Dual Phase

Trabalho Interdiscilinar Dirigido

INSTITUTO POLITÉCNICO – Centro Universitário UNA

A substituição de aços convencionais por aços de alta resistência para estampagem na indústria automobilística.

CURSO: Engenharia Mecânica - Professor TIDIR: Marcelo Espindola

Alunos: Deborah Carolina Oliveira, João Carlos Feliciano, Rafael Roberto de Abreu,

Rogério Lopes, Valéria Meireles Marques.

Resumo –O aço “Dual Phase”é definido como Aço Avançado de Alta Resistência “Advanced High StrengthSteel - AHSS”. Esse aço apresenta uma microestrutura que consiste de uma segunda fase dura (martensita) dispersa em uma matriz de ferrita (macia), o que confere a ele excelente combinação de resistência, conformabilidade e tenacidade. O objetivo do presente trabalho é apresentar o processo de fabricação, características e desempenho do aço “Dual Phase”relatados na literatura em caráter comparativo a um Aço de Alta Resistência e Baixa Liga “High StrengthLowAlloy -- HSLA”.

Palavras-chave: “Dual Phase”, Aços de Alta Resistência, Microestrutura.

1. Introdução

Um dos maiores mercados para aços de alta resistência e responsável pelo desenvolvimento de novos materiais e tecnologiasé a indústria automobilística, Tigrinho (2011). Nas últimas décadas a crescente demanda por carros mais seguros, econômicos e menos poluentes exigiram das montadoras, siderúrgicas e comunidade científica investimentos na pesquisa de novos aços, Tigrinho (2011). O resultado foi o aumento significativo na utilização de aços avançados de alta resistência, visando assim, atender os requisitos ligados á conformabilidade, resistência mecânica e redução de peso.

Segundo Tigrinho (2011) a indústria automobilística tem promovido enormes avanços metalúrgicos dos aços ao longo dos anos. Basta lembrar que os primeiros automóveis possuíam formas quadradas basicamente em função da inadequada estampabilidade das chapas dos aços ferrítico-perlíticos, uma conseqüência não só da incipiente ciência metalúrgica da época, bem como das limitações dos processos industriais de refino de grãos. Contundo, a pressão mercadológica pela redução de peso, custo e melhoria do “design” dos automóveis forçou as metalúrgicas a evoluírem tecnologicamente para produzir aços com alta estampabilidade.Surgiram então os chamados aços de Alta Resistência e Baixa Liga - “High StrengthLowAlloy– HSLA”, contendo microadições de Nb (nióbio), Ti (titânio) e V (vanádio), cuja microestrutura ferrítica-perlítica mais refinada e a capacidade de endurecimento por precipitação lhe proporcionavam maior resistência. Contundo a contrapartida por essas vantagens foi uma ligeira perda de estampabilidade nesses novos produtos, Tigrinho (2011). A reação a isso foi o surgimento do aço “Dual Phase”, definido como Aço Avançado de Alta Resistência “Advanced High StrengthSteels - AHSS”cuja microestrutura peculiar propiciava a redução do peso de componentes automotivos através da utilização de espessuras reduzidas, em razão de uma maior resistência mecânica, e na sua mais efetiva tenacidade, comparativamente aos tradicionais aços “HSLA”.

2. Revisão Bibliográfica

Segundo Andrade (2002)a questão do desenvolvimento de novas ligas para uso da indústria automotiva é tão latente que nos últimos 20 anos vários projetos estão em andamento, envolvendo a comunidade cientifica e grandes fabricantes de aço no mundo. O grande objetivo desse setor tem sido oferecer materiais cada vez mais inovadores, bem como métodos de produção e técnicas de montagem mais adaptadas as suas necessidades, com enfoque na obtenção de um nível cada vez mais alto de segurança e de redução do peso do veículo, de acordo com Andrade et al.(2002), De Cooman (2004), Grajcar (2005) e Chen et al. (2009).Destaque pode ser dado ao projeto intitulado “Ultra Light Steel Auto Body– ULSAB” sob a liderança da “PorsheEngineering” que conta com a parceria de 35 companhias siderúrgicas de 18 países, tendo como único representante da América do Sul, a siderúrgica Usiminas. Um dos benefícios oriundos dessa grande iniciativa foi à introdução dos aços de alta resistência “High Streength Steel” na estrutura dos automóveis, destacando-se entre esses o aço “High StrengthLowAlloy - HSLA”. Esse projeto finalizado em 1998, foi avaliado satisfatoriamente em relação aos objetivos almejados principalmente no que se refere à segurança e redução no consumo de combustível, Andrade et al. (2000).

Na continuação do projeto “ULSAB”, o novo programa “ULSAB-AVC - AdvancedVehicleConcepts” propõe a aplicação de novos tipos de aços “HSLA”, os chamados aços avançados de alta resistência entre os quais destaca-seo “Dual Phase”, (IISI, 2002).

A Figura 1 permite estabelecer um comparativo entre essa nova família de açosde resistência e os tradicionais aços quanto às características de resistência mecânica e ductilidade, que é definida como a capacidade que um material tem de se deformar antes da ruptura, quando sujeito a tensões muito elevadas. Quanto mais dúctil o aço maior é a redução de área ou alongamento antes da ruptura quando submetido a esforços de tração. O aumento do nível de resistência mecânica do produto leva quase inevitavelmente à redução de seu alongamento total, ou seja, de sua estampabilidade. Contudo, o uso de microestruturas adequadas permite minimizar a perda de ductilidade sob maiores níveis de resistência mecânica, Schröder (2004).

LEGENDA

IF – “InterstitialFree”

MILD – “Mild”

IS – “Interstitial Steel”

IFHS – “Interstitial Free High Strength”

BH – “BakeHardening”

CMn – Aço com microligantes

TRIP – “TransformationInducedPlasticity”

DP-CP – “Dual Phase” / “Complex Phase”

HSLA – “High Strength Low Alloy

MS – “Martensitic Steel”

Figura