Caracterização da austenitização intercrítica como etapa antecedente a um tratamento de têmpera e partição (Q&P) aplicado a um aço comercial de aplicação automotiva.

Abstract

Restrições impostas por órgãos de regulamentação ambiental têm pressionado o setor automobilístico a buscar meios de reduzir o consumo de combustíveis fósseis durante a utilização dos veículos, sem que os padrões de segurança e desempenho dos automóveis sejam comprometidos. Diante disso, tem havido, nos últimos anos, uma crescente ênfase no desenvolvimento de aços avançados de alta resistência (AHSS), que propiciem uma boa relação entre a resistência mecânica e ductilidade. Visando aprimorar ainda mais as propriedades mecânicas dos AHSS para aplicação automobilística, principalmente dos aços da primeira geração (aços dual-phase e aços TRIP), tem-se estudado continuamente modelos de ciclos térmicos bem planejados como forma de controlar as transformações de fases e obter microestruturas adequadas para a aplicação. Desta forma, este trabalho avaliou o efeito da austenitização intercrítica como etapa antecedente a um tratamento de têmpera e partição (Q&P) aplicado a um aço com composição química típica de um TRIP780. Assim, buscou-se elaborar ciclos térmicos de têmpera convencional e têmpera e partição (Q&P) - ambos com austenitização intercrítica - que resultem em um produto com propriedades mecânicas equivalentes aos aços da terceira geração de AHSS. Foram realizadas simulações físicas em um dilatômetro de têmpera, além de simulações computacionais de transformação e partição química entre as fases no equilíbrio termodinâmico, utilizando o software MatCalc®. Os resultados obtidos nas simulações físicas e computacionais foram comparados. Para cada temperatura de austenitização avaliada, foram determinadas as temperaturas Ms correspondentes. Para isso, utilizou-se equações empíricas de previsibilidade da literatura, além do método do desvio mínimo aplicado às curvas de dilatometria. Em função dos resultados obtidos nas etapas anteriores, foi selecionada uma condição de austenitização intercrítica que resulte em uma microestrutura constituída por proporções adequadas de ferrita, bainita, martensita e austenita retida após a têmpera. Além disso, aplicando simulação termodinâmica computacional e os modelos CCE e CCET, foi avaliado o efeito da austenitização intercrítica sobre a fração de austenita retida em ciclos térmicos de têmpera e partição. Com isso, foram executados dois tipos de tratamentos térmicos, um deles de têmpera com austenitização intercrítica e outro de têmpera e partição após austenitização intercrítica. Entre os principais resultados destacam-se a evolução das frações de fase ferrita e austenita de acordo com a temperatura de austenitização intercrítica (AI). Foi verificado que há uma correlação positiva entre a temperatura AI e a fração de fase austenítica, e, de maneira contrária, houve uma xvii correlação negativa entre a temperatura AI e a fração de ferrita. Também vale destacar o efeito da concentração de carbono na austenita e a temperatura Ms em função da temperatura AI. Quanto maior a quantidade de ferrita presente na microestrutura, maior será o teor de carbono na austenita, e, consequentemente, menor será a temperatura Ms. A compreensão destas relações se mostrou de fundamental importância para o planejamento do tratamento térmico de Q&P. Com relação aos tratamentos térmicos, a melhoria das propriedades mecânicas destes aços mostrou-se bastante satisfatória. O aço submetido ao tratamento de têmpera convencional com austenitização intercrítica apresentou um valor de limite de resistência de aproximadamente 1458MPa e alongamento total de ~12%. Já o aço submetido ao tratamento de têmpera e partição após austenitização intercrítica apresentou limite de resistência de ~1274MPa e alongamento total de ~19,6%. Estes resultados evidenciam que, os tratamentos térmicos propostos foram eficientes para melhorar as propriedades mecânicas iniciais do aço, atingindo valores equivalentes aos aços AHSS da terceira geração.