realização de ensaios de tração convencional e à quente (540°C), impacto Charpy, dureza Vickers e caracterização microestrutural. Os resultados mostraram que as propriedades mecânicas do aço Grau 91 sofreram alterações, como uma melhor resistência ao impacto e diminuição da dureza com o aumento do tempo de patamar de temperatura, indicando que é possível obter uma melhor combinação de resistência mecânica e tenacidade com o tempo de patamar maior do que 4 horas no TTPS nas condições utilizadas. / Grade 91 steels have been widely used as components to work at high temperatures in power generation plants, petrochemicals and oil refineries as a result of their excellent creep and corrosion resistance at high temperatures. Despite these remarkable properties, difficulties in welding Grade 91 have been encountered, as they may exhibit hardness values outside the specified limits and cause a reduction in various mechanical properties. Grade 91 tubular joints were made through welding by using the GTAW process at the root and the SMAW process in the subsequent welding layers. The welded joints were subjected to PWHT at 760°C with different tempering times (1h, 4h and 8h) and their mechanical properties were evaluated by performing conventional tensile, elevated-temperature tensile (540°C), Charpy V-notch impact toughness, Vickers hardness testing and microstructural characterization. Results indicated that mechanical properties of grade 91 steel change with increasing tempering time, and a better combination of strength and toughness can be reached with more than 4 hours of PWHT, under certain conditions.