AÇOS ARBL

André Paulo Tschiptschin

Recristalização estática

Recristalização de latão encruado (40X).

De (a) a (h) pode-se ver a recristalização

e o crescimento dos grãos em

temperaturas elevadas.

Ciclos de deformação a frio e

recozimento (cápsula para cartuchos)

Recristalização estática

Influência da temperatura de recozimento na resistência à tração e na ductilidade de uma liga de Cu-Zn.

Recristalização estática

Recristalização estática

Distribuição dos elementos de liga em solução sólida na austenita

Distribuição dos elementos de liga entre os constituintes dos aços

Tipos de carbonetos que se formam nas ligas de ferro

Tipos de carbonetos que se formam nas ligas de ferro

Classificação e estabilidade de carbonetos de acordo com a temperatura de fusão

Classificação e estabilidade de carbonetos de acordo com a estrutura

Mecanismos de endurecimento (limite de escoamento MPa) e temperatura de transição em C

Mecanismos de endurecimento (limite de escoamento MPa) e efeito sobre a temperatura de transição em C

Mecanismos de endurecimento:

%C % perlita dureza, LE, LR dureza, LE, LR Ttransição

densidade de discordâncias emaranhados dureza, LE, LR Ttransição

precipitados emaranhados dureza, LE, LR Ttransição

refino de grão TG dureza, LE, LR Ttransição

Efeito de elementos forte formadores de carbonetos nos mecanismos de recristalização e endurecimento

Isotermas de solubilidade e controle de tamanho de grão

Isotermas de solubilidade e controle de tamanho de grão

Precipitação de Nb(C,N) durante laminação controlada e resfriamento

Efeito de Nb, Ti e V durante laminação

TG (m)

8,5

20,0

40,0

80,0

160,0

320,0

760 815 870 925 980 1040 1090 T (C)

T (F)

Efeito de partículas de segunda fase sobre o refino de grão

Aço carbono com 0,9% C e aço ao V com 0,9% C e 0,25 %V

Efeito de partículas de segunda fase sobre o refino de grão

Aço carbono contendo Al e N. Formação de partículas de precipitadas de AlxNy

Efeito de elementos de liga (microliga) no tamanho de grão austenítico

Precipitação de partículas de segunda fase coerentes na ferrita

Precipitação de partículas de segunda fase coerentes na ferrita

Precipitação de partículas de segunda fase coerentes na ferrita

Precipitação de partículas de segunda fase coerentes na ferrita

Recuperação dinâmica durante laminação controlada

Recristalização dinâmica durante laminação controlada

Nucleação e crescimento de novos grãos

Efeito da temperatura na recristalização

Relação entre recuperação, recristalização, precipitação e deformação

Temperatura de não-recristalização

Temperaturas de não-recristalização delimitam o intervalo em que a

austenita apresenta recristalização incompleta entre passes.

O limite superior dessa faixa é a chamada Tnr ou T95%, a temperatura

onde 95% de recristalização da austenita ocorre antes que seja

interrompida pelo início da precipitação de carbonitretos de elementos de

liga.

Tnr temperatura a partir da qual a recristalização da austenita passa a não

ser total entre os passes de deformação.

O limite inferior é T5%, temperatura sob a qual apenas 5% da austenita se

recristaliza antes da precipitação. Abaixo desta temperatura a austenita já

não sofre nenhuma recristalização significativa entre os passes de

laminação.

Diferentes abordagens para laminação controlada

Efeito de elementos de liga na Temperatura de não recristalização

Recristalização

Recristalização estática em T > TNR

Recristalização estática parcial em TR < T < TNR

Somente recuperação em T < TR

Diferentes abordagens para laminação controlada

Diferentes abordagens para laminação controlada

Diferentes abordagens para laminação controlada

Diferentes abordagens para laminação controlada

O objetivo da laminação controlada é produzir grãos de austenita com

forma de panqueca, nos últimos passos da laminação, visando refino de

grão intenso após transformação .

O pequeno tamanho de grão ferrítico produzido nos Aços de Alta

Resistência Baixa Liga (ARBL) ou High Strength Low Alloy Steels (HSLA),

associado com o baixo teor de carbono, aumentam simultaneamente o

limite de escoamento e a dutilidade, abaixam a temperatura de transição

e melhoram a soldabilidade.

Os principais tipos de laminação controlada são:

Laminação na fase de recristalização estática da austenita. (LCR)

Laminação na fase de não recristalização da austenita (LCC)

Laminação na fase austenita + ferrita (T< Ar3)

Diferentes abordagens para laminação controlada

Laminação controlada

Laminação controlada com recristalização estática

Laminação feita em temperaturas altas (acima de 950ºC)

causa recristalização completa entre passes de laminação.

Objetivo amolecimento total entre passes de laminação.

Adição de Ti e V (fortes formadores de carbonetos) para

refino de grão.

Laminação controlada convencional

Laminação feita em temperaturas abaixo de Tnr (temperatura de

não recristalização) visando a formação de austenita encruada

após o último passe de laminação.

O objetivo é aumentar o número de sítios de nucleação de grãos

ferríticos durante a transformação .

. causa recristalização completa entre passes de laminação.

Objetivo amolecimento total entre passes de laminação.

Adição de Ti e V (fortes formadores de carbonetos) para refino de

grão.

Laminação controlada

Evolução da microestrutura durante deformação a quente: recuperação e

recristalização dinâmica

Efeito de precipitação de Nb(C,N) e temperatura na resistência

Aços e bifásicos e multifásicos

Diagramas de resfriamento contínuo para controle microestrutural

Aços e bifásicos e multifásicos

Aços e bifásicos e multifásicos

Aços e bifásicos e multifásicos

Gráfico banana

Propriedades mecânicas de aços estruturais

53

IF = Interstitial Free BH = Bake HardeningCMn = Carbon-ManganeseHSLA = High Strength Low-AlloyDP = Dual Phase

CP = Complex PhaseTRIP = Transformation Induced PlasticityTWIP = Twinning Induced PlasticityMILD = Mild SteelMS = Martensitic Steel

Processo Die quenching /Hot stamping

Aços ao boro utilizados em processos “die quenching”

Composições químicas e propriedades mecânicas

Processo direto de Hot Stamping

Pré-forma Estampagem a frio Austenitização Transferência Calibração e têmpera

Molde com canais de refrigeração para garantir velocidade adequada de têmpera

Possibilidade de obter gradientes de propriedades

Propriedades “engenheiradas”

Processo Die quenching /Hot stamping

Desenvolvimento de aços avançados

Aços IF

Aços Dual Phase 600 microligados

Aços Dual Phase microligados

Aços Dual Phase 800 microligados

Aços TRIP microligados

Soldabilidade metalúrgica – Conceito de carbono equivalente

(%Ce) carbono e elementos de liga afetam a temperabilidade do aço a ser soldado esua propensão a formar martensita.

A formação de martensita favorece a fratura induzida por hidrogênio.

Estabelecido pelo IIW (Welding Institute)

Ceq IIW < 0,4 %

Soldabilidade

Soldabilidade metalúrgica – Conceito de carbono equivalente

(%Ce) carbono e elementos de liga afetam a temperabilidade do aço a ser soldado esua propensão a formar martensita.

A formação de martensita favorece a fratura induzida por hidrogênio.

Estabelecido pelo IIW (Welding Institute)

Ceq IIW < 0,4 %

Soldabilidade

Soldabilidade metalúrgica – Conceito de carbono equivalente

A Sociedade Japonesa de Engenharia de Soldagem adotou o parâmetro de metal crítico (Pcm) para trincas por soldagem

O carbono equivalente é uma medida da tendência de solda paraformar martensita no resfriamento e sofrer fratura frágil.

Carbono equivalente entre a 0,4 e 0,6, pode ser necessário o pré-aquecimento.

Carbono equivalente maior que 0,6, o pré-aquecimento é necessário e pós-aquecimento pode ser necessário.

Soldabilidade

Aços API X65 / API X70 / API X80 alta resistência mecânica e baixa temperatura

de transição

Aços API de alta resistência e baixa temperatura de transição

TransAlaska pipeline

Referência