Title

ESTUDO DA EVOLUÇÃO MICROESTRUTURAL DE UM AÇO MICROLIGADO SUBMETIDO A UM FORJAMENTO A MORNO

STUDY OF THE MICROSTRUCTURAL EVOLUTION OF A WARM FORGED HSLA STEEL

Authorship

Wilson Alexander Hormaza Rodriguez; Carlos Augusto Silva de Oliveira; Gabriel Mauricio Castro Güiza

Wilson Alexander Hormaza Rodriguez

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Carlos Augusto Silva de Oliveira

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Gabriel Mauricio Castro Güiza

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DOI

10.5151/1516-392X-24547

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Abstract

O desenvolvimento da indústria automobilística exige inovações na área de materiais de engenharia assim como de processos. A partir desta necessidade, as propriedades dos aços baixo e médio carbono podem ser melhoradas com a precipitação e refino de grão associado à adição de pequenas quantidades de elementos formadores de nitretos, carbonetos e carbonitretos. Aços baseados nestes princípios podem classificar-se como aços microligados, apresentando elevados níveis de resistência mecânica e tenacidade sem aumentos significativos nos custos de fabricação. No entanto, um dos métodos de obtenção de estruturas refinadas na indústria é mediante o processamento termomecânico com o propósito de se atingir uma microestrutura predeterminada. Assim o refino obtido é baseado no controle da cinética de nucleação e crescimento de grão. Neste trabalho foi estudado o efeito do forjamento a morno no refino de grão de um aço microligado. Inicialmente, as amostras foram aquecidas a 550°C, deformadas através de um processo de forjamento (40%, 60% e 80%) e resfriadas em água. Em seguida foram recozidas na região subcrítica por tempos variando de 1 min a 10 min e novamente resfriadas em água. A evolução microestrutural, assim como o comportamento mecânico deste aço, foram avaliados através de microscopia óptica, eletrônica (varredura e transmissão) e testes de dureza. O processo de forjamento mostrou-se eficaz na obtenção de uma microestrutura refinada associada a uma recristalização da ferrita.

The development of the automotive industry demands innovation both in the engineering materials, as well as in the conformation processes. Due to these new requirements, the properties of mild steels have been improved by grain refinement and precipitation hardening. The aforementioned mechanisms are activated by minute additions of carbide, nitride and carbonitride forming elements, such as Ti, Nb and V. The resulting steels are classified as High Strength Low Alloy (HSLA), combining high strength with low production cost. An additional way of inducing a grain refinement in these materials is through a thermomechanical process, specifically designed to obtain a predetermined structure. There, the grain size is reduced by a careful control of the nucleation and growth kinetics. In this research, the effect of warm forging in grain refinement of a HSLA steel is evaluated. Initially, some samples were heated to 550°C, following several degrees of deformation (40%, 60% and 80%) and quenching in water. Subsequently, they were subcritically annealed for a time ranging from 1 minutes to 10 minutes and, finally, cooled again in water. The microstructural evolution and the mechanical behaviour of these steel were evaluated through optical microscopy, scanning and transmission electron microscopy, and hardness testing. The warm forging process was effective in obtaining a refined microstructure associated to the ferrite recrystallization.

Keywords

Aço microligado; Evolução microestrutural; Refino de grão; Trabalho a morno

HSLA steel; Microstructural evolution; Grain refinement; Warm working