Propriedades mecânicas e microestruturais de um aço microligado ao nióbio por ensaio de torção a quente e modelagem matemática

Abstract

RESUMO: Os fenômenos metalúrgicos e microestruturais que ocorrem durante o processo de conformação a quente dos aços tem uma relação direta com os parâmetros de processamento como a temperatura, taxa de deformação, deformação, taxa de resfriamento e tempo entre passes. O controle desses parâmetros é de fundamental importância para a melhoria das propriedades mecânicas do material. Um método capaz de simular as condições reais dos processos termomecânicos da laminação é o ensaio de torção a quente, que possui uma boa eficiente e um baixo custo. Neste estudo foram utilizadas amostras de um aço estrutural microligado ao nióbio, submetidas a ensaios termomecânicos na máquina de torção a quente do IFES. Foram realizados ensaios de torção com múltiplas deformações em resfriamento contínuo, isotérmicos contínuos e isotérmicos interrompidos com duas deformações. Através desses ensaios, foram levantadas as curvas de escoamento plástico das quais foram obtidas as deformações críticas para início da recristalização dinâmica, deformação de pico, parâmetro de amaciamento, temperaturas críticas (Tnr, Ar3 e Ar1) e tensão de escoamento média (TEM). A evolução microestrutural foi avaliada através da observação do tamanho do grão austenítico, onde as amostras foram temperadas por meio de gás CO₂ e/ou água e depois preparado os corpos de prova e analisados com o auxílio de microscopia ótica. A partir dos dados gerados dos resultados dos ensaios de torção, foram utilizados modelos matemáticos microestruturais para calculo das frações de amaciamento, recristalizações estática, dinâmica, metadinâmica, tamanho de grão austenítico e tensão de escoamento média. No geral os resultados obtidos são semelhantes aos resultados disponíveis na literatura e no caso da deformação crítica para início da recristalização, da deformação de pico e da tensão no estado estacionária pudemos aperfeiçoar as equações da literatura, através do desenvolvimento delas aqui neste estudo.

ABSTRACT: The metallurgical and microstructural phenomena occurring during hot forming steels have a direct relationship with the processing parameters such as temperature, strain rate, deformation, cooling rate and time between passes. The control of these parameters is crucial for improving the mechanical properties of the material. A method to simulate the actual conditions of thermomechanical processes rolling is the hot torsion test, which has a good efficient and low cost. In this study were used specimens of a structural steel microalloy that will undergo thermomechanical tests in the machine hot torsion of IFES. Torsion tests were performed with multiple deformations in continuous cooling, isothermal continuous and isothermal interrupted with two deformations. Through these tests were raised plastic flow curves were obtained from which the critical strain for beginning of dynamic recrystallization, deformation peak, softening parameter, critical temperatures (Tnr, Ar3 and Ar1) and mean flow stress (MFS). The microstructural evolution was evaluated by observing the size of the austenite grain, where the samples were quenched by CO₂ gas and/or water and then prepared the specimen and analyzed with the aid of optical microscopy. From the data generated the results of torsion tests, microstructural mathematical models were used to calculate the fractional softening, static recrystallization, dynamic, metadinâmica, grain size and mean flow stress. In general, the results obtained are similar to those available in the literature and in the case of critical strain to onset of recrystallization, the deformation of the peak and the strain at the stationary state could improve the equations in the literature by developing them here in this study.