Modelamento de têmpera e partição para o desenvolvimento de um aço avançado de elevada resistência mecânica de terceira geração para aplicação automotiva.

Abstract

Chapas de aços avançados de elevada resistência mecânica (Advanced High Strength Steel - AHSS), mecanicamente mais resistentes e mais finas, têm sido cada vez mais utilizadas para a fabricação de estruturas veiculares (BIW – body in white), objetivando atender às novas normas de emissões e padrões elevados de segurança. Aços AHSS de primeira e segunda geração, já são comumente utilizados na indústria automotiva, sendo que uma terceira geração está em desenvolvimento. Dentro da terceira geração, o conceito de têmpera e partição (Q&P) tem ganhado destaque desde o início dos anos 2000, propondo aços avançados de composição química próxima à dos aços AHSS de primeira geração, mas com propriedades mecânicas superiores. Muitas variáveis do processo Q&P têm sido estudadas por vários pesquisadores, sendo propostos diferentes ciclos Q&P para diferentes ligas. Porém, um ciclo Q&P, ainda é de difícil execução a nível industrial, sendo necessários maiores estudos para se conhecer melhor a metalurgia física desse processo. Nesse contexto, por meio de simulações termodinâmicas e físicas, experimentos em escala de bancada, bem como da caracterização microestrutural e mecânica de uma liga CMnSi comercialmente produzida e aplicada no Brasil, este trabalho propôs um desenvolvimento inédito de ciclos térmicos do tipo Q&P com o objetivo de se obter um aço AHSS de terceira geração para aplicação automotiva. Inicialmente caracterizou-se o estado de entrega do aço CMnSi (composição química típica de aços do tipo TRIP780) e determinou-se as temperaturas críticas de transformações de fases sob resfriamento contínuo. Em seguida, avaliou-se os efeitos de tratamentos térmicos do tipo step quenching (SQ) para a liga em estudo, propondo uma combinação desse tratamento com o processo Q&P. Os efeitos da temperatura de austenitização no tamanho de grão austenítico, assim como do tempo e da temperatura de austenitização na cinética de austenitização intercrítica (AI) também foram estudados, combinando-se esse tratamento ao processo Q&P. Assim, com base nos resultados obtidos, ciclos Q&P combinados a estágios prévios de SQ e de AI foram propostos, de maneira personalizada, para a liga CMnSi. Para a caracterização microestrutural dos aços produzidos, as técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difratometria de raios-X (DRX), difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e microscopia eletrônica de transmissão (MET) foram utilizadas. A caracterização mecânica foi realizada por meio de ensaios de microdureza, de tração e de tenacidade à fratura. Com base nos resultados obtidos, foi possível propor três diferentes produtos promissores, sendo um Q&P, um Q&P após AI e um Q&P após SQ, todos com microestruturas contendo ferrita, bainita, martensita e austenita retida, porém com diferentes características e frações de cada constituinte. Os três produtos propostos apresentaram comportamentos mecânicos distintos, com potencial para serem destinados a diferentes aplicações na indústria automotiva. Destaca-se que todos atingiram limites de resistência e alongamentos em tração requeridos para aços AHSS de terceira geração, tendo em vista o contexto crashworthiness na indústria automotiva.