Análise da influência dos parâmetros de processo no processamento termomecânicos de aços bainísticos por dilatometria

Abstract

O setor industrial é um dos principais responsáveis pelo elevado consumo energético no país. Na indústria metal mecânica, este consumo é representado principalmente por fornos para a realização de tratamentos térmicos, como têmpera, revenimento ou normalização em componentes de aço manufaturados. Assim, tratamentos térmicos são aplicados a componentes mecânicos após processos de fabricação, por exemplo o forjamento, visando a melhoria de propriedades metalúrgicas e mecânicas. Neste contexto, novos aços bainíticos para forjamento estão sendo desenvolvidos visando alcançar boas propriedades mecânicas com a substituição de tratamentos térmicos posteriores por resfriamento controlado durante o processamento termomecânico do material. A combinação de elementos de liga na composição química dos aços bainíticos e o controle dos parâmetros durante a deformação plástica e das condições de resfriamento após o forjamento garante valores de resistência mecânica e tenacidade mais satisfatórios para aplicação industrial do que em componentes temperados e revenidos. A dilatometria está provando ser um recurso poderoso para entender como as transformações de fase ocorrem durante o forjamento controlado e as influências de diferentes parâmetros de processo na caracterização metalúrgica de materiais. Neste estudo, amostras do aço bainítico DIN 18MnCrSiMo6-4, foram submetidas a ciclos termomecânicos em dois diferentes modelos de dilatômetros para análise das transformações microestruturais.Posteriormente, a morfologia e propriedades mecânicas foram examinadas por microscopia óptica e ensaios de microdureza. As curvas de dilatometria aliadas as imagens de metalografia mostram que os parâmetros de deformação e temperatura exercem importante influência na cinética da transformação bainítica. Parâmetros de processo que promovem a estabilização mecânica e que geralmente estão associados ao refino do grão, como grau e temperatura de deformação, são capazes de atrasar a transformação bainítica favorecendo a transformação martensítica. As curvas de dilatometria para os experimentos sem deformação, aliadas as imagens de metalografia e valores de dureza indicam diferentes microestruturas e morfologias formadas com a variação das taxas de resfriamento.

Industrial sector is one of the main responsible for high energetic consumption in the country. At metalworking industry this consumption is mainly represented for furnaces to perform heat treatments, as quenching, tempering or normalizing, in manufactured components of steel. Heat treatments are applied after forming processes, for example forging, to improve metallurgical and mechanical properties. In this context, new bainitic steels for forging have been developed aiming to achieve good mechanical properties with the substitution of heat treatments to controlled cooling during material thermomechanical processing. The combination of alloy elements in the chemical composition of bainitic steels and the control of the parameters during plastic deformation and of cooling conditions after forging ensures more satisfactory values of strength and toughness than quenched-tempered components, for industrial application. Dilatometry is proving to be a powerful resource to understand how the phase transformations occur during controlled forging and the influences of different process parameters in the metallurgical characterization. In this study samples of the bainitic steel DIN 18MnCrSiMo6-4, low carbon and medium alloy, were subjected a thermomechanical cycles in two different types of dilatometers to analyze microstructural transformations. Posteriorly, morphology and mechanical properties were examined by optical microscopy and microhardness tests. The dilatometry curves associated with metallographic images show that deformation and temperature parameters exert important influence in bainitic transformation kinetics. Process parameters which promote mechanical stabilization and generally are related to grain refinement, as deformation degree and temperature, are able to delay bainitic transformation favoring martensitic transformation. Dilatometry curves to experiments without deformation associated with metallographic images and hardness results indicate different microstructures and morphologies formed with the cooling rates variation.