Os aços microligados representam, cada vez mais, uma parcela significativa de produção das usinas siderúrgicas para aplicações nos mais variados segmentos industriais tais como o automotivo, petróleo e gás, construção civil e agronegócio. A característica principal desses aços é a sua elevada resistência mecânica, aliada à boa tenacidade, ductilidade e soldabilidade; o que vem sendo obtido pela utilização de composições químicas específicas com teores baixos de carbono e de microligantes que conferem essas características a esses aços. Os microligantes utilizados são os mais variados, mas principalmente destaca-se a utilização do vanádio, nióbio, titânio, cobre, manganês, cromo, alumínio e nitrogênio. No presente trabalho foram estudadas as propriedades mecânicas de um aço microligado ao vanádio com 0,25%V e um aço AISI 1020. O aço microligado apresentou LRT, LE, alongamento e estricção de, respectivamente, 735,29 MPa, 559,07 MPa, 22,7% e 63,29%. O aço AISI 1020 apresentou, respectivamente, 437,42 MPa, 268,71MPa, 32,92% e 67,15%. O aço microligado apresentou propriedade mecânica superior à do aço AISI 1020 e ductilidade equivalente. Os resultados de impacto Charpy nas temperaturas de 23 °C, -20 °C e -40 °C foram, para o aço microligado, respectivamente de, 33,83 J, 12,41 J, e 6,54 J, e para aço AISI 1020 33,18 J, 5,07 J e 3,04 J, respectivamente. Observa-se tenacidade superior do aço microligado, quando comparado com o aço AISI 1020. O ensaio revelou microestruturas refinadas em ambos os aços, e tamanho de grão de 18μm n° 8 ASTM E 112 e de 25 μm n° 7 para o aço microligado e para o AISI 1020, respectivamente. Os testes eletroquímicos realizados em uma solução aquosa 3,5% em peso de NaCl revelaram que o aço microligado apresentou formação de camada passiva, e mostrou-se menos resistente à corrosão. / Microalloyed steels are representing significant portion and increasingly steelmakers production and they are being applied to several industrial market segments such as automotive, oil and gas, civil construction and agribusiness. Its main characteristics are the superior tensile strength, toughness, ductility and good weldability. These properties are obtained through specific chemical compositions as low carbon and microalloying elements contents. Several microalloying elements can be used but some of them need to be mentioned such as vanadium, niobium, titanium, cooper, manganese, chromium, aluminum and nitrogen. In this work, the mechanical properties of a vanadium microalloyed and AISI 1020 steels were studied and compared. The microalloyed steel presented LRT, LE, elongation and toughness values of, respectively, 735.29 MPa, 559.07 MPa, 22.7% and 63,29%. AISI 1020 presented, respectively, 437.41 MPa, 268.70 MPa, 32.92% and 67.15%. The microalloyed steel presented mechanical properties superior to AISI 1020 and equivalent ductility. The results of the Charpy impact tests at the temperatures of 23 ° C, -20 ° C and -40 ° C were 33.83 J, 12.41 J, 6.54 J for the microalloyed steel, and for AISI 1020 steel the values were 33,18 J, 5.07 J and 3.04 J, respectively. The superior toughness of the microalloyed steel is observed when compared to the AISI 1020 steel. The metallographic examination showed fine grain microstructures ASTM E 112 No.8 and 7.for the microalloyed and for the AISI 1020, respectively. The electrochemical tests carried out in a 3.5 wt% NaCl aqueous solution showed that the microalloyed steel is less resistant to corrosion, and that a passive layer was formed on its surface.

Este trabalho tem como objetivo buscar subsídios tecnológicos para melhorar os tratamentos termomecânicos, visando a melhor compreensão das relações entre composição, microestrutura e propriedades do aço ABNT-1450 Nb. Diversas peças para a indústria automobilística, como: bielas, árvores de manivelas, portes de suspensões, barras de conexões, eixos, pequenas engrenagens, entre outras peças forjadas a quente em matrizes fechadas na condição bruto de forja, são produzidas com as barras de aços microligados ao nióbio. O interesse em se desenvolver ligas que utilizam o nióbio para o Brasil é grande, pois possuímos 90% das reservas de nióbio no mundo. O uso destes aços microligados ao nióbio dispensa os caros tratamentos térmicos de têmpera e revenido, com redução do custo de processamento. Embora as aplicações destes aços tenham crescido bastante nos últimos anos, os efeitos do nióbio na microestrutura e propriedade destes ainda não são bem conhecidos, e isto, às vezes, é uma barreira à aplicação mais intensiva dos mesmos. Assim a proposta para este trabalho seria: a) identificar, usando o microscópio de estágio a quente, a temperatura na qual ocorre a solubilização dos precipitados que controlam o crescimento de grãos austeníticos e acompanhar passo a passo a cinética de crescimento de grão; b) com o microscópio de força atômica, documentar as microestruturas do aço e medir o ângulo dos contornos de grão para averiguar experimentalmente, os modelamentos matemáticos de tamanho de grão máximo a ser atingido durante o processo de aquecimento; c) traçar o diagrama CCT (transformação por resfriamento contínuo) do aço ABNT 1450 Nb e documentar todas as microestruturas possíveis de serem obtidas para este material, bem como o efeito do nióbio nas microestruturas resultantes da decomposição da austenita; d) correlacionar as velocidades de resfriamento das curvas, \"CCT\", com o ensaio de temperabilidade Jominy, para ) obter a relação distância em polegada com velocidade equivalente (estudo do efeito massa) do aço ABNT 1450 Nb; e) identificar e quantificar a percentagem de perlita e ferrita nas microestruturas de vários pontos de uma peça forjada com o aço ABNT 1450 Nb. Todo estudo visa gerar subsídios ao projeto de um componente mecânico (biela) forjado, utilizando o aço ABNT 1450 Nb, fornecendo as interpretações das várias microestruturas possíveis de serem obtidas e sugerindo o melhor ciclo térmico para se obter uma microestrutura perlita e ferrita após o forjamento da mesma, levando em consideração o efeito massa da peça. / The aim of this research is to obtain technological subsidies to improve the thermomechanical treatments and the better relationships between chemical composition, microstructure and properties af ABNT 1450 Nb steel. Different parts of the automobile industry like a connecting rod, coupling arbor, wheel suspension, axis, connections bars, small gear and the other hot forged parts produced in closed dies at the as forged condition are manufactured from bars of micro alloy Nb steel. The concern in developing alloys added by Nb in Brazil is enormous, because we own 90% of Nb reserves in the word. The advantages of using these steels is the reduction of the costs procedures, because the expensive stage of quench and temper heat treatments is not necessary. Recently, the uses of these steels are growing, but the knowledge about the effects of Nb in the microstructures and properties is small. For this reason, its applications can be considered still limited. The proposal of this work is: a) to identify through the use of the hot-stage microscope, the solubilization temperature of the precipitates that controls the austenitic grain growth and the kinetic behaviour as well. b) Using the atomic force microscape, to verify the microstructure of the steel and to measure the angle between the grain boundaries to check by the experiments, the mathematical modelling of the maximum grain growth reached along the heating process. c) To delineate the CCT diagram (Continuous Cooling Transformation) of ABNT 1450 Nb steel and the microstructures resulted from the austenite decomposition. d) To determine the correspondence between the cooling rate of CCT curves and the Jominy hardenability tests. e) To identify and determine the percentage of pearlite and ferrite in different points of the microstruture of the ABNT 1450 Nb forged part. The reason for this study is to assist a project of a forged mechanical component (conecting rod) of ABNT 1450 Nb steel, analysing the various microstructures and suggesting the best thermal cycle composed of pearlite and ferrite in its microstructures after the forging operation.

Os aços microligados ao vanádio são usados em peças automotivas forjadas, tais como virabrequins e bielas. Através de equações matemáticas que descrevem a cinética de recristalização e de crescimento de grão, foi desenvolvida uma rotina em planilha para simular a evolução dos tamanhos de grão austeníticos durante os passes de laminação em função da temperatura, taxa de deformação, tempo entre passes e características do material. O resultado do tamanho de grão ferrítico calculado final, foi comparado com os tamanhos de grãos de amostras retiradas da laminação e de amostras realizadas por simulação física (ensaio de torção a quente). Esta comparação entre modelamento matemático e simulação física com o processo de laminação, demonstra que é possível calcular e descrever a evolução microestrutural e mostra que o principal mecanismo de controle do refino de grão envolvido em uma laminação de não planos com trens abertos é o de recristalização estática, para as condições existentes na usina onde foi efetuado o presente estudo. / Microalloyed steels are used as forging stock for many automotive parts such as crankshafts and connecting rods. Using mathematical equations describing the recrystallization kinetics and grain growth, a spreadsheet has been developed to simulate the austenitic grain size evolution during bar rolling mill schedules as a function of temperature, strain rate and time between passes. The calculated ferritic grain size was compared with samples taken from the process and physical simulation (torsion testing). Comparison between mathematical modeling and physical simulation with the plant bar rolling mill process shows that it is possible to predict the microstructural evolution and confirm the main grain refinement control mechanism as being static recrystallization, under the conditions prevailing in the plant where this study has been carried out.

Este trabalho tem como objetivo buscar subsídios tecnológicos para melhorar os tratamentos termomecânicos, visando a melhor compreensão das relações entre composição, microestrutura e propriedades do aço ABNT-1450 Nb. Diversas peças para a indústria automobilística, como: bielas, árvores de manivelas, portes de suspensões, barras de conexões, eixos, pequenas engrenagens, entre outras peças forjadas a quente em matrizes fechadas na condição bruto de forja, são produzidas com as barras de aços microligados ao nióbio. O interesse em se desenvolver ligas que utilizam o nióbio para o Brasil é grande, pois possuímos 90% das reservas de nióbio no mundo. O uso destes aços microligados ao nióbio dispensa os caros tratamentos térmicos de têmpera e revenido, com redução do custo de processamento. Embora as aplicações destes aços tenham crescido bastante nos últimos anos, os efeitos do nióbio na microestrutura e propriedade destes ainda não são bem conhecidos, e isto, às vezes, é uma barreira à aplicação mais intensiva dos mesmos. Assim a proposta para este trabalho seria: a) identificar, usando o microscópio de estágio a quente, a temperatura na qual ocorre a solubilização dos precipitados que controlam o crescimento de grãos austeníticos e acompanhar passo a passo a cinética de crescimento de grão; b) com o microscópio de força atômica, documentar as microestruturas do aço e medir o ângulo dos contornos de grão para averiguar experimentalmente, os modelamentos matemáticos de tamanho de grão máximo a ser atingido durante o processo de aquecimento; c) traçar o diagrama CCT (transformação por resfriamento contínuo) do aço ABNT 1450 Nb e documentar todas as microestruturas possíveis de serem obtidas para este material, bem como o efeito do nióbio nas microestruturas resultantes da decomposição da austenita; d) correlacionar as velocidades de resfriamento das curvas, \"CCT\", com o ensaio de temperabilidade Jominy, para ) obter a relação distância em polegada com velocidade equivalente (estudo do efeito massa) do aço ABNT 1450 Nb; e) identificar e quantificar a percentagem de perlita e ferrita nas microestruturas de vários pontos de uma peça forjada com o aço ABNT 1450 Nb. Todo estudo visa gerar subsídios ao projeto de um componente mecânico (biela) forjado, utilizando o aço ABNT 1450 Nb, fornecendo as interpretações das várias microestruturas possíveis de serem obtidas e sugerindo o melhor ciclo térmico para se obter uma microestrutura perlita e ferrita após o forjamento da mesma, levando em consideração o efeito massa da peça. / The aim of this research is to obtain technological subsidies to improve the thermomechanical treatments and the better relationships between chemical composition, microstructure and properties af ABNT 1450 Nb steel. Different parts of the automobile industry like a connecting rod, coupling arbor, wheel suspension, axis, connections bars, small gear and the other hot forged parts produced in closed dies at the as forged condition are manufactured from bars of micro alloy Nb steel. The concern in developing alloys added by Nb in Brazil is enormous, because we own 90% of Nb reserves in the word. The advantages of using these steels is the reduction of the costs procedures, because the expensive stage of quench and temper heat treatments is not necessary. Recently, the uses of these steels are growing, but the knowledge about the effects of Nb in the microstructures and properties is small. For this reason, its applications can be considered still limited. The proposal of this work is: a) to identify through the use of the hot-stage microscope, the solubilization temperature of the precipitates that controls the austenitic grain growth and the kinetic behaviour as well. b) Using the atomic force microscape, to verify the microstructure of the steel and to measure the angle between the grain boundaries to check by the experiments, the mathematical modelling of the maximum grain growth reached along the heating process. c) To delineate the CCT diagram (Continuous Cooling Transformation) of ABNT 1450 Nb steel and the microstructures resulted from the austenite decomposition. d) To determine the correspondence between the cooling rate of CCT curves and the Jominy hardenability tests. e) To identify and determine the percentage of pearlite and ferrite in different points of the microstruture of the ABNT 1450 Nb forged part. The reason for this study is to assist a project of a forged mechanical component (conecting rod) of ABNT 1450 Nb steel, analysing the various microstructures and suggesting the best thermal cycle composed of pearlite and ferrite in its microstructures after the forging operation.

Orientador: Juno Gallego / Resumo: Os aços microligados são materiais já tradicionais e muito versáteis por suas propriedades mecânicas superiores, sendo sua evolução diretamente ligada com a otimização da composição química e do processamento termomecânico. É um tipo de aço que apresenta uma microestrutura refinada, alta resistência mecânica, boa usinabilidade e soldabilidade e tem substituído aços comuns por atingir essas propriedades mecânicas a partir de processos de fabricação mais baratos. Os aços estudados são comerciais, apresentam limite de escoamento entre 419 MPa e 646 MPa e grãos ferríticos finos com tamanhos inferiores a 3,70 μm. Neste trabalho são investigadas chapas industriais produzidas por laminação controlada, visando analisar a correlação entre a microestrutura ferrítico-perlítica e as propriedades mecânicas encontradas nas diferentes secções longitudinal, transversal e normal da chapa laminada. As diferenças entre as diferentes secções não são bem exploradas atualmente, então este estudo contribui para uma melhor compreensão da anisotropia introduzida pelo processamento termomecânico industrial. Foram feitas correlações entre as propriedades, confirmando a existência de diferenças estatisticamente significativas entre as secções, constatando que esses aços podem apresentar variações em suas propriedades de acordo com a secção de análise adotada. Foi confirmada a correlação de Hall-Petch nos aços estudados, e a influência dos mecanismos de endurecimento foi avaliada para estes materiais. / Abstract: Microalloyed steels are traditional materials and very versatile due to their superior mechanical properties, being its evolution directly linked with an optimization of the chemical composition and the thermomechanical processing. It is a type of steel that has a fine microstructure, high mechanical strength, good machinability and weldability, and has substituted common steels for achieving these mechanical properties with a cheaper manufacturing process. The studied steels are commercial and have yield strength between 419 MPa and 646 MPa and fine ferritic grains with size smaller than 3.70 μm. In this work are investigated industrial plates produced by controlled lamination, aiming to analyze the correlations between ferrit-perlitic microstructure and the mechanical properties found in the different sections of the hot rolled plate (longitudinal, transverse and normal). The differences between the different sections are not well explored, so this study contributes to a better understanding of the anisotropy introduced by industrial thermomechanical processing. Correlations were made between the properties, confirming the existence of significant differences between the different sections, finding that these steels may show different properties according to the section of analysis adopted. The Hall-Petch correlation was confirmed in the studied steels, and the influence of the hardening mechanisms was also evaluated. / Mestre

Os aços microligados ao vanádio são usados em peças automotivas forjadas, tais como virabrequins e bielas. Através de equações matemáticas que descrevem a cinética de recristalização e de crescimento de grão, foi desenvolvida uma rotina em planilha para simular a evolução dos tamanhos de grão austeníticos durante os passes de laminação em função da temperatura, taxa de deformação, tempo entre passes e características do material. O resultado do tamanho de grão ferrítico calculado final, foi comparado com os tamanhos de grãos de amostras retiradas da laminação e de amostras realizadas por simulação física (ensaio de torção a quente). Esta comparação entre modelamento matemático e simulação física com o processo de laminação, demonstra que é possível calcular e descrever a evolução microestrutural e mostra que o principal mecanismo de controle do refino de grão envolvido em uma laminação de não planos com trens abertos é o de recristalização estática, para as condições existentes na usina onde foi efetuado o presente estudo. / Microalloyed steels are used as forging stock for many automotive parts such as crankshafts and connecting rods. Using mathematical equations describing the recrystallization kinetics and grain growth, a spreadsheet has been developed to simulate the austenitic grain size evolution during bar rolling mill schedules as a function of temperature, strain rate and time between passes. The calculated ferritic grain size was compared with samples taken from the process and physical simulation (torsion testing). Comparison between mathematical modeling and physical simulation with the plant bar rolling mill process shows that it is possible to predict the microstructural evolution and confirm the main grain refinement control mechanism as being static recrystallization, under the conditions prevailing in the plant where this study has been carried out.

[pt] O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia para quantificação, por microscopia, do microconstituinte Austenita-Martensita (AM) em um aço de alta resistência e baixa liga (ABRL) da classe API5LX80. Foram obtidas imagens de Microscopia Ótica (MO) em campo claro e Eletrônica de Varredura (MEV), nos modos de elétrons secundários (SE) e retroespalhados (BSE). As imagens foram quantificadas por Processamento e Análise Digital de Imagens (PADI) e os resultados dos dois tipos de microscopia foram comparados. O principal desafio foi discriminar AM em meio a uma microestrutura multifásica complexa, com frações variadas de ferrita, bainita e do próprio AM. Para revelar a presença de AM foram testadas diferentes sequências de ataques químicos e eletrolíticos. Os resultados demostraram que o ataque químico misto, acrescentando um passo Lepera modificado gerou uma melhora acentuada do contraste em imagens de MO e de MEV no modo BSE. Imagens de MEV no modo SE apresentaram problemas de borda devido à posição do detector de elétrons, o que impediu a correta discriminação das regiões de AM. No modo BSE, a tensão de aceleração foi reduzida para 5 kV, para reduzir a penetração do feixe de elétrons e aumentar o contraste devido à fina camada de AM. Estas imagens foram filtradas para reduzir ruído e segmentadas por limiar simples para quantificar o AM. Nas imagens coloridas de MO, o AM foi segmentado por limiares nos espaços de cor RGB e HSB e em seguida foi quantificado. Utilizando Microscopia Co-Localizada (MCL) foram obtidas imagens de campos idênticos no MEV e no MO, permitindo comparar as técnicas. Mostrou-se que, no mesmo aumento, a microscopia ótica tende a subestimar a fração de AM quando comparada à microscopia eletrônica de varredura, no modo BSE. / [en] This dissertation proposed the development of a quantification method, by microscopy, of the microconstituent Martensite-Austenite (MA) in a High Strength Low Alloy (HSLA) steel of the API5LX80 class. Images were obtained by Optical Microscopy (OM) and Scanning Electron Microscopy (SEM), in secondary electron (SE) and backscattered electron (BSE) modes. Digital Image Processing and Analysis (IA) was employed to process and quantify the acquired images and compare the results of the two types of microscopy. The main challenge was to discriminate the MA amidst a complex multiphase microstructure with varying fractions of ferrite, bainite and MA itself. To reveal the MA different chemical and electrolytic etching sequences were tested. The results showed that a mixed combination with an extra step of modified LePera etchant issued the best contrast for both OM and BSE mode SEM. SEM images in SE mode showed edge problems due to the location of the electron detector, what prevented the correct discrimination of MA regions. The accelerating voltage in the BSE mode was reduced to 5 kV which in turn decreased beam penetration and increase contrast due to the thin MA layer. These images were filtered to reduce noise and segmented by a simple threshold to quantify MA. In the color OM images MA was segmented by thresholds in the RGB or HSB color spaces and subsequently quantified. Employing Co-Site Microscopy images of identical fields acquired by OM and SEM, a direct comparison of the techniques was allowed. It was show that, for the same magnification, optical microscopy tends to underestimate the MA fraction when compared to electron microscopy in BSE mode.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:43:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tamires Brekailo.pdf: 18328712 bytes, checksum: d349535e4e10f491c91783582945c9b3 (MD5) Previous issue date: 2015-01-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The recrystallization study is of fundamental importance in the thermomechanical processing of metals and alloys, since the grain refinement can be obtained affecting the final microstructure. Understanding the behavior of alloys during the mechanical hardening and subsequent annealing is of fundamental importance for the control of their microstructure and final properties. This paper has as main objective a comparative study between the steel SAE 1006 and LNE 380 during processing involving cold rolling and annealing subsequent. And also analyze the influence following the rolling passes in the texture of the material. For this, the two steel samples were cold rolled by 50% and 70% reduction in thickness corresponding to true strain values of 0.7 and 1.2, respectively. Following the samples were annealed in metal bath, and then characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM and FEG), hardness Vickers, texture analysis by x-ray diffraction and EBSD. The LNE 380 steel samples, due to the larger number of particles has undergone further hardening the SAE 1006 steel during cold rolling. In the deformation texture both steels showed partial fiber and fiber , but for the LNE 380 steel fibers are more developed. The LNE 380 steel was laminated with different sequence for the same deformation, and the sequence with more and less passes show texture more intense compared with a sequence of intermediate passes. SAE 1006 steel was recrystallized from shorter times and temperatures that LNE 380 steel, since this has a large number of particles which impede the recrystallization because they act as a barrier to the movement of grain boundaries. / O estudo da recristalização é de fundamental importância no processamento termomecânico de metais e ligas, pois o refino de grão pode ser obtido afetando a microestrutura final. Entender o comportamento das ligas metálicas durante o encruamento e posterior recozimento é de fundamental importância para o controle de suas microestruturas e propriedades finais. Este trabalho tem por objetivo principal realizar um estudo comparativo entre os aços SAE 1006 e LNE 380, durante o processamento envolvendo a laminação a frio e posterior recozimento. E também analisar a influência na sequência de passes da laminação na textura do material. Para isto, amostras dos dois aços foram laminadas a frio até 50% e 70% de redução em espessura, correspondendo a valores de deformação verdadeira de 0,7 e 1,2, respectivamente. Na sequência as amostras foram recozidas em banho metálico, sendo então caracterizadas por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV e FEG), dureza Vickers, analise de textura por difração de raios x e EBSD. As amostras do aço LNE 380, devido ao maior número de partículas sofreu um maior encruamento que o aço SAE 1006 durante a laminação a frio. Na textura de deformação ambos os aços apresentaram fibra parcial e fibra, porém para o aço LNE 380 as fibras são mais desenvolvidas. O aço LNE 380 foi laminado com sequência de passes diferentes para a mesma deformação, sendo a sequência com mais e menos passes apresentaram textura mais intensa comparada com uma sequência de passes intermediária. O aço SAE 1006 recristalizou em tempos e temperaturas inferiores que o aço LNE 380, pois este apresenta uma grande quantidade de partículas as quais dificultam a recristalização, pois atuam como uma barreira para a movimentação de contornos e subcontornos de grãos.

No presente trabalho estudou-se a recristalização do aço de alta resistência baixa liga (ARBL) microligado ao nióbio (160 ppm em peso) da Companhia Siderúrgica Nacional 2336 utilizado na fabricação de reforços estruturais para a indústria automobilística. A grande utilização deste tipo de aço pelas indústrias tem motivado o desenvolvimento de novas ligas capazes de atender a requisitos críticos de estampagem combinado com alta resistência mecânica. Amostras deste aço no estado laminado a quente foram deformadas posteriormente a frio em escala piloto com reduções de 50 e 70%, reduções típicas na indústria, e recozidas em banho de sal em temperaturas variando entre 600 e 700ºC em diferentes tempos. A evolução microestrutural das amostras no estado encruado e na condição recozida foi acompanhada utilizando-se as técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura. As texturas de deformação e de recristalização foram determinadas via difração de raios X. A fração volumétrica recristalizada (Xv) e o tamanho de grão foram determinados com o auxílio de metalografia quantitativa nas amostras recozidas. Medidas de microdureza Vickers foram utilizadas para construir as curvas de encruamento e da cinética de amolecimento em função da temperatura de recozimento e comparadas com curvas construídas pelo primeiro método. Os resultados mostram que a recristalização ocorre em temperaturas acima de 650°C. Com auxílio de um gráfico de Xv contra A (fração amolecida), podemos observar a ocorrência de um desvio da idealidade a 650°C e 700°C. A explicação mais provável é a ocorrência de precipitação, especialmente para o aço menos deformado. Os valores do expoente de Avrami obtidos a partir das duas abordagens (medidas de microdureza e metalografia quantitativa) são apresentados e discutidos. / The recrystallization of a high strength low alloy steel (HSLA) containing niobium (160 wt-ppm) was investigated. The HSLA steel, named CSN 2336, is used in the manufacture of structural parts for automotive industry. The increasing use of this application type of steels in automotive industries has motivated the development of new alloys able to gather the critical requirements for deep drawing combined with high strengths. Samples of this steel in hot-rolled condition were cold-rolled with reductions of 50% and 70%, commonly used in most of applications, and isothermally annealed in salt bath at temperatures between 600 and 700ºC. The microstructure of the samples in both coldworked and annealed states was imaged using light optical (LOM) and scanning electronic microscopies (SEM). Deformation and recrystallization textures were determined by X-ray diffraction. The recrystallized volume fraction (Xv) and the mean grain size were determined by quantitative metallography in the annealed samples. Vickers microhardness testing was used to determine the work hardening and the softening kinetics behaviors. The results show that recrystallization occurs at temperatures above 650°C for the most deformed steel. By plotting Xv against A (softening fraction), we observe the occurrence of a deviation from ideality at 650°C and 700°C, likely caused by solid-state precipitation, especially for the less deformed steel. The values of n (Avrami exponent) obtained from both approaches (softening curves and quantitative metallography) are presented and discussed.

A tecnologia dos aços microligados para transporte de gás natural e petróleo tem sido pressionada pelo descobrimento das novas jazidas e o aumento da demanda no mundo. As solicitações ambientais e de resistência mecânica são os parâmetros para o desenvolvimento de aços de alta resistência baixa liga para o transporte de gás e petróleo a menor custo e de forma segura. Neste contexto esta pesquisa investiga, em um aço microligado para tubos API 5L X80, o efeito das transformações de fase obtidas por resfriamentos controlados na fratura induzida por hidrogênio Hydrogen Induced Cracking-(HIC) e nas propriedades mecânicas. Os testes de HIC foram realizados no material como recebido, na espessura da chapa submetida a resfriamentos contínuos e em amostras do material tratadas de forma a simular as regiões de grão grosso da zona afetada pelo calor (GGZAC). Segundo o ciclo de resfriamento, os aços microligados têm microestruturas complexas, como é caso do aço microligado em estudo, onde sua microestrutura, estudada em trabalhos anteriores, é formada principalmente por ferrita, bainita, perlita e microconstituinte austenita/martensita (AM). A morfologia, tamanho, quantidade e distribuição dos produtos de transformação na chapa mudam as propriedades do aço. Esses fenômenos são de grande interesse tecnológico em aços microligados para a fabricação de tubos soldados para o transporte de gás e petróleo, tanto quando a solda é realizada em campo como também durante o encurvamento por indução; aqui as propriedades mecânicas do tubo decorrentes do processo de fabricação termomecânico podem ser degradadas pela ação do aquecimento e dos resfriamentos experimentados na zona afetada pelo calor (ZAC), principalmente na região de GGZAC. A simulação dos ciclos térmicos para o estudo da HIC na espessura da chapa foram realizados em CP austenitizados a 900ºC e submetidos a resfriamentos contínuos no dilatômetro de têmpera. Para simular os ciclos térmicos com resfriamentos controlados focados na GGZAC e a seguir obter CP de tamanho adequado para testes de tração e Charpy, foi necessário fazer os tratamentos térmicos a 1300ºC e resfriamentos contínuos em um simulador termomecânico e dilatômetro Gleeble. O maior tamanho da amostra tratada termicamente neste último equipamento permitiu extrair amostras para avaliar as propriedades mecânicas e a HIC do material, pois as diferentes regiões da ZAC em uma solda real são restritas e não permitem este tipo de ensaios em uma região específica da ZAC. Os resultados permitiram identificar a suscetibilidade de cada microestrutura produto da transformação da austenita na espessura da chapa, sendo a região central da chapa a mais sensível ao hidrogênio no aço como recebido e quando tratado a baixas taxas de resfriamento de 0,5°C/s após austenitizado a 900°C. As bandas grosseiras formadas por estruturas de maior dureza que a matriz na região central diminuíram a resistência à HIC. Da mesma forma nos corpos de prova que simulam a região GGZAC, a fratura induzida pelo hidrogênio foi localizada na região central da espessura embora apresente bainita e ferrita acicular. A falha possivelmente se deve aos elementos remanescentes segregados nesta região central e partição de carbono para os sub contornos de grão da bainita e ferrita que cresceram a partir a austenita primária. As inclusões e precipitados, segundo seu tipo, forma e localização na microestrutura, participam ou não da nucleação e propagação da trinca, sendo a posição mais crítica quando localizadas dentro das estruturas bandeadas. Não foi observada a nucleação de trincas na presença de hidrogênio em precipitados de Nb e Ti. / The technology of microalloyed steels for the transportation of natural gas and oil has been pressed by the discovery of new deposits and the increased demand in the world. Environmental requests for safety and ever increasing mechanical strength are the parameters for the development of high strength low alloy steels for transporting gas and oil at lower cost and safely. In this context, this research investigates, in a microalloyed steel pipe API 5L X80, the effect of phase transformations obtained by controlled cooling on the behavior when loaded with hydrogen - Hydrogen Induced Cracking - (HIC) and in the mechanical properties. HIC tests were performed on as-received material, on samples extracted from the thickness of the plate and subjected to continuous cooling and on samples of the material treated to simulate the coarse-grained regions of heat affected zone (CGHAZ). According to the cooling cycle, the microalloyed steels have complex microstructures: in the steel under evaluation its microstructure, studied in a previous work, consists mainly of ferrite, bainite, pearlite and austenite/martensite constituent (AM). The morphology, size, quantity and distribution of the products of transformation change the properties of plate steel. These phenomena are of great technological interest in microalloyed steels for the fabrication of welded tubes for the transport of gas and oil, when the welding is performed in the field as well as during hot bending; here the mechanical properties of the tube from the process of thermomechanical fabrication can be degraded by the action of heating and cooling experienced in the heat affected zone (HAZ), mainly in the region of CGHAZ. Simulations of thermal cycles for the study of HIC on sheet thickness were performed in coupons subjected to austenitization at 900ºC followed by continuous cooling in the dilatometer. To simulate the thermal cycles with controlled cooling, focused in the CGHAZ, and getting suitable sample sizes for tensile testing and Charpy, it was necessary to austenitize at 1300ºC followed by continuous cooling using the thermal and thermomechanical simulator in a Gleeble dilatometer. Samples heat treated in this equipment were suitable to evaluate the mechanical properties and the HIC of the material for different regions of HAZ, while a real weld would not have enough material to allow this type of testing on a specific region of HAZ. The results showed the susceptibility of each microstructure product of austenite transformation and of the position on the plate thickness. The central region of the plate was more sensitive to hydrogen in the steel as-received and when treated at low cooling rates of 0.5°C/s after austenitization at 900°C. The bands formed by coarse structures of greater hardness than the matrix in the central region decreased the resistance to HIC. Likewise in coupons that simulate the CGHAZ region, the fracture induced by hydrogen was located in the central thickness line, even when the microstructure were bainite and acicular ferrite. Failure there was possibly due to remnants of segregated elements in this central region and carbon partition to the subboundaries of the bainite and ferrite grain that grew from the primary austenite. Inclusions and precipitates, according to their type, shape and location in the microstructure, participating or not in the nucleation and propagation of the crack, were more critical when located within the banded structures; crack nucleation in the presence of hydrogen was not observed at Nb and Ti precipitates.