Caracterização mecânica e microestrutural de um aço bifásico DP980 empregado na indústria automobilística.

Abstract

O desenvolvimento dos aços avançados de alta resistência tem sido a principal estratégia por parte das siderúrgicas para atenderem às demandas das indústrias automobilísticas por um material que permita a redução de peso, diminuição do consumo de combustível e, simultaneamente, que possibilite uma melhora na resistência ao impacto e na segurança dos passageiros. Neste contexto, o aço bifásico apresenta grande potencial tecnológico de aplicação, principalmente em componentes estruturais, em virtude de suas propriedades mecânicas especiais, como alta resistência à tração, alta taxa de encruamento e muito boa ductilidade. No entanto, é necessário minimizar os problemas dimensionais provocados pelo efeito do retorno elástico (springback) durante a estampagem, assim como, as falhas durante o processamento. Este trabalho tem por objetivo caracterizar um aço bifásico da classe 1000 MPa (DP980), quanto à microestrutura e propriedades mecânicas. A caracterização microestrutural, por meio de técnicas de microscopia óptica e eletrônica de varredura, determinaram as fases presentes de maneira qualitativa e quantitativa, assim como suas morfologias, com o objetivo de correlacionar a microestrutura com as propriedades mecânicas. Evidenciou-se a presença de grãos alongados, acompanhando o sentido de laminação da chapa e uma fração volumétrica de martensita de 51,4%. As características em relação aos processos de estampagem foram estudadas por meio do ensaio de dobramento para determinar o retorno elástico em amostras submetidas ao dobramento com punções com raios de 5 mm e 0,3 mm. Concluiu-se que houve um forte efeito do retorno elástico nos corpos de prova ensaiados com o punção de raio igual a 5 mm em função da alta resistência do aço. Para o uso do punção com raio de 0,3 mm, o retorno elástico diminui significativamente, mas a amostra fratura por cisalhamento para deformações mais severas. Constatou-se que as trincas por cisalhamento surgem na superfície externa do corpo de prova submetido a dobramento (tensão de tração) e, em termos microestruturais, o mecanismo que predomina na propagação da trinca é separação na interface entre os grãos de ferrita e martensita.

The development of advanced high strength steels (AHSS) has been the main strategy for steelmakers to meet the demands of the automotive industry for a material that reduces weight and fuel consumption, provides shock resistance and vehicle safety. Within this context, dual-phase steel (DP) shows great technological potential, mainly in structural parts, due to its special mechanical properties, such as high tensile strength, work hardening, and ductility. However, it is necessary to minimize the dimensional problems caused by springback during stamping, along with the processing failures. This work aims to characterize a 1000 MPa (DP980) dual-phase steel regarding its microstructure and mechanical properties. The microstructural characterization, through optical microscopy and scanning electron microscopy, determined the present phases in a qualitative and quantitative manner, as well as their morphologies, in order to correlate microstructure with mechanical properties. The presence of elongated grains, following the direction of lamination of the sheet, as well as a volumetric fraction of martensite of 51.4% were observed. Features of the stamping processes were examined through a bending test to determine the springback in samples submitted to bending punches with radii of 5 mm and 0.3 mm. The samples tested with the 5 mm radius punch show a strong springback in function of the high strength of the steel. With the 0.3 mm radius punch, the springback decreases significantly, but the sample shear breaks to severe deformations. Therefore, the results show that the fracture starts at the interface between the grains of ferrite and martensite. The analysis reveals the crack occurs on the outer surface of the samples (tensile strength) and, in microstructural terms, the mechanism that prevails in the fracture propagation is decohesion at the interface between the grains of ferrite and martensite.