MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL SUL-RIO-GRANDENSE CAMPUS SAPUCAIA DO SUL Curso Superior de Tecnologia em Fabricação mecânica DOS SANTOS, Voldoir FORGARINI, Rafael Análise da influência da oxidação nas propriedades mecânicas e na estampabilidade dos aços Dual Phase DP800 Sapucaia do Sul 2015
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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL SUL-RIO-GRANDENSE
CAMPUS SAPUCAIA DO SUL
Curso Superior de Tecnologia em Fabricação mecânica
DOS SANTOS, Voldoir
FORGARINI, Rafael
Análise da influência da oxidação nas propriedades
mecânicas e na estampabilidade dos aços Dual Phase DP800
Sapucaia do Sul
2015
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL SUL-RIO-GRANDENSE
CAMPUS SAPUCAIA DO SUL
Curso Superior de Tecnologia em Fabricação mecânica
ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA OXIDAÇÃO NAS PROPRIEDADES
MECÂNICAS E NA ESTAMPABILIDADE DOS AÇOS DUAL PHASE DP800
CAMPUS SAPUCAIA DO SUL
Autores: Voldoir dos Santos de Paula e Rafael Forgarini
Orientador: Prof. Me. Vinícius Martins
Sapucaia do Sul
2015
III
ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA OXIDAÇÃO NAS PROPRIEDADES
MECÂNICAS E NA ESTAMPABILIDADE DOS AÇOS DUAL PHASE DP800
CAMPUS SAPUCAIA DO SUL
Aprovado (a) em__________________.
BANCA EXAMINADORA
_________________________________________
Orientador: Me. Vinicius Martins
_________________________________________
Co-orientador: Me. Eng. Uilian Boff - UFRGS
_________________________________________
Avaliador: Prof. Eng. Paulo Ricardo Böesch Júnior
_________________________________________
Prof. da Disciplina Projeto de Graduação:
M.Sc. David Garcia Neto
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao
Curso Superior em Tecnologia de Fabricação Mecânica
do Instituto Federal Sul-Rio-Grandesense, como requisito
parcial para a obtenção do título de Tecnólogo em
Fabricação Mecânica.
IV
Voldoir de Paula
Dedico este trabalho
À Deus, por me iluminar, me dar forças e me guiar em mais esta jornada,
À minha esposa Janete, pelo amor e compreensão em todos os momentos,
À minha amada filha, Maria Eduarda,
In memoriam, a meu pai Worlin de Paula.
V
Rafael Forgarini
Dedico este trabalho
À Deus primeiramente, por me dar forças para concluir este curso,
À toda a minha família, que entendeu os momentos ausentes,
À minha esposa Edilaine e meu filho Luriel.
VI
AGRADECIMENTOS
À deus que nos permitiu concluir este trabalho;
À UFRGS, pela Utilização do laboratório de transformação mecânica, e
de todos os equipamentos necessários à realização do trabalho, na pessoa de
Me. Eng. Uilian Boff.
Em especial aos amigos do Laboratório de Transformação Mecânica –
LdTM da UFRGS nos apoiaram e auxiliaram neste trabalho;
À Usiminas Usinas Siderúrgicas S.A, pela doação do material estudado.
À todos os professores do IfSul de Sapucaia do Sul, que de alguma
forma contribuíram para a conclusão deste trabalho;
Ao professor Lírio Schaeffer pela utilização dos equipamentos do LDTM
UFRGS.
VII
“Quando fizeres algo nobre e belo e ninguém notar, não fique triste. Pois o sol
toda manhã faz um lindo espetáculo e, no entanto, a maioria da plateia ainda
dorme..”
John Lennon
VIII
RESUMO
A contínua evolução tecnológica é uma exigência do mercado globalizado às
indústrias de bens de consumo duráveis, no caso da siderurgia, o atendimento
a crescente expectativa dos clientes por maior competitividade e a necessidade
de se adequar as regras cada vez mais rígidas em relação ao consumo de
energia e preservação do meio ambiente levaram ao desenvolvimento dos
aços de alta resistência (A.H.S.S.Advanced high Strength Steels). A indústria
automobilística é a grande força motriz dessas transformações e inovações em
relação ao desenvolvimento de novas ligas metálicas, pois tem a grande
necessidade de reduzir cada vez mais o peso de seus produtos para assim
minimizar o consumo de combustível, diminuindo assim o custo e o prejuízo ao
meio ambiente relacionado ao seu uso. Nesse contexto surgiram os aços
bifásicos, seguidos de outros tipos de aços de alta resistência, tendo como
principal características, a resistência mecânica elevada, baixo peso, aliada a
um alto grau de estampabilidade. Chapas mais finas, com maior resistência
mecânica, permitem a redução significativa de peso nas peças, sem que estas
percam as características originais e muitas vezes melhorando a performance
destas peças. O objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento de aços
bifásicos DP 800, relacionando o efeito da oxidação nas propriedades
mecânicas do material. Para alcançar esses resultados foram realizados
ensaios metalográficos, onde as fases presentes na microestrutura foram
analisadas e discutidas, foram realizados também ensaios mecânicos de tração
e estampagem Erichsen, seguido de análises fractográficas, para as análises
de corrosão, utilizando para isto, um microscópio eletrônico de varredura
Figura 6.13 Gráfico curva força x deformação para os corpos de prova do aço DP800
com revestimento .....................................................................................................................75
XII
LISTA DE TABELAS
Tabela 4.1 – Aços AHSS mais utilizados. .............................................................................28
Tabela 4.2 Composição química dos aços Bifásicos ............................................................31
Tabela 4.3 Classes mais usadas de aços Dual Phase ..........................................................34
Tabela 4.4 Metas e resultados do projeto ULSAB – fase 1 ...................................................39
Tabela 5.1 Composição química dos aços DP800................................................................ 54
Tabela 6.1 Ensaio de tração DP800 sem revestimento.........................................................63
Tabela 6.2 Ensaio de tração DP800 com revestimento.........................................................64
Tabela 6.3 Relatório de ensaio Erichsen para CP's não revestidos...................................70
Tabela 6.4 Relatório de ensaio Erichsen para CP's com revestimento...............................71
XIII
LISTA DE SIGLAS
AL – Alongamento total do aço;
B – Fase Bainita;
LE – Limite de escoamento;
LR – Limite de resistência à tração;
CP – Corpo-de-prova;
CR – Aço no estado como-recebido;
DP – Aço Dual Phase;
F – Fase Ferrita;
MO – Microscópio Óptico;
MEV – Microscópio Eletrônico de Varredura;
MO Microscópio óptico
HV – Dureza Vicker;
CCC – Estrutura cristalina cúbica de corpo centrado;
TCC – Estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado;
CSN – Companhia Siderúrgica Nacional;
NGV – Next Generation Vehicle;
TRIP – Transformation Induced Plasticity;
ARBL – Aços de alta resistência e baixa liga;
HSLA – High Strength Low Alloy;
ABNT-NBR – Associação Brasileira de Normas Técnicas
AHSS – Advanced High Strength Steels;
ASTM – American Society for Testing and Materials;
ULSAB – Ultra Light Steel Auto Body;
AVC – Advanced Vehicle Concepts;
XIV
LISTA DE SÍMBOLOS
Al Alongamento máximo Al Alumínio C Carbono Cr Cromo Cu Cobre dp Diâmetro do punção e Deformação convencional K Constante plástica de resistência kgf Quilograma força L Comprimento LE Limite de escoamento LR Limite de resistência à tração mm Milímetro Mn Manganês Mo Molibdênio MPa Mega Pascal N Coeficiente de encruamento Nb Nióbio Ni Níquel P Fósforo r Raio de dobra R Coeficiente de anisotropia S Enxofre Si Silício t Espessura Ti Titânio V Vanádio vs “versus” W Largura R Anisotropia plano
XVII
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS ....................................................................................... XII
LISTA DE SIGLAS ......................................................................................... XIII
LISTA DE SÍMBOLOS ................................................................................... XIV
Não foi possível obter informações precisas com o fabricante do aço em
estudo, a Usiminas, sobre o revestimento metálico utilizado no processo de
obtenção do produto, por questões de regras da empresa em relação à divulgação
de composição química dos produtos. Porém, levando em conta a tendência mundial
dos aços utilizados na indústria automotiva, é possível indicar com bom nível de
acerto que se trata de uma liga de zinco. O zinco possui uma excelente capacidade
de proteger o substrato de aço contra a corrosão, mantendo, ainda, boas
características como baixo custo e baixo peso, o qual leva a uma melhora na
performance de consumo de combustível, (uma exigência do governo para a
56
indústria automobilísticas receber incentivos fiscais) e reciclabilidade que, por sua
vez, transformam o revestimento galvanizado em uma das melhores alternativas
para aumentar a resistência contra a corrosão (ALMEIDA; ELIZABETE, 2000).
5.3 Métodos
O trabalho envolveu as seguintes metodologias experimentais:
Caracterização microestrutural por meio de metalografia qualitativa via microscopia
óptica, e quantitativa, com auxílio do programa “Image J” para quantificação das
fases. Ensaios mecânicos de tração, ensaio de corrosão pelo método de Imersão, e
análise via microscópio eletrônico de varredura (MEV), e ensaio de estampagem
Erichsen.
5.3.1 Análise Metalográfica
A preparação metalográfica seguiu os procedimentos normais de
metalografia. A técnica de lixamento manual consiste em se lixar a amostra
sucessivamente com lixas de granulometria cada vez menor, mudando-se de
direção (90°) em cada lixa subsequente até desaparecerem os traços da lixa
anterior. As amostras foram embutidas a quente, em seguida foi executado o
processo de lixamento manual, utilizando uma sequência de lixas com diferentes
granulometrias (lixas 100, 220, 320, 400, 600 e 1200), após foram utilizadas as lixas
de SiC, na lixadeira metalográfica e polidas com solução de alumina, de 0,3 e 0,05
μ. Após a preparação metalográfica, as amostras foram atacadas quimicamente com
solução de nital 2% (98% de alcool e 2% de ácido nítrico). As amostras foram
atacadas por imersão por tempos que variaram de 3 a 6 segundos.
As fases presentes nas amostras foram caracterizadas em um microscópio
ótico Olympus GX51, com analisador de imagens, apresentado na Figura 5.1.
57
5.3.2 Análise das imagens
De cada amostra, após polimento e ataque, foram capturadas imagens ao
longo de toda superfície preparada, evitando-se regiões que, eventualmente,
apresentaram alguma imperfeição de polimento e as regiões muito próximas às
bordas. Mantendo-se a imagem sempre bem-focada, foram capturadas pelo menos
vinte imagens de cada amostra.
Após a captura das vinte imagens, de cada amostra, como estabelece a
norma ASTM E 1382, elas foram analisadas através do software Image J, disponível
para uso livre na Internet. Aplicou-se, em algumas imagens, o threshold, (recurso
pelo qual o software estabelece o limiar entre as fases brancas e pretas de uma
imagem), escolhendo-se o valor de forma a se separar, o melhor possível, as áreas
claras (não atacadas ou tingidas) das áreas escuras (atacadas ou tingidas pelos
reagentes). Dessa forma foi possível definir o percentual de cada fase micro
estrutural presente nas amostras.
5.3.3 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
As fractografias foram obtidas no microscópio eletrônico de varredura JSM,
modelo JSM-5800, instalado no Centro de Microscopia Eletrônica da UFRGS,
mostrado na Figura 5.2. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) é um método
Figura 5.1 Microscópio Óptico Olympus GX51 do LdTm/Ufrgs
58
de análise de superfície de alta resolução de imagem, que usa elétrons na formação
da imagem, tal como o microscópio óptico usa a luz visível. A vantagem da MEV
sobre a microscopia óptica inclui a alta magnificação (aumento superior a 100.000
vezes) e a profundidade de campo acima de 100 vezes. As informações quanto à
análise química qualitativa e quantitativa são também obtidas usando-se o
espectrofotômetro em energia dispersiva de raios-X (EDS) associada à MEV
(Padilha e Ambrózio, 1985; Skoog e Leary, 1992; Hanke, 2000). Este método foi
utilizado para realizar a análise das amostras do ensaio de corrosão por imersão,
com o propósito de observar mais detalhadamente a superfície dos corpos de prova
expostos à corrosão ao ar e corrosão por imersão, e dessa forma verificar os
mecanismos de corrosão que podem surgir nas chapas e a eficácia do revestimento
como proteção contra a corrosão.
5.3.4 Ensaio Mecânicos
Os corpos de prova foram confeccionados conforme a norma NBR 6152.
Figura 5.2 Microscópio eletrônico de varredura MEV JSM 5800, instalado
no CME- UFRGS
59
5.3.5 Ensaio de tração
Esse ensaio baseia-se em submeter corpos-de-prova, no caso barras de aço,
a forças de tração, monitorando-se as deformações, depois, seguindo o ensaio até a
ruptura para se determinar uma ou mais das propriedades mecânicas, tais como a
força máxima suportada, o alongamento, o limite de resistência à tração, o
alongamento específico e o módulo de elasticidade.
A Figura 5.3 mostra o ensaio sendo realizado no laboratório do Ldtm, sendo
possível observar o posicionamento do extensômetro e a chapa presa entre os
mordentes da máquina.
A máquina de tração é da marca EMIC, com capacidade de 60 toneladas e
está alocada no Laboratório de Transformação Mecânica – LdTm, no Campus do
Vale da UFRGS, conforme mostra a figura 5.3, mostrada acima.
Para realização dos testes, seleciona-se inicialmente o programa para
determinação dos resultados desejados no ensaio. Em seguida toma-se um dos
corpos de prova, no qual se mede os valores da espessura e da largura da região
útil, acopla-se o extensômetro, entra com os dados pedidos pelo programa
(espessura inicial, largura inicial, comprimento útil e direção de laminação). Retirado
o corpo de prova da máquina, mediram-se novamente os valores da espessura e da
largura da região útil, estes agora tomados como valores finais, após a deformação
Figura 5.3 Corpo de prova durante ensaio de tração. Fonte: O autor
60
do corpo de prova. Para os ensaios seguintes apenas repete-se o procedimento
descrito anteriormente. Para plotagem dos gráficos de tensão vs deformação foi
utilizado o programa Tesc com tratamento dos dados obtidos das curvas de carga vs
deslocamento, geradas durante os ensaios.
Foram determinados os valores de tensão de escoamento, além do limite de
resistência, alongamento e módulo de elasticidade. Estes dados auxiliam na
avaliação das características de estampabilidade das chapas, servindo de parâmetro
para análise das condições do material em relação ao grau de conformabilidade ao
qual será submetido durante o processo de fabricação do componente.
A Figura 5.4 mostra a máquina Universal de ensaios do LDTM da UFRGS.
5.3.6 Ensaio estampagem ERICHSEN
O ensaio de estampagem foi realizado na máquina universal de ensaio Emic
DL60000 do Ldtm – Ufrgs, de acordo com o método Erichsen modificado, descrito
na norma ABNT NBR 16.281:2014, segundo Garcia et al.(2000) o ensaio consiste
em deformar - à temperatura ambiente, com um penetrador provido de uma ponta
esférica - um corpo de prova, preso entre uma matriz e um anel de fixação, até
ocorrer a queda na carga impressa pelo punção no CP, quando este começa a
Figura 5.4 Máquina universal de ensaios Emic DL60000, instalada no Ldtm da Ufrgs.
Fonte: O autor
61
romper. Nesse momento, determina-se a profundidade da calota produzida via
medidor automático acoplado à máquina de ensaios universal. Os corpos de prova,
utilizados no ensaio em questão foram produzidos nas medidas de 90x90 mm, a
força utilizada no prensa chapas foi de 1.000 Kgf e a velocidade do punção de 5
mm/min.
Nesse ensaio não foram consideradas, para efeito de análise dos resultados,
o efeito do atrito entre a chapa “blank”, o punção e a matriz, pois os testes foram
realizados sem a utilização de lubrificantes sólidos ou líquidos.
A Figura 5.5 mostra dois corpos de prova obtidos após o ensaio, evidenciando
a calota esférica produzida pelo punção.
5.3.7 Ensaio de corrosão por imersão
A metodologia utilizada para os ensaios por imersão foi baseada na ASTM
G85, que consiste na imersão das amostras e uma solução de Nacl 3% e sulfato de
Zinco. As amostras foram de aço DP800 foram cortadas na serra manual e após foi
realizado operação de rebarba com uma lima no laboratório de Usinagem. Conforme
é mostrado na figura 5.6, as amostras foram cortadas no formato retangular de
aproximadamente 2cm x 1cm.
Figura 5.5 Corpos de prova obtidos no Ensaio Erichsen.
62
Figura 5.6 Corpos de prova utilizados no ensaio de imersão. Fonte: O autor
A ASTM G85 não especifica um tempo padrão de ensaio, portanto para
determinação do tempo de 168 h foram conduzidos ensaios preliminares com
tempos diferentes a fim de identificar o ideal para obter discriminação entre as
amostras. A norma também não cita temperatura de teste, portanto o mesmo foi
conduzido à temperatura ambiente. Após o término das diferentes metodologias
todas as amostras passaram por um processo de limpeza com álcool etílico para
realização de análises via Microscópio eletrônico de varredura. As amostras após
preparadas foram totalmente imersas na solução por 168 horas, conforme ilustrado
na Figura 5.7.
Figura 5.7 Amostras imersas na solução de Sulfato de Zinco, à esquerda
amostras sem revestimento e a direita amostras revestidas. Fonte: O autor
63
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES
6.1 Ensaio de tração
Para o estudo das propriedades mecânicas estatísticas, foi realizado ensaio
de tração de 5 corpos de prova revestidos e 5 não revestidos, corpos de prova
retirados no sentido de laminação 0º para todas as amostras. Estas curvas foram
obtidas utilizando o software Tesc versão 3.04.
A Figura 6.1 mostra um resultado comparativo da curva tensão x deformação,
para os aços revestidos e não revestidos.
Os ensaios de tração, realizados com os corpos de prova retirados formando
ângulos de 0ºem relação à direção de laminação da chapa, forneceram informações
relativas às propriedades mecânicas do material, como o limite de resistência (LR),
tensão de escoamento (LE) e alongamento (Al). Estas propriedades caracterizam o
material quanto aos seus valores limite em termos de resistência, a tensão máxima
atingida ao final da deformação elástica (módulo de elasticidade) e finalmente o
alongamento máximo (Al) do material até o instante da fratura.
Figura 6.1 Curva tensão x deformação para o aço DP 800, comparativo médio entre os
aços revestido e não revestidos a 0º
64
Além das propriedades mecânicas e dos parâmetros de estampabilidade do
material, o ensaio de tração permitiu ainda uma avaliação do material quanto ao
perfil da curva Tensão vs Deformação da chapa metálica.
A Tabela 6.1 mostra os resultados referentes às propriedades mecânicas do
material obtidas através de ensaio de tração, para as amostras de aço DP800 não
revestidas.
Tabela 6.1 Ensaio de tração DP800 sem revestimento
Ficaram demonstrados maiores valores das tensões de escoamento nos aços
não revestidos, por outro lado, observaram-se maiores valores de resistência à
tração nos aços revestidos. É interessante observar a menor relação elástica nos
aços revestidos (0,627) em relação aos não revestidos (0,829) lembrando que esse
valor é o quociente entre tensão de escoamento e tensão máxima. De acordo com
Gorni [2009], baixa razão elástica corresponde a melhor capacidade de deformação
plástica do aço. A Tabela 6.2 mostra os resultados obtidos através de ensaio de
tração, para as amostras de aço DP800 revestidas.
65
Tabela 6.2 Ensaio de tração DP800 revestido
Os resultados de resistência à tração evidenciaram que, os corpos de prova
com revestimento apresentaram valores significativamente mais elevados, sendo
que na média dos valores obtidos foi constatada uma diferença de 62,3 MPa,
mostrando que o revestimento nesse caso, baseando-se nos resultados obtidos,
influência diretamente nessa propriedade mecânica do material.
Através dos resultados é possível concluir, comparando os resultados com o
trabalho de pesquisa de Sturmer (2013), que os parâmetros encontrados no ensaio
estão de acordo com o esperado para o aço em estudo.
6.2 Análise Metalográfica qualitativa e quantitativa
A Figura 6.2 mostra as imagens obtidas por microscopia óptica das amostras
de aço DP800. Estas amostras foram atacadas quimicamente com nital 2% e, desta
forma, as regiões claras são referentes à fase ferrita e as regiões escuras referentes
à perlita e martensita. Deve-se destacar que na microestrutura das amostras
temperadas intercriticamente, além das fases ferrita e martensita, provavelmente há
uma fração volumétrica significativa de bainita, entretanto esta não ficou evidenciada
nestas amostras.
66
Ferrita
Martensita
As micrografias da Figura 6.3 também evidenciam as duas fases presentes no
aço DP800. A porção dura do material representada pela fase martensítica na forma
de ilhas (região clara), envolta pela matriz ferrítica macia (região escura), ficando de
acordo com o trabalho de DeArdo (2008). Outra característica apresentada é a fase
matriz de forma contínua, com pequenos glóbulos de martensita distribuídos de
maneira uniforme, dando a esse material excelente ductilidade, aliado a certo nível
de resistência.
Uthaisangsuk et al. (2011) afirmaram que, quanto maiores as ilhas de
martensita dispersas na matriz ferrítica, menor será o alongamento do aço DP800
até a ruptura. Se a martensita estiver na forma de fibras finas ou pequenos glóbulos
ao longo dos contornos da ferrita, a tendência é do material apresentar um maior
alongamento até a fratura.
Através da análise de imagem, foi possível determinar a quantidade de cada
fase presente no material. A ferrita presente em maior proporção representou 64,3%,
enquanto a martensita apareceu na proporção de 35,7%. Quantidades semelhantes
como os trabalhos de KREMPASZKY (2009), com 34% de martensita.
Figura 6.2 Micrografias do aço DP800. (a) Não revestida (b) Revestida. Ataque químico
com Nital 2% e aumento de 200X
67
6.3 Ensaio corrosão por imersão
O ensaio foi realizado conforme o procedimento descrito no item 5.3.7, sendo
que, foram imersos completamente, três corpos-de-prova revestidos e três corpos de
prova não revestidos, nas seguintes soluções: Nacl 3% (água do mar) e Sulfato de
Zinco que ficaram expostas dentro do laboratório; e ainda três amostras que foram
deixadas ao relento, apenas embaixo de uma área coberta. Os resultados foram
fotografados e as amostras limpas com algodão para serem analisadas no
Microscópio Eletrônico de Varredura do Ldtm. A figura 6.4 apresenta as amostras
imersas em água do mar, após o tempo de exposição do ensaio, por meio dessa
figura pode-se observar o resultado visual das amostras após o ensaio, pode-se
constatar nitidamente que o processo de oxidação se apresenta em estágio mais
avançado nas amostras sem revestimento.
Figura 6.3 Micrografia da amostra submetida ao ataque com Nital 2%, aumento de 500 x, mostrando:
(a) Microestrutura da ferrita nas áreas claras e (b) resultado da identificação das áreas ocupadas
pela martensita através do software Imagej.
68
6.4 Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
Com o objetivo de verificar o comportamento do aço DP800 quando exposto
ao ensaio de corrosão acelerado por imersão, foram realizados alguns testes em
microscópio eletrônico de varredura. Nestes testes podemos observar que, de
acordo com o esperado, o revestimento galvânico garante uma proteção efetiva
contra a corrosão. Como podemos ver nas Figuras 6.5 e 6.6, respectivamente, as
amostras de aço revestido, que foram imersas em solução de sulfato de zinco 0,5
mol/l e deixadas ao relento, não apresentaram sinais evidentes de corrosão
localizada e formações de pite. Entretanto, as amostras das Figuras 6.7 e 6.8, de
aço não revestido, que foram expostas as mesmas condições, mostram claramente,
maiores indícios de corrosão localizada, e grande tendência de formação de pites,
principalmente nas áreas de manchas mais escuras.
A Figura 6.5 apresenta micrografia da amostra de aço revestido, aumento de
100x, pode-se observar o ataque do meio corrosivo na superfície da amostra, nas
áreas brancas, porém não é evidenciada na imagem a formação de pontos
localizados de corrosão.
Figura 6.4 Amostras imersas na solução de NaCl, revestidas à direita e não
revestidas à esquerda. Fonte: O autor
69
Figura 6.5 Micrografia da amostra de aço revestido, aumento de 100 x.
A Figura 6.6 apresenta micrografia da amostra de aço revestido, aumento de
200x, é possível observar mais uma vez incorporação do meio corrosivo na amostra,
porém não se observa também nesse caso formação de pontos de corrosão
aparentes na superfície.
Figura 6.6 Micrografia da amostra de aço revestido, aumento de 200x
A Figura 6.7 apresenta a micrografia da amostra de aço não revestido,
mostrando claramente a incorporação do meio corrosivo na superfície da amostra, e
indícios de formação de pites nas áreas mais escuras.
70
Figura 6.7 Micrografia da amostra aço não revestido, aumento de 500x
Na Figura 6.8 pode-se observar a formação de pite localizado, imagem
retirada de uma amostra de aço não revestido, após a imersão em solução de
sulfato de zinco e deixada ao relento.
Figura 6.8 Corrosão por pite localizado, observada na amostra sem revestimento
A Figura 6.9 mostra o resultado do EDS realizado na amostra de aço com
revestimento, imersão em sulfato de zinco, deixada ao relento. Este recurso serve
como indicação de elementos possíveis de se encontrar no ponto analisado, porém
o resultado é apenas uma estimativa. Podemos constatar que o ponto analisado
apresenta a composição química característica do aço DP 800.
71
Figura 6.9 Espectro de EDS para região da amostra com revestimento, imersão em sulfato de zinco,
deixada ao relento. Fonte: O autor
A Figura 6.10 mostra o resultado de EDS para uma região de amostra do aço
sem revestimento, imersão em sulfato de zinco, deixada ao relento, podemos
verificar uma inclusão elevada de zinco, que foi originada muito possivelmente pela
ação do meio corrosivo na superfície da peça.
Figura 6.10 Espectro de EDS para região de amostra sem revestimento, imersão em sulfato de zinco.
Fonte: O autor.
É visível que as amostras sem revestimento sofreram corrosão, mostrando,
mais uma vez a importância do revestimento para as chapas de aço, e comprovando
que, no estudo em questão, o revestimento aplicado as chapas oferece proteção
efetiva contra agentes de corrosão.
A prevenção contra a corrosão é um fator importante de desempenho a ser
considerado. Em alguns casos, a resistência à corrosão pode ser o fator dominante
na seleção do material ou do processo. Isto significa que a prevenção ou
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retardamento da corrosão em chapas pode ser um importante ponto de partida para
garantir o correto funcionamento do componente, o tempo de vida, a produção e a
manutenção de sua aparência.
6.5 Ensaio estampagem Método Erichsen
Para se obter os resultados do ensaio Erichsen foram preparados 12 corpos
de prova, sendo 6 com revestimento e 6 sem revestimento. Os resultados do ensaio
estão apresentados na tabela 6.3 e na tabela 6.4, pode-se observar que os
resultados dos testes nas amostras com e sem revestimento apresentaram valores
de índice Erichsen (IE) muito semelhantes, sendo que a variação da altura da calota
esférica provocada pelo deslocamento do punção teve uma variação inferior a um
mm na comparação entre as amostras com e sem revestimento.
A figura 6.11 demonstra o resultado da deformação provocada pelo punção
na chapa, pode-se observar claramente o detalhe do rompimento da calota esférica
no centro da imagem.
Figura 6.11 Detalhe da calota esférica formada após o ensaio, em uma amostra de aço não
revestido. Fonte: O autor
73
A Tabela 6.3 mostra o resultado do ensaio Erichen para os corpos de prova
não revestidos.
Na Tabela 6.4 é apresentado o resultado do ensaio Erichsen para os corpos de
prova revestidos.
Tabela 6.4 Relatório de ensaio Erichsen para corpos de prova revestidos.
Fonte: O autor
Tabela 6.3 Relatório de ensaio Erichsen para corpos de prova não revestidos.
74
Pode-se verificar analisando também os resultados das curvas de força x
deformação mostradas nas Figuras 6.12 para os aços não revestidos e na Figura
6.13 para os aços com revestimento, que as cargas máximas atingidas no final de
cada teste foram praticamente constantes, tanto para as amostras com e sem
revestimento, com exceção do CP1 não revestido, que apresentou um resultado fora
da tendência do ensaio. Apesar desse desvio, os resultados de força em média,
ficaram praticamente iguais, sendo de 30.88 Kn para os CP revestidos e 30.93 kN
para os CP não revestidos.
A figura 6.12 mostra os resultados da curva força x deformação para os
corpos de prova não revestidos.
A figura 6.12 acima mostra as curvas de força x deformação para os aços
DP800 sem revestimento, podemos observar que as amostras obtiveram
comportamento mecânico semelhante, tanto para os resultados de força quanto para
os resultados de deformação, que efetivamente mostra quanto a amostra estirou sob
o efeito da pressão do punção, sendo que a média da altura h de deslocamento da
chapa foi de 8 mm aproximadamente, nos dois casos. A figura 6.13, abaixo, mostra
as curvas de força x deformação para as amostras de DP800 com revestimento.
Figura 6.12 Gráfico curva força x deformação para os corpos de prova do aço
DP800 não revestido
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Figura 6.13 Gráfico curva força x deformação para os corpos de prova do aço DP800
com revestimento
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7 CONCLUSÕES
Com os resultados obtidos, podemos avaliar que o aço DP 800 demonstrou
as características esperadas para um material desenvolvido especialmente para os
processos de estampagem (embutimento e estiramento), ou seja, em termos de
caracterização do material, através da análise microestrutural, foi possível observar
que o material demonstrou características compatíveis com as fornecidas pelo
fabricante e por autores que utilizaram o mesmo aço em seus trabalhos, da mesma
forma, foi possível a visualização da matriz ferrítica com as ilhas de martensita. A
presença dessas fases na microestrutura do aço foi demonstrada pela microscopia
óptica, através de análise metalográfica quantitativa.
De acordo com os resultados obtidos através do ensaio de tração, verificou-se
que as amostras com revestimento, sem oxidação, mostraram uma menor razão
elástica, parâmetro normalmente relacionado a uma boa estampabilidade, também
em relação à resistência a tração, as amostras com revestimento, revelaram valores
significativamente maiores que as amostras sem revestimento, indicando que o
revestimento, neste caso, determinou uma melhora de desempenho em relação à
estampabilidade. No geral, pode-se caracterizar o aço DP800, independentemente
do revestimento, como um aço indicado para as operações que exigem um bom
nível de estampabilidade.
Nos testes de corrosão por imersão, ficou evidenciado que as amostras com
revestimento, sem oxidação, resistiram com êxito aos ataques químicos realizados,
indicando que o revestimento utilizado pode ser considerado efetivo na proteção das
chapas contra a corrosão, sendo que as chapas, dentro da cadeia produtiva, não
enfrentam condições extremas de exposição à corrosão.
Finalmente, os testes de estampagem Erichsen indicaram que, independente
do revestimento e do grau de corrosão superficial das chapas, os índices de
estampagem Erichsen (IE), que indicam, no teste em questão, o grau de
estampabilidade das chapas, e que foram determinados para as chapas com
revestimento, sem oxidação, e sem revestimento, com oxidação, não apresentaram
diferenças significativas, indicando que as chapas sem revestimento e com oxidação
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superficial, podem ser utilizadas, sem nenhum decréscimo de qualidade para os
processos de estampagem destinados ao produto chapa de aço laminado DP800.
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8 REFERÊNCIAS
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