Title

Desenvolvimento de aço laminado a quente classe 500MPA com alta ductilidade de borda e expansão de furo

Development of a 500 Mpa class hot rolled steel with high edge ductility and hole expansion performance

Authorship

VENTURA, HARISON DA SILVA; MUDESTO, BRUNO FERNANDES; LIMA, GABRIELA FERNANDES; ARAÚJO, FABIO DE OLIVEIRA; CUNHA, RAPHAEL ALEXSANDER RIBEIRO DA; SOARES, JULLY; LEITE, SABRINA RESTIER DA COSTA RODRIGUES

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CUNHA, RAPHAEL ALEXSANDER RIBEIRO DA

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SOARES, JULLY

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DOI

10.5151/2594-5297-44060

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Abstract

A indústria automotiva demanda cada vez mais materiais que combinem alta resistência mecânica com boa conformabilidade, particularmente sob condições de deformação localizada, como estiramento de bordas e flangeamento. Nesse contexto, o desempenho em expansão de furo tornou-se um requisito fundamental para aços de alta resistência e baixa liga (HSLA) laminados a quente. Este estudo investiga o desenvolvimento de um aço HSLA laminado a quente da classe 500 MPa com ductilidade de borda aprimorada, obtida por meio da otimização da composição química e do processamento termomecânico. O material foi produzido na Laminação de Tiras a Quente nº 2 da CSN e avaliado por ensaios de tração, caracterização microestrutural por microscopia óptica e eletrônica de varredura e ensaios de expansão de furo. Os resultados mostraram que o aço investigado atende aos requisitos mecânicos da classe HR500LA, apresentando limite de escoamento entre 536–552 MPa, limite de resistência à tração entre 584–621 MPa e valores de alongamento de até 28%. Obteve-se uma razão de expansão de furo (HER) de 93%, indicando excelente ductilidade de borda. A análise microestrutural revelou uma matriz predominantemente ferrítica com uma fase bainítica fina e bem distribuída, com presença reduzida de perlita grosseira e distribuição homogênea de tamanho de grão. Os resultados demonstram que um equilíbrio favorável entre resistência, ductilidade global e desempenho em expansão de furo pode ser alcançado por meio do controle microestrutural em um aço HSLA convencional. Essa abordagem possibilita desempenho comparável ao de aços ferrítico-bainíticos sem exigir uma microestrutura multifásica totalmente projetada, oferecendo uma solução prática para aplicações automotivas que envolvem deformação severa de bordas.

The automotive industry increasingly demands materials that combine high mechanical strength with good formability, particularly under localized deformation conditions such as edge stretching and flanging. In this context, hole expansion performance has become a key requirement for hot rolled high strength low alloy (HSLA) steels. This study investigates the development of a 500 MPa class hot rolled HSLA steel with improved edge ductility, achieved through optimized chemical composition and thermomechanical processing. The material was produced at the CSN Hot Strip Mill No. 2 and evaluated through tensile testing, microstructural characterization using optical and scanning electron microscopy, and hole expansion tests. The results showed that the investigated steel meets the mechanical requirements of the HR500LA class, presenting yield strength between 536–552 MPa, tensile strength between 584–621 MPa, and elongation values up to 28%. A Hole Expansion Ratio (HER) of 93% was obtained, indicating excellent edge ductility. Microstructural analysis revealed a predominantly ferritic matrix with a fine and well-distributed bainitic phase, with reduced presence of coarse pearlite and a homogeneous grain size distribution. The results demonstrate that a favorable balance between strength, global ductility, and hole expansion performance can be achieved through microstructural control in a conventional HSLA steel. This approach enables performance comparable to ferritic-bainitic steels without requiring a fully engineered multiphase microstructure, offering a practical solution for automotive applications involving severe edge deformation.

Keywords

HSLA, LAMINADO A QUENTE, EXPANSÃO DE FURO, DUCTILIDADE DE BORDA, MICROESTRUTURA

HSLA, hot rolled, hole expansion, edge ductility, microstructure