Modelamento de têmpera e partição para o desenvolvimento de um aço avançado de elevada resistência mecânica de terceira geração para aplicação automotiva.
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Date
2022
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Abstract
Chapas de aços avançados de elevada resistência mecânica (Advanced High Strength Steel -
AHSS), mecanicamente mais resistentes e mais finas, têm sido cada vez mais utilizadas para a
fabricação de estruturas veiculares (BIW – body in white), objetivando atender às novas normas
de emissões e padrões elevados de segurança. Aços AHSS de primeira e segunda geração, já
são comumente utilizados na indústria automotiva, sendo que uma terceira geração está em
desenvolvimento. Dentro da terceira geração, o conceito de têmpera e partição (Q&P) tem
ganhado destaque desde o início dos anos 2000, propondo aços avançados de composição
química próxima à dos aços AHSS de primeira geração, mas com propriedades mecânicas
superiores. Muitas variáveis do processo Q&P têm sido estudadas por vários pesquisadores,
sendo propostos diferentes ciclos Q&P para diferentes ligas. Porém, um ciclo Q&P, ainda é de
difícil execução a nível industrial, sendo necessários maiores estudos para se conhecer melhor
a metalurgia física desse processo. Nesse contexto, por meio de simulações termodinâmicas e
físicas, experimentos em escala de bancada, bem como da caracterização microestrutural e
mecânica de uma liga CMnSi comercialmente produzida e aplicada no Brasil, este trabalho
propôs um desenvolvimento inédito de ciclos térmicos do tipo Q&P com o objetivo de se obter
um aço AHSS de terceira geração para aplicação automotiva. Inicialmente caracterizou-se o
estado de entrega do aço CMnSi (composição química típica de aços do tipo TRIP780) e
determinou-se as temperaturas críticas de transformações de fases sob resfriamento contínuo.
Em seguida, avaliou-se os efeitos de tratamentos térmicos do tipo step quenching (SQ) para a
liga em estudo, propondo uma combinação desse tratamento com o processo Q&P. Os efeitos
da temperatura de austenitização no tamanho de grão austenítico, assim como do tempo e da
temperatura de austenitização na cinética de austenitização intercrítica (AI) também foram
estudados, combinando-se esse tratamento ao processo Q&P. Assim, com base nos resultados
obtidos, ciclos Q&P combinados a estágios prévios de SQ e de AI foram propostos, de maneira
personalizada, para a liga CMnSi. Para a caracterização microestrutural dos aços produzidos,
as técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV),
difratometria de raios-X (DRX), difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e microscopia
eletrônica de transmissão (MET) foram utilizadas. A caracterização mecânica foi realizada por
meio de ensaios de microdureza, de tração e de tenacidade à fratura. Com base nos resultados
obtidos, foi possível propor três diferentes produtos promissores, sendo um Q&P, um Q&P
após AI e um Q&P após SQ, todos com microestruturas contendo ferrita, bainita, martensita e
austenita retida, porém com diferentes características e frações de cada constituinte. Os três produtos propostos apresentaram comportamentos mecânicos distintos, com potencial para
serem destinados a diferentes aplicações na indústria automotiva. Destaca-se que todos
atingiram limites de resistência e alongamentos em tração requeridos para aços AHSS de
terceira geração, tendo em vista o contexto crashworthiness na indústria automotiva.
Description
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Keywords
Partição de fases, Austenita - austenita retida, Metais - propriedades mecânicas, Aço - tenacidade à fratura, Indústria automobilística
Citation
MAGALHÃES, Charles Henrique Xavier Morais. Modelamento de têmpera e partição para o desenvolvimento de um aço avançado de elevada resistência mecânica de terceira geração para aplicação automotiva. 2022. 232 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2022.