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5.5 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 
ZF/ZTA 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. 
 
5.5.1 Análise microestrutural do aço SAE 4340 
 
5.5.1.1 Material conforme recebido (CR) e/ou metal base (MB) 
 
No MB 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 MB via EDS. 
 
 
Figura 48 - Análise microestrutural via MO, do MB do aço 4340, condição CR. 
 
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El. Weight Atomic 
C 1.14 5.09 
Si 0.26 0.49 
Cr 0.88 0.90 
Mn 0.51 0.50 
Fe 95.95 91.87 
Ni 1.26 1.14 
 
 
 
Figura 49 - Análise de MEV, referente ao meio do MB do aço SAE 4340, condição CR. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 50 - Análise de EDS, referente ao meio do MB do aço 4340. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 51 - Análise de EDS, referente ao meio do MB do aço 4340. 
 
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 MB é composto por matriz perlítica em sua maioria, contudo apresenta 
a formação de outros microconstituintes. 
 
Elem Weight% At% 
C K 0.78 3.51 
Si K 0.24 0.46 
Cr K 0.75 0.79 
Mn K 0.50 0.50 
Fe K 96.0 93.1 
Ni K 1.74 1.60 
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5.5.1.2 Material soldado (S) 
 
No cordão de solda dos aços 4340 apresentado nas Figuras 52 a 56, observa-se a 
ZF, 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 ZTA 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 
ZTA/MB encontra-se a decomposição da martensita em subprodutos tais como 
carbonetos e ferrita. 
 
 
 
F 
Figura 52 - Microestrutura da ZTA em diferentes amostras do aço 4340, após ataque nital 1%. 
 
Figura 53 - Análise de MEV da transição ZTA/MB e meio da ZTA do aço 4340, respectivamente. 
 
ZTA 
ZF 
MB 
ZTA 
ZF 
ZTA 
MB 
ZTA 
88 
 
 
 
 (a) (b) 
Figura 54 - MEV da transição, ZTA/ZF (a) e ZTA (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 ZF 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. 
 
ZF 
ZTA 
ZTA 
ZF ZF 
89 
 
 
 
 
 (a) (b) 
Figura 56 – Análise em MO do CS, topo (a) e região central (b), dos aços 4340. 
 
 
Figura 57 - Análise de MEV, referente ao meio da zona fundida do aço 4340. 
 
 
5.5.1.3 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 
MB/ZTA encontrou-se um efeito de revenimento duplo. Na transição ZTA/ZF e na ZF 
foi possível observar novamente a presença de microconstituintes como a martensita e 
bainita, juntamente com ferrita e austenita em menores quantidades. 
Na ZF foram vistas as formações das dendrítas equiaxiais, saindo da transição 
ZTA/ZF e se direcionando até o meio do cordão, já as dendrítas colunares foram 
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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 MB, ZTA e ZF do material, após tratamento 
térmico a 400ºC durante 2 horas. 
 
 
Figura 58 - Aço 4340 após soldagem e tratamento de revenimento. 
 
 
 
 
 
Figura 59 – Aço 4340, tratado termicamente a 400ºC durante 2 horas, sendo a ZTA (A), transição 
ZTA/ZF (B e C) e a ZF (D). 
 
A B 
C D 
ZTA 
ZF 
ZTA 
ZF 
ZTA 
MB 
MB 
ZTA 
ZF 
91 
 
 
 
 
Figura 60 - Análise de MEV do MB, transição MB e ZTA do aço 4340, após revenimento. 
 
 
Figura 61 - MEV da ZF, transição ZTA/ZF do aço 4340, após revenimento. 
 
 
5.5.1.4 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. 
 
ZTA 
MB 
ZF 
ZTA 
MB 
ZF 
92 
 
 
 
Figura 62 - Análise de MO e MEV da borda do aço 4340, após nitretação a plasma. 
 
 
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. 
 
 
 
5.5.1.5 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 
Camada Nitretada 
Camada Nitretada 
Camada Nitretada 
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realizados os dois ataques, sendo necessário um pré-atque com nital 1%, As Figuras 65 
e 66 mostram alguns pontos brancos na transição ZF/ZTA e na ZF com fração 
volumétrica de 2% em média na transição e 3% em média na ZF, 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 ZF/ZTA, do aço 4340. 
 
 
Figura 66 - A ZF do cordão, atacado com metabissulfito 10%, do aço 4340. 
 
5.5.2 Análise microestrutural do aço 300M5.5.2.1 Material conforme recebido(CR) e/ou metal base (MB) 
 
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