Title

Caracterização comparativa das propriedades mecânicas, metalúrgicas e de usinabilidade do aço SAE 1045 produzido pelas rotas de aciaria integrada e aciaria elétrica

Comparative Characterization of the Mechanical, Metallurgical and Machinability Properties of SAE 1045 Steel Produced by Integrated and Electric Steelmaking Routes

Authorship

CRUZ, LUKYAN ALVES ROSSI; AVELLAN, EDMAR MATOS ARAUJO; ROCHA, FERNANDA MITKE MARIA DE LACERDA ROCHA HOPPE; FREITAS, GABRIELLE CRISTINE LEMOS DUARTE; SILVA, CAIO CESAR DA

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ROCHA, FERNANDA MITKE MARIA DE LACERDA ROCHA HOPPE

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FREITAS, GABRIELLE CRISTINE LEMOS DUARTE

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SILVA, CAIO CESAR DA

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DOI

10.5151/2594-5300-43910

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Abstract

Este estudo compara o aço SAE 1045 produzido por duas rotas: um processo integrado (alto-forno e convertedor LD) e um processo de aciaria elétrica (forno elétrico a arco, EAF). Ambos os aços foram avaliados quanto às propriedades mecânicas e metalúrgicas, com foco na usinabilidade. O processo integrado utiliza ferro-gusa obtido a partir do minério de ferro, enquanto o processo EAF utiliza principalmente sucata, resultando em diferenças notáveis nos elementos residuais e na qualidade interna. Os ensaios mecânicos (tração e dureza Brinell) mostraram propriedades semelhantes. A análise metalográfica revelou microestruturas de ferrita e perlita. Entretanto, o aço EAF apresentou inclusões não metálicas em maior quantidade e variedade, o que pode afetar o desempenho dos componentes. A análise do tamanho de grão mostrou grãos mais refinados no aço EAF, em razão do uso de refinadores de grão. Os ensaios de usinabilidade, baseados na classificação da morfologia dos cavacos, indicaram que, nas condições de usinagem testadas, o aço da rota integrada apresentou quebra de cavacos ligeiramente melhor, particularmente na taxa de avanço de 0,20 mm/rev, sugerindo uma potencial vantagem de usinabilidade. Os resultados podem apoiar a otimização das rotas de produção de aço destinadas a aplicações que envolvem usinagem.

This study compares SAE 1045 steel produced via two routes: an integrated process (blast furnace and LD converter) and an electric steelmaking process (electric arc furnace, EAF). Both steels were evaluated in terms of mechanical and metallurgical properties, with a focus on machinability. The integrated process uses pig iron from iron ore, while the EAF process primarily uses scrap, resulting in notable differences in residual elements and internal quality. Mechanical testing (tensile and Brinell hardness) showed similar properties. Metallographic analysis revealed ferrite-pearlite microstructures. However, the EAF steel had more and varied non-metallic inclusions, which may affect component performance. Grain size analysis showed finer grains in EAF steel due to grain refiner usage. Machinability testing based on chip morphology classification indicated that, under the tested machining conditions, the integrated-route steel showed slightly better chip breakability, particularly at a feed rate of 0.20 mm/rev, suggesting a potential machinability advantage. The findings may support the optimization of steel production routes for machining applications.

Keywords

Aciaria elétrica, Aciaria integrada, Usinagem, Análise metalográfica

Electric steelmaking, Integrated steelmaking, Machining, Metallographic analysis