Relações entre textura cristalográfica e estampabilidade em cinco aços ferríticos

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Título:
Relações entre textura cristalográfica e estampabilidade em cinco aços ferríticos
Autor: Antenor Ferreira Filho
Angelo Fernando Padilha 1951-
Assuntos: ESTAMPAGEM; AÇO INOXIDÁVEL FERRÍTICO; RECOZIMENTO; CRISTALOGRAFIA; LAMINAÇÃO; AÇO BAIXO CARBONO
Notas: Tese (Doutorado)
Descrição: Os aços ferríticos são freqüentemente utilizados para a confecção de peças e componentes que exigem boa estampabilidade. A estampabilidade depende de vários fatores, especialmente da textura cristalográfica. O presente trabalho teve como objetivo principal estudar as relações entre textura e estampabilidade em cinco aços ferríticos para estampagem; dois aços de baixo teor de carbono e três corridas do aço inoxidável ferrítico AISI 430. O primeiro aço de baixo teor de carbono estudado foi um AISI 1006, acalmado ao alumínio, com cerca de 510 ppm de carbono. O segundo aço, do tipo IF ("interstitial free"), continha apenas 20 ppm de carbono e 650 ppm de titânio. Ambos os aços foram fornecidos na condição de laminado a quente. O terceiro, um aço inoxidável ferrítico AISI 430, continha 450 ppm de carbono e 16,11% de cromo. O quarto e quinto são aços inoxidáveis ferríticos do tipo AISI 430, porém estabilizados ao nióbio, de composições químicas muito próximas, com teores de nióbio de 0,370% e 0,392% e espessuras nominais de 3,0 e 0,7 mm, respectivamente. Os três aços inoxidáveis ferríticos foram fornecidos na condição de laminado a frio, sendo que o quinto aço foi incorporado ao trabalho por apresentar uma espessura nominal (0,7 mm) adequada para uma aplicação industrial típica, escolhida com a finalidade de tornar o trabalho mais completo do ponto de vista de engenharia. As principais variáveis pesquisadas foram o grau de deformação a frio e a temperatura e tempo de
recozimento. O grau de deformação foi estudado na faixa de reduções em espessura entre 4,0 e 73% para os aços inoxidáveis e 75 e 78% para os aços de baixo teor de carbono, sendo que os dois últimos aços foram deformados a frio (laminados) e recozidos em condições industriais. ) Os recozimentos dos aços AISI 1006 e IF após a deformação a frio, foram executados apenas a temperatura de 700°C por períodos de 3 e 6 horas, respectivamente, enquanto que os aços inoxidáveis deformados a frio foram recozidos em forno de laboratório, em várias temperaturas entre 550 e 850°C por um período fixo de 1 hora. Os resultados foram agrupados, apresentados e discutidos em quatro estados, ou seja, na condição de como recebido da usina siderúrgica (estado inicial), na condição de laminado a frio, no estado laminado a frio e recozido e na condição de peça estampada. A caracterização microestrutural envolveu várias técnicas complementares tais como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, análise de textura cristalográfica (macrotextura) por difração de raios-x avaliados com auxílio de funções de distribuição de orientações cristalinas (FDO's), macrotextura e microtextura por difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e medidas de dureza Vickers. A caracterização mecânica envolveu o ensaio de tração, com a determinação de limite de escoamento, limite de resistência, alongamento total em 80 mm, coeficiente de encruamento n, coeficiente de anisotropia normal (rm),
coeficiente de anisotropia planar (Dr) e determinação do índice de embutimento no ensaio Erichsen. Determinações de índice de anisotropia normal (rm), índice de anisotropia planar (Dr) bem como análises com EBSD foram realizadas apenas em amostras ou regiões selecionadas. Foram determinadas também as curvas de limite de conformação (CLC's), e determinadas as regiões de maior deformação (FMD) na peça estampada para os aços AISI 1006, IF e inoxidável AISI 430 estabilizado ao nióbio, na condição de laminado a frio e recristalizado, com espessuras similares e próximas ao produto escolhido como peça exemplo. ) Para efeito de complementação do trabalho foram conduzidos estudos de simulação por análise numérica através do método de elementos finitos, para fins comparativos com os resultados reais obtidos na prática. Um estudo de viabilidade técnico-econômica na seleção do aço mais adequado, dentre os estudados, para confecção de uma peça típica (capa de ferro elétrico) tomada como exemplo foi elaborado. Para todos os aços estudados as texturas de recozimento ou de recristalização apresentaram uma forte dependência com o grau de redução a frio que precede o recozimento. Para altas reduções (acima de 70%), a fibra g {111}//DN é predominante nas texturas de recristalização. Enquanto que para baixas reduções, observou-se, junto com a textura {111} favorável à estampagem, a textura de "Goss" (011) [100] desfavorável à estampagem. Com o aumento do grau de redução, a textura de
Goss é enfraquecida e a textura fibra g é fortalecida; existe um grau de redução ótimo para cada aço. No caso particular do aço IF, o valor máximo (ponto ótimo) ocorre para uma redução em espessura de 87 %. As propriedades de estampagem dos aços inoxidáveis avaliadas por meio dos ensaios de tração foram relativamente baixas quando comparadas àquelas dos aços de baixo teor de carbono; resultado similar foi observado para a curva CLC do aço inoxidável estabilizado ao nióbio. O aço inoxidável estabilizado ao nióbio apresentou, para elevadas reduções seguidas de recozimento de recristalização, uma maior intensidade na textura de fibra g quando comparado ao aço sem nióbio. O nióbio presente no aço inoxidável estabilizado atuou como um promotor da fibra g na componente de recristalização {111}<112>. ) Dentre os materiais estudados, o aço IF foi o que se mostrou mais adequado à estampagem da peça escolhida, apresentou uma leve superioridade de propriedades e desempenho quando comparado ao aço AISI 1006 e uma qualidade superior frente aos aços inoxidávei. Uma forma mais objetiva de se fazer esta avaliação foi através da análise da peça estampada por meio da comparação entre as FMD's dos aços estudados, onde se observou uma maior "margem de segurança" ao estampar o aço IF. A inferioridade de propriedades apresentadas pelos aços inoxidáveis também foi constatada durante o seu desempenho na estampagem, onde a peça fraturou, assim como através da simulação por elementos
finitos que apresentou resultados em concordância aos obtidos nos ensaios mecânicos, na curva CLC e nas análises de textura
Data de criação/publicação: 2005
Formato: 231 p.
Idioma: Português

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Relações entre textura cristalográfica e estampabilidade em cinco aços ferríticos

Antenor Ferreira Filho Angelo Fernando Padilha 1951-

2005

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