O presente estudo abordou a soldagem de trilhos ferroviários e impacto das propriedades mecânicas, tensões residuais, resistência ao desgaste e evolução microestrutural. O estudo foi dividido em três partes, todas relacionadas à soldagem de topo por centelhamento de trilhos ferroviários e considerando os efeitos das transformações de fases. Na primeira parte, foi realizada uma análise da fadiga de contato de rolamento e da relação entre diferentes microestruturas resultantes da soldagem. Utilizando tratamentos térmicos e corpos de prova retirados de trilhos soldados reais, ensaios de disco contra disco revelaram comportamentos não convencional dependendo das microestruturas testadas e em função do escorregamento. A segunda parte concentrou-se nos fenômenos associados à transformação do eutetoide divorciado (DET), que ocorre na zona afetada pelo calor da junta soldada e afeta a dureza da região. Investigou-se a influência da microestrutura inicial e da cinética de transformação de fases em trilhos com maior quantidade de elementos de liga, como Si e V. Os resultados destacaram a influência desses elementos na esferoidização da reação de DET. A terceira parte envolveu a simulação por elementos finitos das tensões residuais provenientes da soldagem de trilhos ferroviários por centelhamento. Propriedades mecânicas foram obtidas experimentalmente para ajustar o modelo de simulação, levando em consideração as variações dependentes da temperatura encontradas na literatura. A compreensão aprofundada das transformações de fases na soldagem de trilhos ferroviários tem um potencial preditivo das tensões residuais durante a fabricação e manutenção das vias ferroviárias. O modelo desenvolvido nesta pesquisa pode auxiliar na otimização dos parâmetros de soldagem, evitando transformações indesejadas na microestrutura e reduzindo tensões residuais prejudiciais à integridade estrutural dos trilhos.

The present study addressed the rail welding and its impact on mechanical properties, residual stresses, wear resistance, and microstructural evolution. The study was divided into three parts, all related to flash-butt rail welding and considering the effects of phase transformations. In the first part, an analysis of rolling contact fatigue and the relationship between different microstructures resulting from welding was conducted. Through the use of heat treatments and specimens extracted from actual welded rails, twin-disc tests revealed non-conventional behavior depending on the tested microstructures and the slippage. The second part focused on the phenomena associated with the divorced eutectoid transformation (DET), which occurs in the heat-affected zone of the welded joint and affects the hardness of the region. The influence of the initial microstructure and the kinetics of phase transformation in rails containing higher amounts of alloying elements such as Si and V was investigated. The results emphasized the influence of these elements on the spheroidization of the DET. The third part involved finite element simulation of residual stresses resulting from flash-butt rail welding. Mechanical properties were experimentally obtained to adjust the simulation model, taking into account the temperature-dependent variations found in the literature. A comprehensive understanding of phase transformations in the rail welding holds predictive potential for residual stresses during the manufacturing and maintenance of railway tracks. The model developed in this research can assist in optimizing welding parameters, avoiding undesired transformations in the microstructure, and reducing detrimental residual stresses to the structural integrity of the rails. These advancements are directly related to divorced eutectoid transformations, opening possibilities for minimizing spheroidization and enhancing wear resistance during wheel-rail contact.