Os aços com adição de boro temperados e revenidos têm sido utilizados em diversas aplicações que exigem um compromisso entre boas propriedades mecânicas e baixo custo. Por sua grande utilização e demanda crescente em novas aplicações com exigências mais severas de propriedades mecânicas, a influência dos parâmetros do processo e do tratamento térmico subsequente no comportamento mecânico deve ser mais bem estudada. Com o objetivo principal de caracterizar o aço ao boro DIN 39MnCrB6-2, construiu-se o diagrama de fases metaestável através de simulação, a curva de ductilidade a quente e avaliou-se a influência da temperatura de revenimento na microestrutura e nas propriedades mecânicas de tração e resistência ao impacto. Para isso, utilizou-se amostras de barras laminadas cedidas pela GERDAU - Aços Especiais Brasil de Pindamonhangaba - SP. O montante de amostras utilizadas pôde ser dividido em duas bitolas distintas: quadrada de 155 mm (grupo G1) e redonda de 34,93 mm (grupo G2). Estas amostras foram submetidas a tratamento de têmpera e revenimento e tiveram as propriedades mecânicas de tração, resistência ao impacto e dureza analisadas. Estas amostras foram caracterizadas por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. As amostras de seção transversal quadrada de 155 mm foram utilizadas para análises químicas para identificação de segregação e para a construção das curvas de ductilidade a quente. Nas amostras do grupo G1, observou-se segregação inversa de carbono e bons resultados de ductilidade a quente. As amostras de seção transversal redonda apresentaram diferenças significativas em propriedades de tração (Limite de Resistência e Tensão de Escoamento) e dureza mas não apresentaram diferença significativa em resistência ao impacto em baixas temperaturas (-40°C) em função da temperatura de revenimento. A região de fratura do corpo de prova ensaiado e foram encontrados borocarbonetos de menor dimensão. Foram obtidos bons resultados de resistência ao impacto em temperatura ambiente nas amostras temperadas e revenidas que se mantiveram mesmo com a normalização anterior ao tratamento térmico. Conclui-se que a formação de borocarbonetos é inerente aos aços ao boro e o seu crescimento deve ser evitado a fim de diminuir os pontos de fragilização na microestrutura. / Boron added steels in quenched and tempered condition have been used in a large number of applications with mechanical properties and low cost requirements, i.e., automotive, petrochemical and O&G industries. For its great use and increasing demand for new applications with more severe requirements for mechanical properties, it is important to study the influence of process parameters and subsequent heat treatment on the mechanical behavior. In order to characterize the boron steel DIN 39MnCrB6-2, the metastable phase diagram and the hot ductility curve were built. The influence of tempering temperature on the microstructure and mechanical properties of tensile and impact strength was studied. For this study, DIN 39MnCrB6-2 rolled steel bars samples were used. They were provided by Gerdau - Specialty Steel Brazil Pindamonhangaba - SP. The samples could be divided into two different diameters and cross sections: square 155 mm (G1) and round 34.93 mm (G2), from sequential steps of manufacturing process. These samples were quenched and tempered and the tensile mechanical properties, impact resistance (Charpy V-notch) and hardness were analyzed. These samples were also characterized by optical microscopy and scanning electron microscopy. Samples from the first step of rolling mill (square 155 mm) were used for chemical analysis to identify the segregation pattern and also to hot ductility tests. In samples G1 it was observed inverse segregation of carbon and no abnormal ductility loss in hot ductility test. Impact resistance results showed low absorbed energy for all tempering temperatures. Microscopy observation showed coarse borocarbides. Samples G2 showed significant differences in tensile properties and hardness related to tempering temperature. However, no significant differences in impact resistance (CVN) at low test temperatures (-40 ° C) were observed. Microscopy observation showed thin borocarbides. It was concluded that the formation of borocarbides is inherent in boron steels and their coarse morphology should be avoided in order to reduce embrittlement. Borocarbide morphology control is more effective to improve impact resistance than reduction ratio.

Os aços com adição de boro temperados e revenidos têm sido utilizados em diversas aplicações que exigem um compromisso entre boas propriedades mecânicas e baixo custo. Por sua grande utilização e demanda crescente em novas aplicações com exigências mais severas de propriedades mecânicas, a influência dos parâmetros do processo e do tratamento térmico subsequente no comportamento mecânico deve ser mais bem estudada. Com o objetivo principal de caracterizar o aço ao boro DIN 39MnCrB6-2, construiu-se o diagrama de fases metaestável através de simulação, a curva de ductilidade a quente e avaliou-se a influência da temperatura de revenimento na microestrutura e nas propriedades mecânicas de tração e resistência ao impacto. Para isso, utilizou-se amostras de barras laminadas cedidas pela GERDAU - Aços Especiais Brasil de Pindamonhangaba - SP. O montante de amostras utilizadas pôde ser dividido em duas bitolas distintas: quadrada de 155 mm (grupo G1) e redonda de 34,93 mm (grupo G2). Estas amostras foram submetidas a tratamento de têmpera e revenimento e tiveram as propriedades mecânicas de tração, resistência ao impacto e dureza analisadas. Estas amostras foram caracterizadas por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. As amostras de seção transversal quadrada de 155 mm foram utilizadas para análises químicas para identificação de segregação e para a construção das curvas de ductilidade a quente. Nas amostras do grupo G1, observou-se segregação inversa de carbono e bons resultados de ductilidade a quente. As amostras de seção transversal redonda apresentaram diferenças significativas em propriedades de tração (Limite de Resistência e Tensão de Escoamento) e dureza mas não apresentaram diferença significativa em resistência ao impacto em baixas temperaturas (-40°C) em função da temperatura de revenimento. A região de fratura do corpo de prova ensaiado e foram encontrados borocarbonetos de menor dimensão. Foram obtidos bons resultados de resistência ao impacto em temperatura ambiente nas amostras temperadas e revenidas que se mantiveram mesmo com a normalização anterior ao tratamento térmico. Conclui-se que a formação de borocarbonetos é inerente aos aços ao boro e o seu crescimento deve ser evitado a fim de diminuir os pontos de fragilização na microestrutura. / Boron added steels in quenched and tempered condition have been used in a large number of applications with mechanical properties and low cost requirements, i.e., automotive, petrochemical and O&G industries. For its great use and increasing demand for new applications with more severe requirements for mechanical properties, it is important to study the influence of process parameters and subsequent heat treatment on the mechanical behavior. In order to characterize the boron steel DIN 39MnCrB6-2, the metastable phase diagram and the hot ductility curve were built. The influence of tempering temperature on the microstructure and mechanical properties of tensile and impact strength was studied. For this study, DIN 39MnCrB6-2 rolled steel bars samples were used. They were provided by Gerdau - Specialty Steel Brazil Pindamonhangaba - SP. The samples could be divided into two different diameters and cross sections: square 155 mm (G1) and round 34.93 mm (G2), from sequential steps of manufacturing process. These samples were quenched and tempered and the tensile mechanical properties, impact resistance (Charpy V-notch) and hardness were analyzed. These samples were also characterized by optical microscopy and scanning electron microscopy. Samples from the first step of rolling mill (square 155 mm) were used for chemical analysis to identify the segregation pattern and also to hot ductility tests. In samples G1 it was observed inverse segregation of carbon and no abnormal ductility loss in hot ductility test. Impact resistance results showed low absorbed energy for all tempering temperatures. Microscopy observation showed coarse borocarbides. Samples G2 showed significant differences in tensile properties and hardness related to tempering temperature. However, no significant differences in impact resistance (CVN) at low test temperatures (-40 ° C) were observed. Microscopy observation showed thin borocarbides. It was concluded that the formation of borocarbides is inherent in boron steels and their coarse morphology should be avoided in order to reduce embrittlement. Borocarbide morphology control is more effective to improve impact resistance than reduction ratio.

O aço 10B06 é utilizado na produção de fio máquina para trefilação. Por ser produzido em aciaria elétrica, o teor de nitrogênio desse aço tende a ser elevado, o que pode causar o fenômeno de envelhecimento, resultando em aumento de resistência e queda de ductilidade. Reduzir o teor de nitrogênio livre é uma forma de minimizar esse efeito, o que é realizado pela adição de boro. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito do boro no aço 10B06. Foram utilizadas amostras de fio máquina, diâmetro 5,50mm, e arame trefilado com teores de boro variando de 55 a 112ppm. Os dois principais fatores que influenciam a microestrutura e propriedades mecânicas do material são a composição química e o processo produtivo. Por esse motivo, inicialmente foi avaliada a etapa de resfriamento durante a laminação do fio máquina, por meio de uma análise termográfica. Foi encontrada a temperatura de 767ºC no início do resfriamento do material, valor próximo de Ac1, limite inferior do intervalo intercrítico. Esse fato favorece o enriquecimento da austenita em carbono, facilitando a formação de martensita e/ou austenita retida. Os resultados da análise metalográfica com Nital revelaram microestrutura composta de aproximadamente 88% de ferrita e 12% de perlita. Já o reagente Le Pera identificou ilhas de martensita e/ou austenita retida (MA), o que foi comprovado por análises de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados de microdureza mostraram uma tendência de queda com o aumento do teor de boro. As medições de nanodureza confirmaram a presença do microconstituinte MA. A ferrita apresentou dureza na faixa de 280 - 320 HV, enquanto o MA ficou no intervalo de 349 - 424 HV. Comparando-se o limite de resistência obtido no fio máquina com menor teor de boro (55ppm - 434MPa) com o de maior (112ppm - 394MPa), observasse uma redução de 40MPa para um acréscimo de 57ppm de boro, confirmando o efeito esperado para esse elemento pela formação de BN. Utilizando os dados da curva tensão versus deformação foram obtidos os coeficientes de encruamento dos fios máquina, que apresentaram uma tendência de crescimento com o teor de boro, sendo que o material com 101ppm de boro mostrou o melhor valor para aplicação em processos de conformação. As análises fractográficas revelaram que os mecanismos de fratura presentes em todos os materiais foram a formação e coalescimento de microvidades. Considerando-se todas as análises realizadas nesse trabalho foi possível evidenciar o efeito do boro na redução do efeito do envelhecimento provocado pelo nitrogênio. Entre os testes realizados, os que apresentaram as melhores relações B/N foram os de teores 109 e 112ppm de boro. Essas relações estão próximas do valor máximo indicado de 0,8. / The 10B06 steel grade is applied to the production of wire rod for drawing. The steel is produced in an Electric Arc Furnace and this process can lead to higher nitrogen levels that cause strain aging resulting in an increase of the strength and ductility loss. The reduction of free nitrogen content through boron addition is one way to minimize this effect that can be done through boron addition. In this way, the present work aims to study boron effect on 10B06 steel. It was used wire rod, diameter 5,50mm and a cold-drawn wire rod with chemical composition from 55 to 112ppm of boron. The main factors that influence the microstructure and mechanical properties of the material are the chemical composition and the productive process. For this reason, initially, the cooling treatment was analyzed using thermography and it was found at the beginning of the cooling process a temperature of 767oC in the material, close to Ac1, lower limit of the intercritical interval. This temperature can facilitate the enrichment of carbon in the austenite, making easier martensite and/or retained austenite formation. The metallographic analysis with Nital etchant showed a microstructure composed of about 88% ferrite and 12% perlite, and Le Pera etchant identified martensite and/or retained austenite (MA), what was confirmed by scanning electron microscope analysis. Furthermore, nanohardness measurements confirmed the presence of the microconstituent MA, as ferrite presented hardness from 280 to 320 HV and MA from 349 to 424 HV. Microhardess results decreased with increasing boron content. A decrease of 40MPa in the tensile strength was observed between the wire rod with boron content of 55ppm (434MPa) and the one with 112ppm (394MPa), in agreement with the expected effect of the BN formation. It was possible to obtain hardening coefficient of the wire rod using the data of the stress versus strain curve, which increased with boron content, and the material with 101ppm of boron showed the best value for forming application. Fractographic analysis revealed that the fracture mechanisms in all the materials were the development and coalescing of microcavity. Considering all the analysis of this study it was possible to confirm boron\'s effect to reduce strain aging caused by nitrogen. Materials with 109 and 112ppm of boron presented the best B/N ratio, with values close to the maximum indicated, 0,8.

Os aços com adição de boro temperados e revenidos têm sido utilizados em diversas aplicações que exigem um compromisso entre boas propriedades mecânicas e baixo custo, como por exemplo, indústria automotiva, de petróleo e na fabricação de plataformas marítimas e tubulações. Estudos termodinâmicos indicam que uma pequena adição de boro altera significativamente o diagrama de fases, aumentando a estabilidade dos carbonetos pela substituição de C por B na estrutura cristalina. A avaliação da cinética de precipitação foi realizada indiretamente pela medição da variação de resistividade elétrica de amostras tratadas em temperaturas de 790, 810 e 830°C. Foi possível traçar a curva de precipitação (JMAK) para cada temperatura e propor um diagrama TTP que indicou que as temperaturas testadas estão situadas na parte superior da curva \"C\". A confirmação do fenômeno de precipitação foi obtida por microscopia eletrônica de varredura (MEV-FEG), indicando que a técnica indireta foi eficaz para predição do fenômeno. A cinética de coalescimento foi avaliada em amostras tratadas em 880°C de forma direta, por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, e de forma indireta, por avaliação da energia absorvida em ensaio de impacto Charpy. A determinação da distribuição de tamanho de borocarbonetos em cada condição testada forneceu indícios de que o mecanismo de controle do crescimento é reação na interface. Foi possível, satisfatoriamente, correlacionar o tamanho médio de borocarboneto com a resistência ao impacto Charpy, indicando que a susceptibilidade à fragilização pelo coalescimento de borocarbonetos independe da região da barra laminada. / Boron added steels in quenched and tempered condition have been used in many applications with mechanical properties and low-cost requirements, i.e., automotive, petrochemical and O&G industries. Thermodynamic simulations have shown that boron addition promotes significant change in phase diagram due to carbide stability increase by replacement of carbon by boron. Precipitation kinetic was evaluated by electrical resistivity in samples heat-treated at 790°C, 810°C, and 830°C. It was possible to estimate the precipitation curve (JMAK) for each temperature and to propose a TTP diagram which indicates that tested temperatures were in the upper region of the C-shape curve. Precipitation phenomenon was confirmed by FEG-SEM analysis, indicating that electrical resistivity measurement was effective to evaluate precipitation at these conditions. Coarsening kinetic was evaluated in samples heat-treated at 880°C by Microscopy and by absorbed energy in Charpy impact test. The borocarbide size and distribution determination provided evidence of interface reaction-controlled mechanism. A correlation between absorbed energy in impact test and average borocarbide size was proposed, indicating that embrittlement susceptibility by borocarbide coarsening has no dependence of rolled bar region.

O aço 10B06 é utilizado na produção de fio máquina para trefilação. Por ser produzido em aciaria elétrica, o teor de nitrogênio desse aço tende a ser elevado, o que pode causar o fenômeno de envelhecimento, resultando em aumento de resistência e queda de ductilidade. Reduzir o teor de nitrogênio livre é uma forma de minimizar esse efeito, o que é realizado pela adição de boro. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito do boro no aço 10B06. Foram utilizadas amostras de fio máquina, diâmetro 5,50mm, e arame trefilado com teores de boro variando de 55 a 112ppm. Os dois principais fatores que influenciam a microestrutura e propriedades mecânicas do material são a composição química e o processo produtivo. Por esse motivo, inicialmente foi avaliada a etapa de resfriamento durante a laminação do fio máquina, por meio de uma análise termográfica. Foi encontrada a temperatura de 767ºC no início do resfriamento do material, valor próximo de Ac1, limite inferior do intervalo intercrítico. Esse fato favorece o enriquecimento da austenita em carbono, facilitando a formação de martensita e/ou austenita retida. Os resultados da análise metalográfica com Nital revelaram microestrutura composta de aproximadamente 88% de ferrita e 12% de perlita. Já o reagente Le Pera identificou ilhas de martensita e/ou austenita retida (MA), o que foi comprovado por análises de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados de microdureza mostraram uma tendência de queda com o aumento do teor de boro. As medições de nanodureza confirmaram a presença do microconstituinte MA. A ferrita apresentou dureza na faixa de 280 - 320 HV, enquanto o MA ficou no intervalo de 349 - 424 HV. Comparando-se o limite de resistência obtido no fio máquina com menor teor de boro (55ppm - 434MPa) com o de maior (112ppm - 394MPa), observasse uma redução de 40MPa para um acréscimo de 57ppm de boro, confirmando o efeito esperado para esse elemento pela formação de BN. Utilizando os dados da curva tensão versus deformação foram obtidos os coeficientes de encruamento dos fios máquina, que apresentaram uma tendência de crescimento com o teor de boro, sendo que o material com 101ppm de boro mostrou o melhor valor para aplicação em processos de conformação. As análises fractográficas revelaram que os mecanismos de fratura presentes em todos os materiais foram a formação e coalescimento de microvidades. Considerando-se todas as análises realizadas nesse trabalho foi possível evidenciar o efeito do boro na redução do efeito do envelhecimento provocado pelo nitrogênio. Entre os testes realizados, os que apresentaram as melhores relações B/N foram os de teores 109 e 112ppm de boro. Essas relações estão próximas do valor máximo indicado de 0,8. / The 10B06 steel grade is applied to the production of wire rod for drawing. The steel is produced in an Electric Arc Furnace and this process can lead to higher nitrogen levels that cause strain aging resulting in an increase of the strength and ductility loss. The reduction of free nitrogen content through boron addition is one way to minimize this effect that can be done through boron addition. In this way, the present work aims to study boron effect on 10B06 steel. It was used wire rod, diameter 5,50mm and a cold-drawn wire rod with chemical composition from 55 to 112ppm of boron. The main factors that influence the microstructure and mechanical properties of the material are the chemical composition and the productive process. For this reason, initially, the cooling treatment was analyzed using thermography and it was found at the beginning of the cooling process a temperature of 767oC in the material, close to Ac1, lower limit of the intercritical interval. This temperature can facilitate the enrichment of carbon in the austenite, making easier martensite and/or retained austenite formation. The metallographic analysis with Nital etchant showed a microstructure composed of about 88% ferrite and 12% perlite, and Le Pera etchant identified martensite and/or retained austenite (MA), what was confirmed by scanning electron microscope analysis. Furthermore, nanohardness measurements confirmed the presence of the microconstituent MA, as ferrite presented hardness from 280 to 320 HV and MA from 349 to 424 HV. Microhardess results decreased with increasing boron content. A decrease of 40MPa in the tensile strength was observed between the wire rod with boron content of 55ppm (434MPa) and the one with 112ppm (394MPa), in agreement with the expected effect of the BN formation. It was possible to obtain hardening coefficient of the wire rod using the data of the stress versus strain curve, which increased with boron content, and the material with 101ppm of boron showed the best value for forming application. Fractographic analysis revealed that the fracture mechanisms in all the materials were the development and coalescing of microcavity. Considering all the analysis of this study it was possible to confirm boron\'s effect to reduce strain aging caused by nitrogen. Materials with 109 and 112ppm of boron presented the best B/N ratio, with values close to the maximum indicated, 0,8.