Caracterização mecânica e microestrutural em um aço TRIP tratado termicamente por têmpera e partição

Abstract

Considerado como um dos caminhos mais promissores, o desenvolvimento de aços de terceira geração cresce e se destaca na indústria automotiva, resultado da busca de materiais que atendam aos requisitos mecânicos abrangentes com baixo custo e segurança para aplicação estrutural. Visto como uma rota promissora, o tratamento térmico de têmpera e partição (Q&P) consegue produzir um excelente equilíbrio combinando alta resistência à tração e um bom alongamento, através de uma microestrutura mista. No presente estudo, foram avaliadas as propriedades mecânicas e microestruturais do aço TRIP 780 CMnAl, sob o processo de Q&P utilizando o dilatômetro DIL Bähr e os fornos de aquecimento e de banho de sal. Os parâmetros foram adotados com base nas simulações no Thermo-Calc e ensaios em dilatometria. Simulações baseadas no Equilíbrio Constrito de Carbono (ECC) foram adotadas para determinar a temperatura de têmpera ótima, temperatura capaz de produzir a maior fração de austenita retida. Em busca de uma comparação nos resultados, procedeu-se em avaliar quatro rotas Q&P distintas com austenitização intercrítica em 820 ºC e 850 ºC, correspondendo respectivamente às temperaturas de têmpera parcial de 284 ºC e 267 ºC, com tempos de 30 e 100 segundos, com temperatura de partição fixa em 400 ºC. A técnica de difração de raios X (DR-X) possibilitou fazer uma análise quantitativa da fração de austenita retida e qualitativa da fase ferrita. Os resultados da microscopia óptica (MO) e da microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram a obtenção de uma estrutura mista contendo martensita, austenita, ferrita e bainita. Para avaliar as propriedades mecânicas, foram realizados ensaios de microdureza vickers e tração. Os resultados indicaram que se tratam de aços de terceira geração, com destaque para rota temperada em 267 ºC e particionadas por 30 segundos alcançando uma resistência a tração de aproximadamente 976 MPa e 16 % alongamento

Considered as one of the most promising paths, the development of third generation steels grows and stands out in the automotive industry, as a result of the search for materials that meet comprehensive mechanical requirements with low cost and safety for structural application. Seen as a promising route, “quenching and partitioning” heat treatment (Q&P) manages to produce an excellent balance combining high tensile strength and good elongation through a mixed microstructure. In the present study, the mechanical and microstructural properties of the TRIP 780 CMnAl steel were evaluated, under the Q&P process using the DIL Bähr dilatometer and the heating and salt bath furnaces. The parameters were adopted based on Thermo-Calc simulations and dilatometry tests. Simulations based on the Constrained Carbon Equilibrium (ECC) were adopted to determine the optimum quenching temperature, the temperature capable of producing the highest fraction of retained austenite. In search of a comparison of the results, we proceeded to evaluate four different Q&P routes with intercritical austenitization at 820 ºC and 850 ºC, corresponding respectively to the partial tempering temperatures of 284 ºC and 267 ºC, with times of 30 and 100 seconds, with fixed partition temperature at 400°C. The X-ray diffraction technique (DR-X) made it possible to carry out a quantitative analysis of the retained austenite fraction and a qualitative analysis of the ferrite phase. Optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) results showed a mixed structure containing martensite, austenite, ferrite and bainite. To evaluate the mechanical properties, Vickers microhardness and tensile tests were performed. The results indicated that these are third-generation steels, with emphasis on route quenched at 267 ºC and partitioned for 30 seconds, reaching a tensile strength of approximately 976 MPa and 16% elongation