Title

APLICAÇÃO DA TERMODINÂMICA COMPUTACIONAL NO PROCESSAMENTO E TRATAMENTOS TÉRMICOS DE AÇOS ELÉTRICOS COM 2-3%SI

APPLICATION OF COMPUTATIONAL THERMODYNAMICS IN PROCESSING AND HEAT TREATMENTS OF 2-3WT.% ELECTRICAL STEELS

Authorship

Leandro Nakamura Alves Vieira; André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva

Leandro Nakamura Alves Vieira

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André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva

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DOI

10.5151/1516-392X-24511

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Abstract

O acirramento da competição no mercado de aço tem exigido esforços de inovação e redução de custos. Por sua vez, as técnicas agrupadas como ICME - Integrated Computational Materials Engineering vêm acelerando o desenvolvimento e a otimização de materiais e processos de fabricação. O emprego destas técnicas tem sido uma ferramenta extra para assegurar a competitividade na indústria. Neste trabalho o uso da termodinâmica computacional no desenvolvimento e processamento de aços elétricos é revisado através da discussão de exemplos. Cálculos de equilíbrios mais relevantes para o processo de fabricação destes aços (tanto de grão não orientado-GNO como orientado-GO) permitem obter informações sobre as transformações de fases, solubilização de precipitados (sulfetos e nitretos) essenciais para a obtenção de texturas cristalográficas ideais. Os cálculos são discutidos e comparados com resultados reais. Discutem-se ainda, cálculos no sistema aço-gás, e os efeitos da composição da atmosfera na formação de óxidos na superfície do aço. Tais cálculos são importantes para descrever previamente as transformações que ocorrem durante as várias etapas de fabricação, assim como os efeitos dos parâmetros de processo sob os aços elétricos. A aplicação da técnica permite otimizar o processamento e o desenvolvimento dos aços elétricos em diversos aspectos. As vantagens e limitações do método, assim como o potencial de outras técnicas de ICME, na área, são discutidas.

The competition in the steel market has demanding innovation and cost reduction efforts. On the other hand, approaches such as ICME - Integrated Computational Materials Engineering has receiving international attention due to its great potential to shorten product and process development time, while lowering cost and improving outcome. In this work, the use of computational thermodynamics in the development and processing of electrical steels is reviewed by examples discussions. Equilibrium calculations for relevant manufacturing process of electrical steels (grain non-oriented GNO and grain oriented GO) provided information about the phase transformations and precipitate solubilization (nitrides and sulfides) for several chemical compositions. Such parameters are essential to drive the pathway to get ideal crystallographic textures. The calculations are discussed and compared with experimental results of commercial electrial steels. Furthermore, calculations involving steel-gas system were performed, and the effects of gases compositions in the atmosphere on the formation of oxides in surface layer of the steel were discussed. Such calculations are important for previously describing the transformations that occur during the various stages of manufacturing process, as well as the effects of process parameters on properties of such steel. The application of the technique allows optimizing the process and development of electrical steels in various aspects. The advantages and limitations of the method as well the potential of other techniques ICME are discussed.

Keywords

Aços elétricos; Termodinâmica computacional; Transformação de fases, Oxidação

Electrical steels; Computational thermodynamics; Phases transformation; Oxidation