Ultra-refino de grão em aço baixo carbono através de ensaio de torção à morno

Abstract

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo obter um aço carbono com grãos ultrafinos simulando, através de ensaio de torção a morno, o processo de colaminação acumulativa (Accumulative Roll-Bonding- ARB). Para tanto, aplicou-se cinco passes de deformação de 0,8, totalizando uma deformação verdadeira de 4, à uma taxa de deformação de 0,1s⎻¹, em uma temperatura de 500ºC, parâmetros típicos do processo ARB. Avaliou-se também a influencia da temperatura de deformação no refino de grão, executando os mesmo parâmetros a 600 e 700ºC. O ensaio de torção mostrou-se ser uma ferramenta eficiente para a simulação do processo ARB, após o processamento obteve-se grãos com tamanho médio de 0,93μm, sendo o tamanho médio inicial de 16,5μm. Juntamente com a redução do tamanho médio de grão houve um aumento considerável da dureza de 140 para 201HV, que em maior parte pode ser atribuída ao refino de grão, esse que ocorre devido ao processo de recristalização dinâmica continua. Observou-se a presença de cementita esferoidizada, que também é responsável pelo refino, na medida em que ancoram os contornos de grãos, impedindo a sua migração. Essas finas partículas estabilizam os grãos ultrafinos impedindo o seu crescimento. Através de equações matemáticas, verificou-se que existe uma deformação crítica, a partir da qual ocorre o refino de grão, esta foi confirmada analisando a evolução microestrutural. Observou-se também que com o aumento da temperatura de deformação houve um aumento progressivo no tamanho médio do grão ferrítico, acompanhado de redução na microdureza Vickers. O ensaio de torção a morno mostrou-se ser uma ferramenta eficaz para estudo de produção de metais de grãos ultrafinos através do processo de deformação plástica severa, principalmente em metais com alta resistência, em que não é possível o processamento em laminadores de bancada.

ABSTRACT: The objective of this work was simulating the process of severe plastic deformation, specifically the Accumulative Roll-Bonding process (ARB) in low carbon steel, by warm torsion test, using the typical ARB process parameters. The torsion test was performed at 500°C, using a total equivalent strain of 4.0, with increment of 0.8 per pass and keeping the constant strain rate of 0.1s⎻¹, as well as intermediate strains of 0.8, 1.6, 2.4 and 3.2. Along with the reduction of the average grain size there was an increase in the hardness of 43%. Torsion test was performed until failure, increasing the yield stress by about 380 MPa. After processing, the average grains size with 0.93 μm were obtained showing that the torsion test is an efficient tool for simulating ARB process. Mathematical equations show that there is a critical strain for the grain refining start, it is confirm by scanning electron microscopy (SEM) image. The influence of the temperature deformation on the grain refining was also evaluated, performing the same test at 600 and 700ºC.