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Título: Caracterização e avaliação de modelos de previsibilidade da cinética de transformação de fases austenita/ferrita de três aços IF.
Autor(es): Cezário, Ana Luiza Soares
Orientador(es): Faria, Geraldo Lúcio de
Palavras-chave: Decomposição da austenita
Modelos cínéticos
Data do documento: 2018
Membros da banca: Faria, Geraldo Lúcio de
Murari, Fábio Dian
Cota, André Barros
Referência: CEZÁRIO, Ana Luiza Soares. Caracterização e avaliação de modelos de previsibilidade da cinética de transformação de fases austenita/ferrita de três aços IF. 2018. 107 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.
Resumo: Os aços IF são amplamente empregados na indústria automobilística, sendo usualmente conformados e soldados. No decorrer do processamento, os aços IF passam pela transformação de fase austenita (γ) → ferrita (α) que, em função do tamanho de grão das fases, partições químicas e outros aspectos, tem um impacto significativo na metalurgia do produto. A transformação γ → α ocorre por nucleação e crescimento de grão, sendo que em condições isotérmicas ela pode ser descrita pela equação Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK). Todavia, as transformações de fase na grande maioria dos processos metalúrgicos acontecem a partir da aplicação de resfriamento contínuo. Tendo em vista que existem poucos trabalhos na literatura que exploram quantitativamente a cinética de transformação de fases em processos não isotérmicos em aços IF, tão pouco que apresentam modelos de previsibilidade que possam ser empregados na melhoria do processamento destes aços, o presente trabalho teve como principal objetivo caracterizar a cinética de transformação γ → α para três tipos de aços IF que possuem composições químicas diferentes, sendo eles nomeados: IF-Ti, IF-Nb e IF-TiNb. Amostras dos aços foram química e microestruturalmente caracterizadas no estado de entrega. Ensaios de dilatometria foram executados considerando 1100°C como temperatura de austenitização e as amostras foram submetidas a diferentes taxas de resfriamento. As amostras ensaiadas foram microestruturalmente caracterizadas e os dados de dilatometria foram devidamente tratados com o objetivo de se caracterizar as temperaturas críticas e a cinética de decomposição austenítica. Foi feita a proposição de um novo modelo matemático de previsibilidade identificado como Ferrita-Tempo. A eficiência deste modelo foi avaliada por meio de comparações com resultados obtidos a partir da simulação da cinética considerando a adaptação do modelo clássico JMAK para resfriamento contínuo. Além disso, foi proposta uma relação funcional empírica para prever as temperaturas críticas de transformação de fases em função da taxa de resfriamento. Verificou-se que tanto as temperaturas críticas determinadas experimentalmente como a simulação para obtenção do diagrama TRC calculado considerando a relação funcional empírica foram bem ajustadas umas com as outras e que, apesar dos ensaios terem sido realizados para taxas específicas, é possível obter uma previsibilidade da cinética para uma taxa qualquer dentro do intervalo de 0,5 a 100oC/s, considerando o diagrama calculado. Observou-se também, que as temperaturas críticas determinadas experimentalmente e as determinadas a partir do modelo proposto Ferrita-Tempo no diagrama TRC dos aços IF se ajustaram de maneira satisfatória e que, apesar da adaptação matemática do modelo clássico JMAK, até os dias atuais, ser muito utilizada para previsão da cinética de transformação de xii fases mesmo em processo não isotérmicos, esse modelo clássico não prevê de maneira satisfatória a cinética de todo tipo de aço da classe IF, como é o caso do aço IF-TiNb.
Resumo em outra língua: The IF steels are widely used in the automotive industry, being usually shaped and welded. In the course of their processing, the IF steels pass through the transformation of austenite (γ) → ferrite (α) phase which, due to the grain size of the phases, chemical partitions and other aspects, has a significant impact on the metallurgy of the product. The γ → α transformation occurs by nucleation and grain growth, and under isothermal conditions it can be described by the Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) equation. However, the phase transformations in the great majority of the metallurgical processes happen from the application of continuous cooling. Considering that there are few works in the literature that quantitatively explore the kinetics of phase transformation in non-isothermal processes in IF steels, which do not have predictability models that can be used to improve the processing of these steels, the objective of this work was to characterize the transformation kinetics γ → α for three types of IF steels having different chemical compositions, named IF-Ti, IF-Nb and IF-TiNb. Samples of the steels were chemically and microstructurally characterized in initial state. Dilatometric tests were performed considering 1100°C as austenitization temperature and the samples were submitted to different cooling rates. The tested samples were microstructurally characterized and the dilatometry data were properly treated in order to characterize the critical temperatures and austenitic decomposition kinetics. A new mathematical model of predictability, identified as Ferrite-Time, was proposed. The efficiency of this model was evaluated through comparisons with results obtained from the simulation of kinetics considering the adaptation of the classic JMAK model for continuous cooling. In addition, an empirical functional relationship was proposed to predict the critical phase transformation temperatures as a function of the cooling rate. It was found that both the experimentally determined critical temperatures and the simulation to obtain the CCT calculated considering the empirical functional relationship were well fitted with each other and that despite the tests being performed for specific rates, it is possible to obtain kinetic predictability for any rate within the range of 0.5 to 100oC/s, taking into account the calculated diagram. It was observed that the critical temperatures, experimentally determined, and those determined from the proposed Ferrite-Time model in the CCT diagram of the IF steels were satisfactorily fitted and that despite the mathematical adaptation of the classic JMAK model to the present day, used to predict the kinetics of transformation of non-isothermal phases in process, this classic model does not predict satisfactorily the kinetics of all type of steel of class IF, as is the case of the IF-TiNb steel.
Descrição: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10169
Licença: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 15/08/2018 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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