Utilização de nióbio e titânio não estequiométrico como elemento ligante na produção de bobinas de aço de alta resistência mecânica processadas termomecanicamente em um laminador do tipo Steckel.
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Data
2023
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Resumo
Os aços ARBL (Alta Resistência Baixa Liga) são ligas que proporcionam maiores valores de
propriedades mecânicas em relação aos aços carbono devido a pequenas adições (menores que
2 % em massa) de elementos microligantes, como o nióbio e o titânio. A presença desses
elementos nos aços oferece a possibilidade da ativação de diferentes mecanismos de
endurecimento, tais como refino de grão, precipitação, subestrutura de discordâncias e solução
sólida, desde que aplicados processos específicos e bem planejados de conformação mecânica.
Uma das opções de processamento é a laminação controlada (laminação termomecânica),
seguido de resfriamento acelerado. A aplicação desses processos visam o refinamento do grão
ferrítico final e também proporcionar o máximo de precipitação dos diferentes compostos
formados a partir dos elementos microligantes presentes no aço. Estudos recentes mostram a
possibilidade de obtenção de valores de limite de escoamento acima de 600 MPa em aços
ARBL, sendo necessário, porém, a observação de dois fatores: teor de titânio efetivo presente
na liga da ordem de 0,1 % - faixa de concentração acima da relação estequiométrica com
nitrogênio - e utilização de processamento termomecânico. É nesse contexto que ocorreu o
desenvolvimento dessa tese, onde foi proposto a obtenção de aço com limite de escoamento
acima de 600 MPa a partir de uma liga contendo titânio acima do estequiométrico, produzido a
partir de laminação controlada e resfriamento acelerado no laminador Steckel da empresa
Gerdau Ouro Branco. A produção nesse laminador ainda traz várias lacunas de conhecimento,
principalmente em relação aos parâmetros de processamento (temperaturas a serem utilizadas
ao longo da laminação, nível e taxa de redução, curva de resfriamento acelerado) e teor de
titânio proposto, que é muito acima do habitualmente utilizado na indústria. O planejamento
para determinação dos parâmetros contou com simulações da evolução microestrutural durante
a laminação a partir de software desenvolvido exclusivamente para o laminador Steckel –
MicroSim-HSM®. Foram experimentalmente determinados a temperatura de não
recristalização (Tnr) e o diagrama TRC da liga. A partir do conhecimento proporcionado nas
primeiras etapas, foram laminadas placas no laminador Steckel da Gerdau Ouro Branco e uma
completa caracterização mecânica e microestrutural foi realizada no produto laminado.
Análises via microscopia eletrônica de varredura (EBSD) mostraram alto refinamento
microestrutural no produto final. Por meio de ensaio de tração foi determinado o limite de
escoamento acima de 600 MPa em amostra que apresentaram elevado volume de precipitação
fina, conforme análise conduzida via microscopia eletrônica de transmissão. Análises
complementares demostraram que, mesmo com a presença generalizada de inclusões de TiN, o
elevado nível de refinamento microestrutural obtido proporcionou resultados satisfatório em
relação à tenacidade ao impacto. Diante de todos os resultados obtidos, foi possível concluir
sobre a assertividade do processo de planejamento e produção das tiras no laminador Steckel.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Laminação - metalurgia, Metais - tratamento térmico, Minérios de titânio, Laminação - metalurgia - laminador Steckel, Evolução microestrutural
Citação
MARTINS, Cleiton Arlindo. Utilização de nióbio e titânio não estequiométrico como elemento ligante na produção de bobinas de aço de alta resistência mecânica processadas termomecanicamente em um laminador do tipo Steckel. 2023. 177 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.