Material conforme recebido (CR) e/ou metal base (MB)

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1 ANÁLISES MICROESTRUTURAIS As micrografias obtidas na seção transversal do material nas condições: como recebido e pós-soldagem com tratamentos de revenido e niretação estão apresentadas nas Figuras 48 a 66 para os aços 4340 e Figuras 67 a 85 para os aços 300M. O cordão de solda apresenta uma estrutura bruta de fusão, formado por uma rede dendrítica, com matriz martensítica, com presença de ferrita e microcontituinte MA (martensita+austenita) para o aço 4340, contudo o aço 300M apresenta também uma rede de precipitados a base de molibdênio, cromo e vanádio sobre a matriz. Na transição / do aço 4340, foi encontrado, basicamente, uma estrutura bifásica (martensita e bainita) e algumas regiões com austenita retida. Após normalização observou-se a ocorrência de descarbonetação nas bordas de ambos os materiais. As fases presentes no cordão de solda, zona térmicamente afetada e metal base podem ser observadas nas micrografias obtidas em MO, MEV e EDS Análise microestrutural do aço SAE Material conforme recebido (CR) e/ou metal base () No pode se observar nas Figuras 48 e 49 a microestrutura do material, sendo composto por uma matriz típica de aço baixo carbono, com presença de perlita e ferrita. Nas Figuras 50 e 51 verificam-se a composição do via EDS. Figura 48 - Análise microestrutural via MO, do do aço 4340, condição CR.

2 86 Figura 49 - Análise de MEV, referente ao meio do do aço SAE 4340, condição CR. El. Weight Atomic C Si Cr Mn Fe Ni Figura 50 - Análise de EDS, referente ao meio do do aço Elem Weight% At% CK Si K Cr K Mn K Fe K Ni K Figura 51 - Análise de EDS, referente ao meio do do aço Nas análises químicas via EDS foi possível observar a presença de microconstituintes tais como: carbonetos (Figura 50) e Feα - ferrita (Figura 51), mostrando que o é composto por matriz perlítica em sua maioria, contudo apresenta a formação de outros microconstituintes.

3 Material soldado (S) No cordão de solda dos aços 4340 apresentado nas Figuras 52 a 56, observa-se a, na qual encontramos uma microestrutura composta basicamente de martensita com presença de ferrita e austenita. A região fundida é aquela na qual a temperatura atingida pela exposição ao laser supera a temperatura liquidus do material e inicia-se fusão, com posterior solidificação na forma de austenita e resfriamento brusco levando as transformações, no qual teremos a matriz composta por martensita em sua maioria. Na encontramos duas regiões distintas: austenitizada e revenida (LIMA, 2008). Na região onde ocorre a austenitização, após o resfriamento, observa-se a predominância de matriz bifásica (martensita e bainita). Na região de transição / encontra-se a decomposição da martensita em subprodutos tais como carbonetos e ferrita. F Figura 52 - Microestrutura da em diferentes amostras do aço 4340, após ataque nital 1%. Figura 53 - Análise de MEV da transição / e meio da do aço 4340, respectivamente.

4 88 (a) (b) Figura 54 - MEV da transição, / (a) e (b) do aço 4340, condição S. A presença de martensita, conforme visto também pelos autores Lee e Su (1997) é responsável pela alta dureza e fragilidade oriundas do resfriamento rápido. Nas Figuras 55 a 57 observa-se a microestrutura da do cordão de solda, com predominância de martensita, verifica-se também a formação dendrítica que mostra o processo de transferência de calor e solidificação, após passagem do feixe de laser. No cordão de solda dos aços hipoeutetóides, pode-se encontrar também ferritas, provenientes do processo de fusão e solidificação rápida (BHADESHIA, 2001). (a) (b) Figura 55 Análise em MO, após ataque Nital 1%, início do cordão de solda (topo) (a), formação de dendritas colunares (b) no aço 4340.

5 89 (a) (b) Figura 56 Análise em MO do CS, topo (a) e região central (b), dos aços Figura 57 - Análise de MEV, referente ao meio da zona fundida do aço Material soldado e revenido (SR) Após caracterização do material soldado, foi estudado o aço após tratamento térmico de revenimento, no qual em análise visual, pode-se observar o crescimento de grãos mostrado na Figura 58. No metal base observou-se matriz perlítica com ferrita nos contornos, na transição / encontrou-se um efeito de revenimento duplo. Na transição / e na foi possível observar novamente a presença de microconstituintes como a martensita e bainita, juntamente com ferrita e austenita em menores quantidades. Na foram vistas as formações das dendrítas equiaxiais, saindo da transição / e se direcionando até o meio do cordão, já as dendrítas colunares foram

6 90 encontradas no topo do cordão de solda, mostrando o processo de solidificação e possível processo de segregação de elementos químicos. Nas Figuras 59 a 61, verifica-se o, e do material, após tratamento térmico a 400ºC durante 2 horas. Figura 58 - Aço 4340 após soldagem e tratamento de revenimento. A B C D Figura 59 Aço 4340, tratado termicamente a 400ºC durante 2 horas, sendo a (A), transição / (B e C) e a (D).

7 91 Figura 60 - Análise de MEV do, transição e do aço 4340, após revenimento. Figura 61 - MEV da, transição / do aço 4340, após revenimento Material soldado nitretado (SN) e soldado, revenido e nitretado (SRN) As Figuras 62 a 64 mostram a camada nitretada (CN) ou camada branca, formada na superfície do aço 4340 após tratamento superficial de nitretação a plasma, a qual foi realizada a temperatura de 500ºC por 3 horas. A Figura 64 apresentou um suposto destacamento da CN. As análises de MO e MEV possibilitou a visualização da CN na borda do CS, no qual foi observado o não preenchimento da camada em toda a borda do material.

8 92 Camada Nitretada Camada Nitretada Figura 62 - Análise de MO e MEV da borda do aço 4340, após nitretação a plasma. Camada Nitretada Figura 63 - Análise em MO da borda do aço 4340, após nitretação a plasma. Figura 64 - Análise de MEV e MO da borda do aço 4340, após revenimento e nitretação a plasma Caracterização da austenita retida Os ataques químicos, Klenn e Metabissulfito, são utilizados para revelar fases específicas, estes revelam a austenita retida presente no material e podem indicar a presença de bainita (coloração marrom), para a verificação do aço ARBL 4340, foram

9 93 realizados os dois ataques, sendo necessário um pré-atque com nital 1%, As Figuras 65 e 66 mostram alguns pontos brancos na transição / e na com fração volumétrica de 2% em média na transição e 3% em média na, revelando a presença de austenita retida e/ou microconstituinte MA (BHADESHIA, 2001). As análises da fração volumétrica de austenita retida foram realizadas com a utilização do software Image J (RASBAND, 2011), para ambos os materiais. Figura 65 - Ataque químico Klenn, da Transição /, do aço Figura 66 - A do cordão, atacado com metabissulfito 10%, do aço Análise microestrutural do aço 300M Material conforme recebido(cr) e/ou metal base () O metal base do aço 300M é composto por uma matriz típica de aço médio carbono, com presença de perlita e ferrita poligonal (pró-eutetóide), a adição de elementos de liga como vanádio e molibdênio, levando à formação de carbonetos. Na

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