Utilização de nióbio e titânio não estequiométrico como elemento ligante na produção de bobinas de aço de alta resistência mecânica processadas termomecanicamente em um laminador do tipo Steckel.

Abstract

Os aços ARBL (Alta Resistência Baixa Liga) são ligas que proporcionam maiores valores de propriedades mecânicas em relação aos aços carbono devido a pequenas adições (menores que 2 % em massa) de elementos microligantes, como o nióbio e o titânio. A presença desses elementos nos aços oferece a possibilidade da ativação de diferentes mecanismos de endurecimento, tais como refino de grão, precipitação, subestrutura de discordâncias e solução sólida, desde que aplicados processos específicos e bem planejados de conformação mecânica. Uma das opções de processamento é a laminação controlada (laminação termomecânica), seguido de resfriamento acelerado. A aplicação desses processos visam o refinamento do grão ferrítico final e também proporcionar o máximo de precipitação dos diferentes compostos formados a partir dos elementos microligantes presentes no aço. Estudos recentes mostram a possibilidade de obtenção de valores de limite de escoamento acima de 600 MPa em aços ARBL, sendo necessário, porém, a observação de dois fatores: teor de titânio efetivo presente na liga da ordem de 0,1 % - faixa de concentração acima da relação estequiométrica com nitrogênio - e utilização de processamento termomecânico. É nesse contexto que ocorreu o desenvolvimento dessa tese, onde foi proposto a obtenção de aço com limite de escoamento acima de 600 MPa a partir de uma liga contendo titânio acima do estequiométrico, produzido a partir de laminação controlada e resfriamento acelerado no laminador Steckel da empresa Gerdau Ouro Branco. A produção nesse laminador ainda traz várias lacunas de conhecimento, principalmente em relação aos parâmetros de processamento (temperaturas a serem utilizadas ao longo da laminação, nível e taxa de redução, curva de resfriamento acelerado) e teor de titânio proposto, que é muito acima do habitualmente utilizado na indústria. O planejamento para determinação dos parâmetros contou com simulações da evolução microestrutural durante a laminação a partir de software desenvolvido exclusivamente para o laminador Steckel – MicroSim-HSM®. Foram experimentalmente determinados a temperatura de não recristalização (Tnr) e o diagrama TRC da liga. A partir do conhecimento proporcionado nas primeiras etapas, foram laminadas placas no laminador Steckel da Gerdau Ouro Branco e uma completa caracterização mecânica e microestrutural foi realizada no produto laminado. Análises via microscopia eletrônica de varredura (EBSD) mostraram alto refinamento microestrutural no produto final. Por meio de ensaio de tração foi determinado o limite de escoamento acima de 600 MPa em amostra que apresentaram elevado volume de precipitação fina, conforme análise conduzida via microscopia eletrônica de transmissão. Análises complementares demostraram que, mesmo com a presença generalizada de inclusões de TiN, o elevado nível de refinamento microestrutural obtido proporcionou resultados satisfatório em relação à tenacidade ao impacto. Diante de todos os resultados obtidos, foi possível concluir sobre a assertividade do processo de planejamento e produção das tiras no laminador Steckel.