Prrios FVA 2007 UFF-EEIMVR Efeito do Nb na Produção de Aços com Grãos Ultrafinos Paulo R. Rios...

prrios FVA 2007UFF-EEIMVR

Efeito do Nb na Produção de Aços com Grãos Ultrafinos

Paulo R. RiosUniversidade Federal Fluminense

Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica de Volta Redonda

FVA,CNPq, CAPES, FAPERJ

II Simpósio AçosSão Paulo, 15 de maio de 2007


• Jetson L. Ferreira: ‘Avaliação de Mecanismos de Refino de Grão para Obtenção de Granulação Ultrafina em Aços C-Mn e C-Mn-Nb’, M. Sc., UFF, 2005. Apoio USIMINAS.

• P. R. Rios, I. de S. Bott, D. B. Santos, T. M. F. de Melo and J. L. Ferreira, Effect of Nb on dynamic strain inducedaustenite to ferrite transformation,Materials Science and Technology 2007 vol. 23 p. 417,UFF,PUC-Rio, UFMG, USIMINAS-CPD


Conteúdo

• Aços de grãos ultrafinos• Transformação dinâmica induzida por

deformação • Objetivo – efeito do Nb• Materiais e Métodos• Resultados• Discussão• Conclusões


Aços de grãos ultrafinos

• 5-10 m para 1-3 m

• ~+50% no efeito do TG sobre LE

• FVA - rotas para UF – outras palestras

• ‘DSIT’ – Dynamically Strain Induced Transformation


DSIT – Transformação dinâmica induzida por deformação

Ae3 Diagrama de equilíbrio , ‘0 K/s’

Ar3 Temperatura de transformação CCT , 10 K/s

Austenita metaestável + deformação:-Recristalização/recuperação dinâmica-austenitaferrita ultrafina


DSIT – Alguns Problemas

• T deformação: 700-800 oC

• Fração de ferrita DSIT < 100%

• Crescimento durante resfriamento-DSIT grão ultrafino

• TG = -DSIT -coalesc. -CCT


Objetivo deste trabalho

• Possibilidade T deformação >800 oC

• Aço baixo C: 1010

• Investigar o efeito do Nb na Transformação dinâmica induzida por deformação

• Não foi objetivo deste trabalho otimizar TG final.


Materiais Composição química (wt%)

*Al=0.03, N=0.0065, S<0.03, P <0.02

Aço C Mn Si Nb

C-Mn* 0.10 0.50 0.15 -

C-Mn-Nb* 0.094 0.50 0.15 0.034

SAE 1010 0.08-0.13 0.3-0.6 0.15-0.35 -


Torsão à quente – Gleeble – CPD USIMINAS


Resultados

• Ae3 - Thermo-Calc - 859C• Ar3 - 786 C -10C/s.


C-Mn-Nb TG 50-60 m

C-Mn


C-MnContornos de nítidos

austenita recristalizada

C-Mn-NbNão foi possível

revelar austenita não recristalizada

900 oC – resf. água – Ae3=859 oC


C-MnContornos de nítidos

austenita recristalizada

C-Mn-NbDSIT ferrita

850 oC – resf. água –Ae3=859 oC


C-MnDSIT ferrita

C-Mn-NbDSIT

ferrita

800 oC – resf. água –Ae3=859 oC


Resumo dos resultados experimentaisMicrostructura TG (m, ±10%)

T (ºC)

C-Mn C-Mn-Nb C-Mn C-Mn-Nb

água

20ºC/s

água

20ºC/s

900 -rex s/ DSIT

-rex s/ DSIT

- 6.4 - 4.3*

850 -rex s/ DSIT

-rex c/ DSIT

- 5.9 2.9 3.3

800 -rex c/ DSIT

-rex c/ DSIT

3.8 5.3 2.3 4.3

*Constituintes aciculares. Ar3 786 C (10C/s); Ae3 859C.


Discussão

• Nb retardou REX da austenita

• Nb deformação: ferrita 850oC

• s/ Nb deformação: ferrita 800oC

• A adição de Nb permitiu que se obtivesse ferrita DSIT mesmo a temperaturas de até 850oC


T alta – menor fração DSIT

Regra da alavanca !

+

800 oC

850 oC


Deformação de aumenta Ae3

Quanto maior a deformação acumulada maior o ‘super-resfriamento’ de Este efeito é mais importante próximo de Ae3

* Energia armazenada devido à deformação

+

912 oC

924 oC+10 J/mol*

Ae3

Ae3- deformada

T def.


Outros problemas

• T alta – coalescimento mais rápido(?)

• Ar3 alta – TG transformado em Ar3 maior(?)

• TG final depende de DSIT do crescimento da ferrita DSIT e do TG da ferrita transformada durante o resfriamento.

• A fração e o crescimento da ferrita DSIT são críticos.


Conclusões• Nb retardou a REX da austenita e permitiu a

transformação dinâmica da austenita em ferrita em temperaturas elevadas, 850 oC.

• Foi possível obter grãos da ordem de 3 m após resfriamento a 20 oC/s no aço ao Nb

• A idéia de introduzir Nb de modo a aumentar a temperatura de processamento mostrou ser viável.

• Parece possível otimizar a composição/processamento para se obter uma microestrutura final com grãos entre 2-3 m a partir da austenita deformada a 850 oC.

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