Caracterização microestrutural avançada de dois aços Fe-Mn-C (1,5 porc. Mn e 17 Mn porc. Mn) em diferentes condições metalúrgicas

• Processo: 17/17170-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 02 de outubro de 2017
• Data de Término da vigência: 01 de agosto de 2018
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: Maria Jose Ramos Sandim
• Beneficiário: Isnaldi Rodrigues de Souza Filho
• Supervisor: Prof. Dr.-Ing. Dierk Raabe
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Max Planck Society, Dusseldorf, Alemanha
• Vinculado à bolsa: 15/26409-8 - Estudo comparativo da estabilidade microestrutural e das propriedades magnéticas de dois aços Fe-Mn-C (1,5%Mne 17%Mn), BP.DR
• Assunto(s): Propriedades magnéticas Transformação martensítica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aços ao Mn | campo coercivo | difração de raios X in situ | estabilidade microestrutural | propriedades magnéticas | Transformação martensítica | Estabilidade microestrutural e propriedades magnéticas

Resumo

Nas últimas décadas, aços avançados de alta resistência têm sido amplamente utilizados na indústria automobilística devido às suas excelentes propriedades mecânicas. Esses aços são baseados no sistema Fe-Mn-C e combinam bons valores de resistência e ductilidade. Durante a deformação plástica, aços Fe-Mn-C apresentam complexos mecanismos de encruamento, os quais estão diretamente relacionados aos parâmetros metalúrgicos desses materiais. Dentre esses mecanismos, a transformação martensítica induzida por deformação (efeito TRIP) e a maclação induzida por deformação (efeito TWIP) são os mais importantes. Apesar de os aços Fe-Mn-C terem sido extensivamente estudados, muitas questões ainda demandam atenção. Estudos in situ utilizando radiação sincrotron de alta energia têm como foco o comportamento micromecânico de aços TRIP com baixo teor de Mn. Entretanto, estudos análogos para aços TRIP com elevados teores de Mn são escassos na literatura. A austenita e martensita epsilon são ambas paramagnéticas, enquanto a martensita alfa' possui um caráter ferromagnético. Consequentemente, medidas magnéticas são utilizadas para a determinação da fração volumétrica da martensita induzida por deformação em aços TRIP. Por outro lado, o comportamento do campo coercivo desses materiais é muito menos investigado. Dependendo da composição química, aços Fe-Mn-C também podem apresentar transformação martensítica atérmica. Neste contexto, medidas de magnetização in situ tomadas durante o aquecimento e resfriamento do material podem ser úteis para a avaliação dessa transformação. Neste trabalho de doutorado, a transformação martensítica tem sido investigada em dois aços Fe-Mn-C com diferentes teores de Mn (1,5%Mn e 17%Mn). Para a avaliação do efeito TRIP, esses materiais foram deformados por meio de ensaios de tração uniaxial e laminação a frio. Os ensaios de tração foram realizados em conjunto com medidas de difração de raios X in situ com fonte de radiação sincrotron. Esses experimentos foram realizados no Laboratório Nacional de Luz Sincrotron (LNLS, Campinas-SP). O aço TRIP com 1,5% Mn foi deformado até o rompimento. A partir dos corpos de prova ensaiados, foram obtidas amostras para posterior caracterização microestrutural. O aço 17%Mn foi deformado até uma deformação equivalente a 0,22. Após deformação, o material foi aquecido até 800oC (3oC/min) e resfriado até a temperatura ambiente com a mesma taxa. Durante os processos de deformação, aquecimento e resfriamento, foram realizadas medidas de difração de raios X in situ (com fonte de radiação sincrotron). Com relação aos materiais laminados a frio, a formação de martensita e sua reversão foram avaliadas por meio de medidas de magnetização ex situ e in situ. No presente estágio deste doutorado, a evolução microestrutural dos aços Fe-Mn-C envolve a formação de subestruturas de ordens micro e sub micrométricas. Portanto, o principal objetivo desta proposta é a realização de caracterizações microestruturais avançadas para os aços Fe-Mn-C, utilizando-se técnicas de alta resolução disponíveis no Max Planck Institut für Eisenforschung em Düsseldorf (Alemanha). Dentre essas técnicas, pretende-se utilizar em especial a difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e a obtenção de imagens no modo ECCI (electron channeling contrast imaging). Mapas de EBSD de alta resolução serão obtidos com um step size de 20 nm. Amostras representativas das chapas laminadas a frio serão investigadas via ECCI em um microscópio Zeiss Merlin a fim de se resolver detalhes finos da microestrutura como subestruturas de discordâncias, falhas de empilhamento, micro-maclas mecânicas e martensita.

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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SOUZA FILHO, I. R.; SANDIM, M. J. R.; PONGE, D.; SANDIM, H. R. Z.; RAABE, D.. Strain hardening mechanisms during cold rolling of a high-Mn steel: Interplay between submicron defects and microtexture. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING, v. 754, p. 636-649, APR 29 2019. (17/04444-1, 15/26409-8, 17/17170-7)

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SOUZA FILHO, I. R.; SANDIM, M. J. R.; COHEN, R.; NAGAMINE, L. C. C. M.; SANDIM, H. R. Z.; RAABE, D.. Magnetic properties of a 17.6 Mn-TRIP steel: Study of strain-induced martensite formation, austenite reversion, and athermal alpha '-formation. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, v. 473, p. 10-pg., 2019-03-01. (17/04444-1, 17/17170-7)

SOUZA FILHO, I. R.; DUTTA, A.; ALMEIDA JUNIOR, D. R., JR.; LU, W.; SANDIM, M. J. R.; PONGE, D.; SANDIM, H. R. Z.; RAABE, D.. The impact of grain-scale strain localization on strain hardening of a high-Mn steel: Real-time tracking of the transition from the gamma -> epsilon -> alpha ' transformation to twinning. ACTA MATERIALIA, v. 197, p. 14-pg., 2020-09-15. (15/26409-8, 17/17170-7)