Dissertacao Antonio Fabiano de Oliveira

1

ANTNIO FABIANO DE OLIVEIRA

Caracterizao de um ao IF aps relaminao no Laminador de

Encruamento

Dissertao a ser apresentada Escola Politcnica

da Universidade de So Paulo para obteno do

Ttulo de Mestre em Engenharia.

SO PAULO

2010

2

ANTNIO FABIANO DE OLIVEIRA

Caracterizao de um ao IF aps a relaminao no Laminador

de Encruamento

Dissertao a ser apresentada Escola Politcnica

da Universidade de So Paulo para obteno do

Ttulo de Mestre em Engenharia.

rea de concentrao:

Engenharia Metalrgica e de Materiais

Orientador:

Prof. Dr. Andr Paulo Tschiptschin

SO PAULO

2010

3

Este exemplar foi revisado e alterado em relao verso original, sob responsabilidade nica do autor e com a anuncia de seu orientador. So Paulo, de janeiro de 2010. Assinatura do autor ____________________________ Assinatura do orientador ________________________

FICHA CATALOGRFICA

Oliveira, Antnio Fabiano de

Caracterizao de uma co IF aps a relaminao no laminador de encruamento / A.F. de Oliveira. -- ed.rev. -- So Paulo, 2010.

142 p.

Dissertao (Mestrado) - Escola Politcnica da Universidade de So Paulo. Departamento de Engenharia Metalrgica e de Materiais.

1.Laminao 2.Difrao por raios X 3. Estampagem 4.Textura I.Universidade de So Paulo. Escola Politcnica. Departamento de Engenharia Metalrgica e de Materiais II.t.

4

A Deus, por tudo, minha esposa, aos meus

pais, tia, irmos, e familiares pelo apoio e

incentivo.

iv

5

AGRADECIMENTOS

Ao Senhor meu Deus, em sua infinita Graa e Misericrdia, tm me proporcionado bnos

inimaginveis e indescritveis.

minha esposa Cssia, pela enorme compreenso e motivao para finalizao deste

trabalho.

Aos meus queridos pais Antnico Cndido e Elizabeth, tia Edith e irmos Andra, Anestal,

Carla, Rogrio, Eduardo, Marcos e sobrinhos, que sempre me incentivaram e apoiaram,

mesmo distncia.

Ao meu orientador, Prof. Dr. Andr Paulo Tschiptschin, pela orientao e apoio.

Ao Grupo USIMINAS, pelas facilidades oferecidas e pela oportunidade.

Ao Prof. Dr. Ronald Lesley Plaut pelo incentivo e ateno.

Aos colegas da Usiminas Cubato, pelo apoio e auxlio na reviso do trabalho, em especial

Karl Kristian Bagger, Luis Alberto, Srgio Norifumi Di e o pessoal do centro de testes.

Aos colegas do laboratrio da Usiminas unidade Cubato e Ipatinga, pela ajuda na

realizao dos ensaios de difrao de raios-X, levantamento da curva CLC entre outros.

Enfim, a todos que contriburam para a consolidao deste trabalho, o meu sincero obrigado.

v

6

RESUMO

A busca contnua da melhoria da competitividade do ao frente aos sucedneos tem levado

ao desenvolvimento de materiais especiais, permitindo atender a trs das principais

demandas do setor automotivo: reduo de peso, economia de combustvel e aumento da

segurana do usurio. As condies sob as quais realizado o reprocesso ou relaminao de

encruamento dos aos livres de intersticiais, chamado IF - Interstitial Free podem afetar

significativamente as caractersticas destes, especialmente do ponto de vista de sua

estampabilidade, que fundamentalmente importante para este tipo de produto.

Este trabalho tem por objetivo estudar os efeitos da relaminao de encruamento na

estampabilidade de chapas de um ao Intersticial Free - IF microligado ao titnio. A amostra

em estudo foi retirada de bobinas laminadas e relaminadas no Laminador de Encruamento

N2 da Usiminas unidade Cubato, simulando uma condio real de processo,

eventualmente necessria, devido a correes a serem efetuadas no acabamento superficial

ou ajuste de planicidade. Aps o processo de relaminao, foi realizada a caracterizao do

material atravs de ensaios para avaliar as propriedades mecnicas, a microestrutura, a

textura cristalogrfica (ODF) e determinou-se a curva limite de conformao (CLC). Os

resultados mostram que os limites de escoamento e de resistncia aumentam e o coeficiente

de encruamento reduz com a relaminao de encruamento. Por outro lado, a textura na

superfcie varia conforme o grau de reduo, porm pouco afeta no centro da amostra. A

anisotropia normal e planar mdia apresentam correlao inversa com o grau de reduo na

relaminao. Para as redues de relaminao estudadas, a disperso dos pontos em torno da

CLC, no evidencia influncias significativas nas propriedades de conformao mecnica.

vi

7

ABSTRACT

The continuous search of the improvement of the competitiveness of the steel front to the

succedanea has led to the development of special materials, allowing to take care of three of

the main demands of the automotive sector: reduction of weight, fuel economy and increase

of the safety of the user. The conditions under which the process of strain hardening of

Interstitial Free (IF) steel is carried through can significantly affect the characteristics of this

steel, especially of the point of view of its conformability.

The present work studies the effect of over-rolling performed on a skin-pass mill on the

drawability of a Ti-stabilized IF steel. Conventional and larger-than-usual passes (over-

rolling) have been performed in order to simulate the real-life condition in which there is an

eventual necessity for larger reductions, due to problems related to surface finish or due to

flatness problems. Tests have been carried out with increasing skin-pass reductions (up to

about 1%) and the corresponding mechanical properties, microstructures, textures (ODF)

and related Forming Limit Curves (FLC) have been assessed. The results have shown that

the yield strength increases, the strain-hardening coefficient decreases, with increasing skin-

pass over-rolling. On the other hand, texture varied slightly at the surface but showed little

effect at mid-thickness. Tensile strength, normal and planar anisotropy, however presents an

inverse correlation with the over-rolling reduction. The FLC results did not show any

marked effect of over-rolling on the forming properties.

vii

8

SUMRIO

1. INTRODUO ........................................................................................................... 20

2. OBJETIVO .................................................................................................................. 24

3. REVISO BIBLIOGRFICA ..................................................................................... 25

3.1 Tenses e deformaes na conformao de chapas ....................................................... 25

3.2 Processos de conformao por estampagem ................................................................. 29

3.2.1 Modos bsicos da deformao ........................................................................... 29

3.3 Testes simulativos ........................................................................................................ 31

3.3.1 Teste de estiramento .......................................................................................... 31

3.3.2 Teste de embutimento ........................................................................................ 33

3.3.3 Testes relativos s propriedades fundamentais ................................................... 34

3.4 Interpretao dos resultados dos testes .......................................................................... 37

3.4.1 Coeficiente de encruamento (n) ......................................................................... 37

3.4.2 Coeficiente de anisotropia .................................................................................. 40

3.4.3 Limite de escoamento ........................................................................................ 45

3.5 Aos-Carbono para Estampagem .................................................................................. 47

3.5.1 Caractersticas gerais dos aos IF ....................................................................... 48

3.5.2 Composio qumica ......................................................................................... 49

3.5.2.1 Influncia do Titnio ........................................................................................... 50

3.5.2.2 Influncia do carbono e nitrognio....................................................................... 50

3.5.3 Laminao a Quente .......................................................................................... 53

3.5.3.1 Temperatura de Reaquecimento de Placa ............................................................. 53

3.5.3.2 Temperatura de Acabamento ............................................................................... 54

3.5.3.3 Temperatura de Bobinamento .............................................................................. 56

3.5.4 Laminao a frio ................................................................................................ 57

3.5.4.1 Decapagem ......................................................................................................... 58

3.5.4.2 Reduo a frio ..................................................................................................... 58

3.5.4.3 Recozimento ....................................................................................................... 59

3.5.4.4 Princpio de funcionamento da Laminao de Encruamento ................................. 64

3.5.4.4.1 Clculo terico do alongamento........................................................................ 66

9

3.5.4.4.2 Fundamentos da Laminao de Encruamento.................................................... 67

3.6 Texturas de deformao ............................................................................................... 72

3.6.1 Textura Cristalogrfica ...................................................................................... 72

3.6.2 Funo de Distribuio de Orientao Cristalina ................................................ 73

3.6.3 Texturas de Laminao a Frio em Materiais CCC .............................................. 73

3.7 Curva Limite de Conformao ..................................................................................... 76

4. MATERIAIS E MTODOS ........................................................................................ 78

4.1 Processamento ............................................................................................................. 81

4.1.1 Laminao a Quente .......................................................................................... 81

4.1.2 Laminador de Tiras a Frio .................................................................................. 83

4.1.3 Recozimento ...................................................................................................... 85

4.1.4 Laminador de Encruamento ............................................................................... 86

4.1.5 Relaminao de Encruamento ............................................................................ 88

4.1.6 Parmetros do processo de Encruamento ........................................................... 89

4.2 Anlises Realizadas ...................................................................................................... 91

4.2.1 Amostragem ...................................................................................................... 91

4.2.2 Anlise qumica confirmatria ........................................................................... 92

4.2.3 Anlise metalogrfica ........................................................................................ 93

4.2.4 Ensaios mecnicos ............................................................................................. 94

4.2.5 Ensaio Erichsen ................................................................................................. 96

4.2.6 Determinao da textura cristalogrfica ............................................................. 96

4.2.7 Impresso dos crculos ....................................................................................... 97

4.2.8 Preparao e ensaio dos corpos de prova para curva CLC .................................. 98

4.2.9 Medio das deformaes principais ................................................................ 100

4.2.10 Levantamento da CLC ................................................................................... 101

4.2.11 Margem de segurana da CLC ....................................................................... 102

4.3 Clculo do Intervalo de Incerteza das medidas ........................................................... 103

4.4 Clculo da Variao Percentual .................................................................................. 103

5. RESULTADOS E DISCUSSO ................................................................................ 104

5.1 Anlise Qumica ......................................................................................................... 104

5.2 Microestrutura ............................................................................................................ 104

5.2.1 Micrografia das bobinas ................................................................................... 105

5.3 Textura ....................................................................................................................... 107

10

5.3.1 Difrao segundo as fibras Gama e Alfa .......................................................... 110

5.4 Propriedades mecnicas ............................................................................................. 115

5.5 Curva Limite de Conformao - CLC ......................................................................... 126

6. CONSIDERAES FINAIS ..................................................................................... 130

6.1 Concluses ................................................................................................................. 130

6.2 Relevncia do Resultado do Trabalho ......................................................................... 133

6.3 Sugestes para Futuros Trabalhos............................................................................... 133

APNDICE I ................................................................................................................... 134

APNDICE II .................................................................................................................. 135

7. REFERNCIAS ........................................................................................................ 147

11

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1.1 - Aumento da produo mundial de automveis e de ao [2] ......................... 21

FIGURA 1.2 - Aplicaes do ao na composio no segmento automotivo [3] .................. 22

FIGURA 3.1 - Sistema de tenses que atua numa chapa nos processos de estiramento e

estampagem [8] ......................................................................................... 25

FIGURA 3.2 - Representao grfica do critrio de plasticidade de Von-Mises para um

sistema de tenses biaxiais. Chapa isotrpica [9] ....................................... 26

FIGURA 3.3 - Representao parcial do critrio de plasticidade de Von-Mises para um

sistema de tenses biaxiais. Chapa anisotrpica [10].................................. 28

FIGURA 3.4 - Fatores de influncia durante o processo de estampagem [6] ....................... 29

FIGURA 3.5 - Regies do copo com diferentes estados de tenso [5] ................................. 30

FIGURA 3.6 - Esforos atuantes nas diversas regies do copo [6]...................................... 30

FIGURA 3.7 - Esquema do ensaio Erichsen [12]................................................................ 33

FIGURA 3.8 - Esquema do teste Swift para avaliao da estampabilidade [13] .................. 34

FIGURA 3.9 - Curvas tpicas do ensaio de trao de aos baixo carbono [14] .................... 35

FIGURA 3.10 - Direes cristalinas dos materiais durante a laminao [22] ...................... 41

FIGURA 3.11 - Mtodo de amostragem para ensaio de anisotropia [22] ............................ 42

FIGURA 3.12 - Anisotropia planar na formao de orelhas [24] ........................................ 44

FIGURA 3.13 - Clculo do R para verificao formao de orelhas [24] ......................... 45

FIGURA 3.14 - Grau de estampabilidade dos aos [27] ..................................................... 48

FIGURA 3.15 - Relao entre o Ti em excesso do ao IF-Ti e as propriedades

mecnicas e o parmetro R [24] ................................................................. 51

FIGURA 3.16 - Efeito do teor de carbono nas propriedades mecnicas do ao

estabilizado com Ti e TiNb [24] ................................................................ 52

FIGURA 3.17 - Influncia da temperatura de reaquecimento de placa na temperatura de

recristalizao dos aos IF-Ti [32] ............................................................. 54

FIGURA 3.18 - Efeito da temperatura de bobinamento na temperatura de recristalizao

do IF-Nb, IF-NbTi e IF-Ti [30] .................................................................. 56

12

FIGURA 3.19 - Efeito da temperatura de bobinamento em Rm do IF-Ti [30] ...................... 57

FIGURA 3.20 - Efeito da reduo a frio na intensidade relativa de vrios componentes

da textura de deformao no ao IF-Ti [34] ............................................... 59

FIGURA 3.21 - Desenho esquemtico de Ciclo trmico e fornos de recozimento [22] ....... 61

FIGURA 3.22 - Influncia da temperatura nas propriedades do ao IF-Ti no recozimento

contnuo [40] ............................................................................................. 62

FIGURA 3.23 - Efeito da taxa de aquecimento durante o recozimento no Rmdio do ao

IF e do ao acalmado ao alumnio com temperaturas de bobinamento

diferentes [59] ........................................................................................... 63

FIGURA 3.24 - Posio dos geradores de pulso no Laminador de Encruamento [11] ......... 65

FIGURA 3.25 - Efeito da reduo da laminao de encruamento no alongamento e no

limite de escoamento de ao IF-TiNb C=0,0025%,Ti=0,030%,

Nb=0,006%, temperatura de recozimento igual a 850C [49] ..................... 70

FIGURA 3.26 - Valores de Rm do ao IF e ao acalmado ao alumnio aps o

recozimento e aps laminao de encruamento de 1,0% [49] ..................... 71

FIGURA 3.27 - Textura {001} em chapa [52] ......................................................... 72

FIGURA 3.28 - ngulos de Euler (12) conforme notao de Bunge [52] ...................... 73

FIGURA 3.29 - Textura de um ao baixo carbono laminado 60% a frio; sees de 2 =

0 a 2 = 85, em intervalos de 5 [53]........................................................ 74

FIGURA 3.30 - Sees de 2 = 0 e 2 = 45 de um ao IF laminado 60% a frio [54]

Notao de Bunge [55] .............................................................................. 75

FIGURA 3.31 - bacos de 2 = 0 e 2 = 45 para interpretar a FDOC [55] ....................... 75

FIGURA 3.32 - Curva Limite de Conformao (CLC) [57] ................................................ 76

FIGURA 3.33 - Mtodo Nakazima de amostragem e o Caminho da Deformao [52]

[53] ........................................................................................................... 77

FIGURA 4.1 - Seqncia das etapas de processo................................................................ 80

FIGURA 4.2 - Esquema do procedimento experimental e parmetros operacionais [11]..... 80

FIGURA 4.3 - Seqncia das temperaturas de bobinamento e acabamento ......................... 82

FIGURA 4.4 - Tela de parmetros da carga de enfornamento no Recozimento ................... 83


13


FIGURA 4.7 - Grfico de temperatura em ciclo do Recozimento ....................................... 85

FIGURA 4.8 - Desenho esquemtico do LE2 da Usiminas Cubato [11] ............................ 86

FIGURA 4.9 - Grfico de reduo no Encruamento da amostra 073351 ............................. 87

FIGURA 4.10 - Grfico de reduo no Encruamento da amostra 073352 ........................... 87

FIGURA 4.11 - Seqncia de grau de relaminao da bobina BRE .................................... 88

FIGURA 4.12 - Evoluo da reduo adicional durante relaminao e amostragem ........... 88

FIGURA 4.13 - Evoluo da reduo adicional durante relaminao e amostragem ........... 89

FIGURA 4.14 - Desenho esquemtico do Laminador Encruamento com geradores ............ 89

FIGURA 4.15 - Corpo de prova e suas dimenses para o teste de trao, R e n [13] ........... 95

FIGURA 4.16 - Desenho esquemtico da amostra dos ensaios Erichsen A, B e C [12] ....... 96

FIGURA 4.17 - Difratmetro de raios-X [58]..................................................................... 97

FIGURA 4.18 - Rede de crculos tangenciais e tela semi-impermevel utilizada [58] ......... 98

FIGURA 4.19 - Desenho esquemtico dos corpos de prova [46] ........................................ 99

FIGURA 4.20 - Diferentes geometrias de Corpos de Prova [46] ......................................... 99

FIGURA 4.21 - Ilustrao da mquina de estampagem Erichsen [58] ................................. 99

FIGURA 4.22 - Esquemtico de crculos originais e elipses aps estampagem [58] ......... 100

FIGURA 4.23 - Corpo de prova com rede de crculos (estrico) [56] .............................. 101

FIGURA 4.24 - Equipamento de medio das deformaes - CAMSYS [58] ................... 102

FIGURA 4.25 - Margem de segurana da Curva Limite de Conformao (CLC) [57] ...... 102

FIGURA 5.1- Microestrutura relaminao BRE10 ........................................................... 105

FIGURA 5.2 - Microestrutura relaminao BRE08 .......................................................... 106




FIGURA 5.6 - Microestrutura sem relaminao BPE ....................................................... 107

FIGURA 5.7 - ODF nas regies superficial e central das condies BPE e BRE .............. 108

FIGURA 5.8 - Nvel de intensidade nas ODF na regio superficial .................................. 109

FIGURA 5.9 - Nvel de intensidade nas ODF na regio central ........................................ 109

14

FIGURA 5.10 - ODF ao longo da fibra Gama na superfcie da amostra 073351 ............... 110


FIGURA 5.12 - ODF ao longo da fibra Gama no centro da amostra 073351..................... 111


FIGURA 5.14 - ODF ao longo da fibra Alfa na superfcie da amostra 073351.................. 112


FIGURA 5.16 - ODF ao longo da fibra Alfa no centro da amostra 073351 ....................... 113


FIGURA 5.18 - Variao do Limite de Escoamento da amostra 073351 ........................... 116

FIGURA 5.19 - Variao do Limite de Resistncia da amostra 073351 ............................ 116

FIGURA 5.20 - Variao do Alongamento Total da amostra 073351 ............................... 116




FIGURA 5.24 - Variao do ndice Erichsen da amostra 073351 ..................................... 119


FIGURA 5.26 - Variao da Anisotropia Normal da amostra 073351 ............................... 120


FIGURA 5.28 - Variao da Anisotropia Planar da amostra 073351................................. 120


FIGURA 5.30 - Variao do Coeficiente de Encruamento da amostra 073351 ................. 122


FIGURA 5.32 - CLC do ao IF-Ti nas condies de BRE02 ............................................ 126

FIGURA 5.33 - CLC do ao IF-Ti nas condies de BRE10 ............................................ 127

FIGURA 5.34 - Combinao das CLC nas condies de BRE02 e BRE10 ....................... 127

FIGURA 5.35 - Efeito do encruamento na CLC de um ao IF-Ti [21] .............................. 129

FIGURA 5.36 - Comparativo das CLC experimentais e literatura .................................... 129

FIGURA 6.1 - Curva Tenso versus deformao no teste de trao [52]........................... 134

FIGURA 6.4- Microestrutura relaminao BRE10 ........................................................... 136

15





FIGURA 6.9 - Microestrutura sem relaminao BPE ....................................................... 137

FIGURA 6.10 - Nvel de intensidade nas ODF na Laminao a quente ............................ 137

FIGURA 6.11 - Nvel de intensidade nas ODF na Laminao a frio ................................. 138

FIGURA 6.12 - Nvel de intensidade nas ODF no recozimento ........................................ 138

FIGURA 6.13 - Nvel de intensidade nas ODF no Encruamento ...................................... 138

FIGURA 6.14 - Nvel de intensidade nas ODF no encruamento com 0,2% relaminao ... 138
















16

LISTA DE TABELAS

TABELA 3.1 - Caractersticas dos principais parmetros do recozimento em caixa............ 61

TABELA 3.2 - Componentes de texturas tpicas dos metais CCC laminados...................... 75

TABELA 4.1 - Etapas de processo da bobina ..................................................................... 78

TABELA 4.2 - Parmetros de processo das Bobinas Experincia ....................................... 79

TABELA 4.3 - Fluxo de processo de amostragem .............................................................. 91

TABELA 4.4 - Ensaios realizados de acordo com o plano de amostragem ......................... 91

TABELA 4.5 - Condio da bobina Local de amostragem ................................................. 92

TABELA 4.6 - Procedimento da soluo de ataque ............................................................ 93

TABELA 4.7 - Dimenso do corpo de prova do ensaio de trao, R e n ............................. 95

TABELA 5.1 - Composio qumica do ao IF-Ti ........................................................... 104

TABELA 5.2 - Tamanho de gro das amostras BPE e BRE ............................................. 104


TABELA 5.4 - Resultados dos ensaios de trao .............................................................. 115


TABELA 5.6 - Resultados dos ensaios de Embutimento de Erichsen ............................... 118

TABELA 5.7 - Resultados do Valor do R de Lankford..................................................... 119

TABELA 5.8 - Resultados do Valor do n mdio............................................................... 121

TABELA 5.9 - Propriedades mecnicas do material BPE em relao s normas

ABNT 5915:2002 (Grau EEP-IF) e EN 10130:1991+A1: 1998 (Grau

DC06) ..................................................................................................... 123

TABELA 5.10 - Efeito do aumento da reduo na laminao de encruamento nas

propriedades mecnicas do ao IF-Ti ....................................................... 124

TABELA 6.1 - Composio qumica do ao IF-Ti ........................................................... 135



TABELA 6.4 - Resultados dos ensaios de Embutimento de Erichsen ............................... 143

TABELA 6.5 - Resultados do Valor do R de Lankford..................................................... 144

TABELA 6.6 - Resultados do Valor do n mdio............................................................... 145

17

LISTA DE NOTAES

Tenso real

Deformao real

S Tenso de engenharia

e Deformao de engenharia

t Deformao real no sentido da espessura

w Deformao real no sentido da largura

o Tenso inicial real

x, x, ex x o ndice que indica as direes principais de tenso real, deformao real e

convencional respectivamente. Esse ndice varia de 1 a 3.

AL Alongamento total

BQ Bobina a Quente - Laminador de Tiras a Quente

BF Bobina a Frio - Laminador de Tiras a Frio

BR Bobina Recozida - Recozimento em Caixa

BPE Bobina Produto Encruada

BRE Bobina Relaminada Encruada

CLC Curva Limite de Conformao

CQ Commercial Quality

DDQ Deep Drawing Quality

Df1 Comprimento do maior eixo da elipse ou do crculo deformado

Df2 Comprimento do menor eixo da elipse ou do crculo deformado

Di Dimetro inicial da malha ou rede

DL Direo de Laminao

Dpa Desvio-padro

18

DQ Drawing Quality

EDDQ Extra Deep Drawing Quality

H-EDDQ Hiper Extra Deep Drawing Quality

IE ndice de Embutimento Erichsen

IF Aos ultrabaixo carbono livre de intersticiais (Interstitial Free)

LE Limite de Escoamento

e Alongamento da tira (%)

LE Comprimento da tira antes do encruamento (mm)

LS Comprimento da tira depois do encruamento (mm)

VE Velocidade de entrada (m/s)

VS Velocidade de sada (m/s)

GE Rolo gerador de entrada

GS Rolo gerador de sada

LR Limite de Resistncia

n Coeficiente de encruamento

n0, n45, n90 Coeficiente de encruamento no ngulo indicado em relao DL

DL Direo de Laminao

DN Direo Normal ao plano de laminao

ODF ou FDOC Funo de Distribuio de Orientao

Rm Coeficiente de Anisotropia Normal mdio

R Coeficiente de Anisotropia Planar

R0, R45, R90 Coeficientes de Anisotropia Normal no ngulo indicado em relao DL

SEDDQ Super Extra Deep Drawing Quality

DT Direo Transversal ao plano da chapa

19

VP Variao Percentual

Wf Largura final da chapa aps o ensaio de trao

Wo Largura inicial da chapa antes do ensaio de trao

F Freqncia de pulsos (Hz)

N Quantidade de pulsos por rotao

V Velocidade angular do rolo (m/s)

D Dimetro do rolo (m)

L Comprimento instantneo

Lo Comprimento original

20

1. INTRODUO

A estampagem profunda, ou simplesmente estampagem, o processo utilizado para modelar

chapas planas em artigos com forma de copo, tais como pias, cpsulas, pra-lamas de

automveis e vrios outros objetos, de uso comum na vida diria.

O seu surgimento deu-se em virtude de que os metais apresentam um limite deformao

uniforme, o que torna a operao de estiramento simples limitada a no mais de 30% de

deformao, na maioria das ligas [1]. Este o ponto a partir do qual comea haver uma

instabilidade na deformao plstica dos metais, com uma regio deformando-se

preferencialmente a outras e tendo como conseqncia, uma falha no material que provocar

a sua ruptura.

Surgem ento, os aos para estampagem, pressionados principalmente pela indstria

automobilstica. Com isto, as siderrgicas intensificaram os estudos de materiais que

tivessem melhor desempenho em relao estampabilidade de suas peas. Houve ento,

uma grande evoluo desde os AISI 1010 efervescentes da dcada de 50, at os aos livres

de intersticiais dos dias atuais.

Esta evoluo ocorreu com um melhor conhecimento dos fundamentos e das origens das

propriedades ligadas estampagem e um enorme trabalho de investigao tecnolgica

envolvendo a composio e o processamento de chapas finas de ao. Com a instalao de

novos equipamentos nas unidades das siderrgicas, tais como, o sistema de Desgaseificao

a vcuo (RH), permitiram a obteno de aos livres de intersticiais, de elevada

21

estampabilidade, contribuindo para o aumento da produo dos aos laminados a frio, como

mostra a FIG. 1.1.

FIGURA 1.1 - Aumento da produo mundial de automveis e de ao [2]

Com relao ao comportamento destes aos durante a estampagem, isto , sua

estampabilidade, depende de trs fatores principais: grau de anisotropia, coeficiente de

encruamento e qualidade superficial. Estes fatores so verificados nos aos IF, sendo sua

excelente conformabilidade o principal diferencial em relao aos aos acalmados ao

alumnio. Com isto, as principais caractersticas dos aos IF so:

Alto Alongamento

Baixo Limite de Escoamento

Alto valor do coeficiente de Anisotropia Normal

Baixo valor do coeficiente de Anisotropia Planar

Baixa susceptibilidade ao envelhecimento

Estas caractersticas conferem a esta classe de aos uma ampla aplicao principalmente na

indstria automobilstica, nas peas que necessitam da alta estampabilidade tais como,

cavidades no piso traseiro, alojamento do pneu sobressalente e a parte interior das portas

frontal, traseira e outras, caixa de roda, lateral interna e externa, conforme FIG. 1.2.

22

FIGURA 1.2 - Aplicaes do ao na composio no segmento automotivo [3]

Tais caractersticas e propriedades somente podem ser alcanadas na ausncia de elementos

intersticiais como o carbono e nitrognio. Isto conseguido atravs da adio de elementos

formadores de carbonetos e/ou nitretos (elementos estabilizantes) em uma matriz com teores

muito reduzidos de carbono. A conjugao destes dois fatores essencial, pois enquanto a

simples reduo dos teores de carbono leva a aos envelhecveis e com propriedades

mecnicas inadequadas a operaes de estampagem severa, onde somente a simples adio

de elementos estabilizantes em aos comuns, ir elevar a alta resistncia do material, no

entanto com baixa dutilidade [3].

Alm disso, a reduo dos teores de carbono favorece a formao de uma textura de

recristalizao favorvel conformao. Esta textura depende de maneira significativa da

composio qumica e das condies de processo da laminao a quente, do tamanho de

gro, da temperatura de bobinamento, da reduo a frio e do recozimento [17]. A textura

pode ser associada com a quantidade de carbonetos de titnio ou nibio [4]. A precipitao

23

destes, por sua vez, ocorre antes da laminao a frio, o que confere um papel de destaque s

variveis da laminao a quente destes aos.

O controle sistemtico das variveis de processamento durante a fabricao deste ao

imprescindvel para garantia de suas principais propriedades, por exemplo, o valor do

coeficiente de anisotropia e a textura cristalogrfica (orientao dos gros dos planos

cristalogrficos do material) que por sua vez, esto relacionados com a estampabilidade da

chapa, que um dos indicadores utilizados para avaliar a textura.

Na realizao deste trabalho utilizaram-se trs bobinas do ao IF, com semelhana na

composio qumica, dimenso, etapas do processo e equipamentos, com o propsito de

constatar a repetibilidade, validao dos dados e confiabilidade do processo de fabricao.

Foram realizados ensaios mecnicos, analisadas as microestruturas, textura cristalogrfica e

o levantamento de CLC, das amostras obtidas nas etapas de laminao e relaminao.

Esta dissertao compe-se de seis sees. Na primeira seo, INTRODUO apresenta-se

a sntese do contedo; na segunda seo OBJETIVO, os objetivos dos experimentos. Na

terceira seo, REVISO BIBLIOGRFICA aborda-se a estampagem de maneira geral e a

influncia dos parmetros de fabricao industrial nas caractersticas ligadas estampagem

do ao IF-Ti. Na quarta, MATERIAIS E MTODOS descreve-se o procedimento de

fabricao do ao IF-Ti utilizado no experimento, bem como os ensaios realizados para

caracteriz-lo. Na quinta seo, RESULTADOS e DISCUSSO so apresentados e

analisados os resultados dos ensaios. Na sexta seo, CONSIDERAES FINAIS

apresentam-se as concluses, a relevncia dos resultados e as recomendaes para futuros

trabalhos.

24

2. OBJETIVO

O presente trabalho tem como objetivo principal estudar a influncia do reprocesso ou

relaminao no laminador de encruamento em relao s propriedades do ao IF em

diversos graus de reduo. Este processo chamado de relaminao, praticado com

frequncia, e visa melhoria da qualidade superficial e forma do material. No entanto, por

diversas vezes tem-se constatado o desvio de aplicao do pedido original da bobina, por

no atendimento de algumas propriedades mecnicas aps o procedimento de relaminao,

comprometendo a aplicao do produto e gerando perdas no processo.

Para verificao e quantificao deste procedimento, tambm sero analisados neste trabalho

os seguintes itens:

Verificar a influncia dos graus de reduo no laminador de encruamento em relao

ao tamanho de gro do ao IF.

Verificar a influncia do grau de reduo no laminador de encruamento nas

propriedades mecnicas do ao IF.

Verificar a influncia do grau de reduo no laminador de encruamento em relao

anisotropia normal e planar e o coeficiente de encruamento.

Procurar reconfirmar os valores de literatura que estabelece a relao de n e IEE;

Estudar a evoluo das fibras e em chapas (superfcie e regio central) suscetveis

aos graus de reduo.

Verificar o efeito do grau de reduo no laminador de encruamento na textura do ao

IF, atravs das Figuras de Funo de Distribuio de Orientao ODF.

Verificar a estampabilidade do ao IF utilizando as Curvas CLC.

25

3. REVISO BIBLIOGRFICA

3.1 Tenses e deformaes na conformao de chapas

A deformao plstica por estampagem ou conformao de chapas pode ser definida como a

possibilidade de uma chapa ser processada por deformao plstica sem apresentar defeitos

ou fraturas [5]. Em muitos processos de estampagem de ao, demanda-se uma ou mais

operaes denominadas de conformao de chapas. As principais so dobramento, corte,

estiramento e embutimento ou estampagem profunda, sendo que as duas ltimas operaes

so os tipos bsicos de mecanismos de deformao.

Ao submeter uma chapa metlica de pequena espessura a uma operao de estiramento ou

estampagem profunda, pode-se considerar que no plano da chapa atua um sistema biaxial de

tenses, conforme FIG. 3.1. Desse modo, pode-se caracterizar, conforme Nakazima [7], o

plano de tenses (1, 2 0 e 3 = 0) como aquele que representa os processos mais

comumente encontrados na conformao de chapas metlicas.

FIGURA 3.1 - Sistema de tenses que atua numa chapa nos processos de estiramento e

estampagem [8]

A intensidade e sentido destas tenses variam em pontos diferentes da chapa, e podem variar

tambm num mesmo ponto medida que ocorre a deformao. O sistema de tenses

originar inicialmente deformaes elsticas segundo trs eixos principais 1, 2 e 3. Num

2

1

26

determinado ponto de uma chapa isotrpica, o metal iniciar a deformao plstica quando

as tenses aplicadas neste ponto excedem o critrio de Von-Mises, o qual, no caso de um

sistema de tenses biaxiais, vem dado pela relao:

[3.1]

sendo, X0 o valor do limite de elasticidade num ensaio de trao e 1 e 2 as tenses

aplicadas. A cada valor do par 1 ,2 que satisfaa a equao [3.1] associam-se deformaes

segundo os trs eixos principais 1, 2, 3. A expresso a equao de uma elipse, a qual

representada graficamente na FIG. 3.2, define os domnios de deformaes elsticas e

plsticas.

FIGURA 3.2 - Representao grfica do critrio de plasticidade de Von-Mises para um

sistema de tenses biaxiais. Chapa isotrpica [9]

27

As relaes entre 1 ,2 e os valores correspondentes de 1, 2, 3 esto indicadas na FIG.

3.2. Assim, pode observar-se que para 1 = 1, 2 = 0 e 2 = 1, 1 = 0 as deformaes

principais so: 2 = 3 = - 1/2 e 1 = 3 = - 2/2.

Existe um coeficiente, denominado de anisotropia normal [10] que definido a partir de um

ensaio de trao uniaxial pela relao:

[3.2]

sendo, e0 e w0 os valores da espessura e largura iniciais do corpo-de-prova, e e w os valores

da espessura e largura aps uma determinada deformao.

Ao contrrio, quando 2 = 0, 1 = -1 e 2 = -1, 1 = 0, resulta nos casos de compresso

uniaxial. Pode-se observar ainda, que quando 1 = 2 obtm-se expanso simtrica, com 1 =

2 = - 3/2. E quando 2 = - 1 resulta em cisalhamento puro com 1 = - 2, 3 = Se o

material anisotrpico, o critrio de plasticidade de Von-Mises deduzido por Hill [9] no

caso de uma chapa possuindo simetria rotacional na direo da espessura, dado pela

expresso:

[3.3]

Esta equao representa tambm uma elipse cuja excentricidade depende do valor de R,

conforme FIG. 3.3.

28

FIGURA 3.3 - Representao parcial do critrio de plasticidade de Von-Mises para um

sistema de tenses biaxiais. Chapa anisotrpica [10]

O critrio de Von-Mises um critrio de plasticidade e indica to somente, os valores de 1

e 2 que iro iniciar a deformao plstica. No caso de deformaes plsticas so

necessrias teorias mais complexas, pois no conseguem conciliar a natureza anisotrpica da

deformao individual dos gros cristalinos com o comportamento macroscpico do metal.

Nos processos de estiramento e estampagem observa-se que as deformaes dependem do

sistema de tenses que atua localmente. A medio destas deformaes em diversas zonas

de peas conformadas permitiu observar que as deformaes principais podem estender-se

na regio compreendida entre 1 = 2 e 1 = - 2 passando por 1 = 0. Esta variedade possvel

de deformaes indica que ser extremamente difcil avaliar a qualidade de uma chapa para

conformar uma pea determinada a partir de ensaios de laboratrios simples, como por

exemplo, o ensaio de trao uniaxial. Mesmo nos ensaios que simulam conformao, por

exemplo, ensaio de Erichsen ou Swift, no fcil medir tal aptido, j que na maioria dos

29

casos a chapa no submetida complexa gama de tenses que atuam ao ser conformada a

pea real.

3.2 Processos de conformao por estampagem

O processo de estampagem controlado por diversos fatores de natureza mecnica e

metalrgica. Entre os fatores principais de natureza mecnica podem-se mencionar: forma e

dimenses da pea, mquina de conformao, o tipo de prensa empregado, a forma e

dimenses das ferramentas (puno e matrizes) e as condies de lubrificao, conforme

mostra a FIG. 3.4. Esses fatores tm influncia direta na definio dos estados de tenso e

deformao existentes em cada instante do processo nas diversas regies da pea. Os estados

de tenso alteram as condies de escoamento e, portanto, de comportamento plstico do

material.

FIGURA 3.4 - Fatores de influncia durante o processo de estampagem [6]

3.2.1 Modos bsicos da deformao

A FIG. 3.5 mostra um esquema bsico para a operao de conformao por estampagem de

um copo de fundo plano. Nessa operao so necessrios trs componentes principais: a

matriz, o puno cilndrico e o sujeitador ou prensa-chapas. Essa operao consiste em

deformar uma chapa em direo cavidade circular da matriz, atravs da ao do puno na

30

regio central da chapa e, ao mesmo tempo, a aba ou flange, sob ao do prensa-chapas,

movimenta-se em direo cavidade.

FIGURA 3.5 - Regies do copo com diferentes estados de tenso [5]

Depois de iniciada a operao, no flange ocorre uma reduo gradativa da circunferncia do

disco medida que seu material penetra na cavidade da matriz. Nessa regio atuam tenses

de compresso circunferenciais, que tendem a enrugar a chapa conforme FIG. 3.6. Para

evitar o enrugamento, aplica-se uma tenso de compresso atravs do prensa-chapas, que

promove esforos de trao no flange, denominados de tenses de estiramento radial.

Tambm ocorrem os esforos de atrito que dependem do nvel da tenso do prensa-chapas,

das condies superficiais da chapa, da matriz e do prensa-chapas quanto aspereza

superficial e do tipo de lubrificante.

FIGURA 3.6 - Esforos atuantes nas diversas regies do copo [6]

(a) : Regio da aba ou flange do copo

(b) : Regio do dobramento da matriz

(c) : Regio lateral ou parede do copo

(d) : Regio do dobramento no puno

(e) : Regio do fundo do copo

a b

c

d e

a b

c

d

31

Nas laterais ou parede do copo, na FIG. 3.6 atuam as tenses de trao que provocam o

estiramento das paredes do copo e tenses de compresso perpendiculares superfcie da

parede, que provocam afinamento da espessura da parede. No fundo do copo da FIG. 3.6, o

esforo predominante a tenso de compresso exercida pela extremidade do puno, que

transmitida s demais partes do copo atravs de tenses de trao radiais.

3.3 Testes simulativos

Os testes simulativos buscam basicamente reproduzir em laboratrios o tipo de conformao

a que o esboo ou blank seriam submetidos se processados numa prensa industrial,

variando-se as formas de punes, matrizes, dimenses dos esboos e as condies de atrito.

A simulao em laboratrio dos processos industriais de estampagem apresenta limitaes

dentre as quais podemos citar: as condies de lubrificao, a velocidade de deformao, o

acabamento superficial da chapa e do ferramental, o efeito de escala, a temperatura das

matrizes e outros. Estes fatores so variveis de difcil controle, por isso inmeros testes

foram desenvolvidos, cada um deles, com o objetivo de tentar reproduzir condies

especficas: estado de tenses e deformaes, modos de conformao predominante e

interao material/ferramenta. Atravs de uma anlise criteriosa destes testes laboratoriais,

podem-se obter grandes redues no nmero de peas com falhas em prensas industriais.

3.3.1 Teste de estiramento

O objetivo geral dos testes de estiramento em prensa simular a operao de conformao

por estiramento, valendo-se de um puno slido hemisfrico ou da substituio deste por

presso hidrulica. O material nestes tipos de testes submetido a um sistema biaxial de

32

traes, geralmente simtrico. Neles procura-se avaliar a capacidade do material de

distribuir as deformaes o mais homogeneamente possvel, evitando-se assim o

aparecimento precoce de estrices. Pode-se tambm estimar indiretamente a presena de

incluses, pois estas propiciam a formao de estrico localizada e de fratura prematura,

por serem concentradoras de deformaes nos materiais ensaiados.

Eles medem em sua maioria a profundidade atingida pelo estampo no momento da apario

da estrico localizada ou do estabelecimento da trinca, para diversas condies de atrito e

formas de puno. No teste Erichsen [12] um esboo quadrado de 90 mm de aresta,

lubrificado com graxa grafitada, fixado pelo prensa-chapa com carga da ordem de uma

tonelada e submetido a um sistema biaxial de tenses de trao, atravs de um puno slido

hemisfrico 20 mm de dimetro, como mostra a FIG. 3.7.

A grandeza medida a profundidade de penetrao do puno em (milmetros), no incio da

ruptura do corpo de prova. Um valor elevado no teste Erichsen indica que o material

apresenta boa conformabilidade no estiramento. Como principais vantagens do teste

Erichsen apontam-se a rapidez e a simplicidade na execuo, alm de haver pouca influncia

do operador nos valores medidos. No entanto, o ensaio tem como resultado um valor no

adimensional e dependente da espessura.

O ensaio Nakazima e o Bulge Test so ensaios semelhantes, sendo que no segundo, o puno

rgido hemisfrico substitudo por presso hidrulica. Em ambos os ensaios, a chapa

fixada atravs de presso elevada no prensa-chapa, de modo a impedir que o material,

durante a conformao, corra para dentro da matriz. Eles simulam o estiramento puro sendo

o valor da altura da calota hemisfrica em milmetros o parmetro a se medir. A principal

33

vantagem do Bulge Test a eliminao da componente de atrito entre a cabea do puno e

o esboo. Os testes Erichsen e Bulge, apresentam um bom ndice de correlao quanto ao

desempenho do material quando conformado na prensa, havendo predominncia de

estiramento.

FIGURA 3.7 - Esquema do ensaio Erichsen [12]

3.3.2 Teste de embutimento

Nos testes simulativos onde predomina a estampagem ou embutimento, a presso no prensa-

chapas pequena, atuando somente no sentido de evitar a formao de rugas e

possibilitando, desta forma, o escoamento do material para dentro da matriz. No modo de

deformao por estampagem pura no se objetiva atingir a fratura. O que ocorre que o

material deforma-se at determinado ponto por estampagem. Da a necessidade de se frisar

que nos testes de estampagem profunda, o que na realidade se observa a predominncia do

modo de deformao por estampagem profunda, conforme norma NBR 5915:2002 [13].

O teste Swift o que possui maior similaridade com o modo de conformao por

embutimento. Ele consiste em formar uma pea cilndrica a partir de um esboo circular

utilizando um puno de fundo plano. As dimenses das ferramentas dependem da espessura

da chapa conforme se pode observar na FIG. 3.8. O teste Swift consiste em realizar-se uma

34

srie de ensaios nos quais se vai aumentando o dimetro do esboo at que no se consiga

embutir mais completamente o esboo sem a ocorrncia de trincas e dobras. Estabelece-se

ento a razo crtica dos dimetros, que a razo entre o maior dimetro do esboo

embutido com sucesso pelo dimetro do puno.

Internacionalmente, a razo crtica dos dimetros conhecida por LDR - Limit Draw Ratio.

Este teste demanda um grande nmero de ensaios para os diferentes tamanhos de esboo

alm de ser sensvel s variaes das condies de lubrificao. Sua principal vantagem

produzir uma grandeza adimensional e praticamente independente da espessura do esboo.

O teste Swift correlaciona-se de maneira razovel com o ndice de anisotropia R de

Lankford, sendo de grande utilidade na avaliao da estampabilidade de aos carbono e aos

inoxidveis ferrticos.

FIGURA 3.8 - Esquema do teste Swift para avaliao da estampabilidade [13]

3.3.3 Testes relativos s propriedades fundamentais

As propriedades fundamentais so obtidas atravs do ensaio de trao [14], onde um corpo

de prova submetido a um esforo de trao uniaxial. A mquina registra a fora P versus a

variao de comprimento do corpo de prova L. Em lugar da fora e do alongamento

35

freqentemente utilizam-se as tenses e deformaes convencionais (S, e) ou tenses e

deformaes reais (). Por definio:

Propriedades Engenharia Real

Tenso S = P / A0 = S (1 + e)

Deformao e = (L/L0) = (Li L0) / L0 = ln (Li / L0) = ln (1 + e)

L0 = comprimento inicial do corpo de prova

Li = comprimento do corpo de prova em um instante i

A0 = rea da seo transversal inicial do corpo de prova

A FIG. 3.9 apresenta as curvas tpicas do ensaio de trao de aos baixo carbono, laminados

a frio e destinados a operaes de estampagem.

FIGURA 3.9 - Curvas tpicas do ensaio de trao de aos baixo carbono [14]

A curva representada por uma linha (1) na FIG. 3.9 denominada curva tenso vs.

deformao real, e a curva representada pela linha (2) denominada tenso vs. deformao

de engenharia. As equaes dadas para a tenso e deformao real so vlidas enquanto a

deformao da seo de referncia permanece essencialmente uniforme. Nesse sentido,

36

admite-se, em geral, que a seo de referncia se deforma uniformemente at as

proximidades do ponto de tenso mxima do diagrama convencional tenso-deformao.

Aps esse ponto, o corpo de prova comea a sofrer estrico, e a deformao se concentra na

regio de estrico. A deformao por sua vez, deve ser medida em termos do dimetro na

regio de estrico, ao invs de em funo da referncia do corpo de prova. Se esses fatores

forem considerados, obtm-se uma curva tenso-deformao como a curva (2) da FIG. 3.9.

Os parmetros que caracterizam a resistncia mecnica do material so:

o Limite de Escoamento: LE = Pa / A0 sendo Pa a carga para 0,2% de deformao, e A0

a rea inicial do corpo de prova.

o Limite de Resistncia: LR = Pb / A0 sendo, Pb a carga mxima do ensaio.

o AL% = (L/Lo) x 100 = [(Lf L0) / L0] x 100, ou Alongamento Total Percentual.

A equao de Hollomon, abaixo apresentada, considerada satisfatria para aos com baixo

carbono, sendo largamente adotada:

[3.4]

onde,

K = coeficiente de resistncia

n = coeficiente de encruamento

37

3.4 Interpretao dos resultados dos testes

3.4.1 Coeficiente de encruamento (n)

O resultado do ensaio de trao convencional geralmente expresso pela curva tenso

versus deformao. Pode-se ainda represent-lo utilizando a curva tenso real () versus

deformao real (), cuja interpretao pode levar a importantes concluses sobre o

comportamento intrnseco do material.

Equaes que se ajustam curva tenso real versus deformao real tm sido propostas por

vrios autores. No entanto, so empricas e se atm, em geral, ao modelo que se ajusta

melhor ao formato da curva. Como exemplo, tem-se a equao de Hollomon, EQUAO

3.4, que a mais utilizada devida sua simplicidade e facilidade de determinao de n,

coeficiente de encruamento por deformao e K, constante plstica de resistncia [15].

Atravs dos clculos mostrados no APNDICE I, pode-se calcular o valor n da equao de

Hollomon atravs do clculo de deformao no ponto de carga mxima, denominado

alongamento uniforme, a partir do qual se inicia a deformao localizada ou estrico. No

entanto, a grande dificuldade, como se pode ver na FIG. 6.1 desse apndice (que tpico de

aos baixo e ultrabaixo carbono), que a curva tenso deformao extremamente suave

nas proximidades da carga mxima. Por isso, fica bastante difcil a localizao exata do

ponto correspondente ao alongamento uniforme.

Outro mtodo para calcular n consiste em tomar a forma logartmica da equao de

Hollomon e plotar em um grfico os valores de ln () versus ln (). Assim obtm-se o n

atravs da inclinao da curva e o K atravs da interseo com o eixo das ordenadas. Esse

38

mtodo til para se encontrar o n, apesar de ser mais preciso que o anterior. Tambm se

pode utilizar o mtodo de Nelson e Winlock [16] para determinar o n. Esse mtodo utiliza

dois pontos da curva tenso-deformao convencional e calcula o ndice n conforme

EQUAO 3.5. O primeiro ponto corresponde carga mxima (Pu) e ao alongamento

uniforme (eu). O segundo ponto pode ser qualquer um que esteja no trecho da curva tenso

versus deformao que corresponde a uma deformao inferior a (eu).

[3.5]

Tendo em vista a EQUAO 3.5, fixando-se um valor para e2, pode-se determinar n em

funo do quociente Pu/P2.Os valores de Pu e P2 podem facilmente serem determinados no

grfico tenso-deformao convencional, assim como e2. Para a escolha do valor pr-fixado

de e2, preciso considerar que e2 deve estar distante do ponto de carga mxima. Alm disso,

ele deve estar distante do limite de escoamento por dois motivos: primeiro, para evitar a

correo decorrente da deformao elstica; segundo, para baixas deformaes, as curvas

logartmicas tenso-deformao desviam-se em muitos casos de linhas retas, em geral isso

acontece para deformaes menores que 5% [17]. Portanto, o valor de e2 entre 5 e 12%.

Em analogia com o valor R, onde a anisotropia planar altera as curvas tenso-deformao

dependendo da direo em que se realiza o ensaio, o teste feito em trs direes diferentes

e toma-se o valor mdio. De forma semelhante para determinar n, tomam-se corpos de prova

a 0o, 45

o e 90

o em relao direo de laminao e tem-se:

39

[3.6]

que determina o valor mdio do coeficiente n de encruamento ou de endurecimento por

deformao.

A equao de Hollomon considerada satisfatria para os aos carbono, sendo adotada por

quase todos os autores e entidades de vrios pases, inclusive o International Deep Drawing

Research Group (IDDRG). No entanto, ela no descreve satisfatoriamente o comportamento

de alguns materiais em trao como, por exemplo, materiais que sofrem mudana de fase

por deformao, aos tipo Dual-Phase e alguns inoxidveis austenticos, conforme Klein

[15] e Melo [18].

O n uma medida da capacidade de encruamento do material e, portanto, de distribuir mais

uniformemente as deformaes por toda a pea [5]. Logo, desejam-se altos valores de n para

a conformao de chapas. Alm disso, o n est associado deformao sofrida para o ponto

de carga mxima, ou seja, o ponto de estrico e, quanto mais o valor n cresce, maior a

deformao uniforme, e o material pode deformar mais, sem alcanar a estrico. Assim, um

material que tenha um baixo n, quando submetido a uma operao de estiramento, atinge o

alongamento uniforme rapidamente.

As deformaes localizadas ou instabilidades plsticas iniciam-se mais cedo. J o material

que tenha o ndice n elevado endurece rapidamente por deformao, transmitindo, para as

partes vizinha a mais deformada, os esforos a que est sujeito. Dessa forma, pode

deformar-se uniformemente por um perodo mais longo que o primeiro, retardando o

aparecimento dessas deformaes localizadas.

40

O coeficiente de encruamento n decresce com o aumento da concentrao de solutos

substitucionais, com a diminuio do tamanho de gro e com aumento da frao volumtrica

de alguns tipos de segunda fase [19].

Sabe-se que o sistema de esforos e deformaes numa operao de estiramento biaxial.

Assim, sob a condio biaxial, a instabilidade plstica aparece, dependendo de inmeros

fatores, sob a condio de estrico difusa ao invs de estrico localizada (como no

ensaio de trao), aumentando, ento, a possibilidade de o material se deformar sob

condies no-uniformes.

At a deformao uniforme, pode-se considerar que h certa semelhana entre o

comportamento uniaxial e biaxial [20]. Entretanto, vrios trabalhos assumem que a

capacidade de estiramento perfeitamente relatada pelo n. Porm, como a deformao

uniforme vai at o incio da estrico, o valor n no pode ser interpretado como a capacidade

de estiramento sem considerar a contribuio do estiramento aps essa deformao

uniforme.

3.4.2 Coeficiente de anisotropia

Durante os processos de conformao de chapas, gros cristalinos individuais so alongados

na direo da maior deformao de trao. O alongamento conseqncia do processo de

escorregamento cristalino durante a deformao. Nos materiais policristalinos, os gros

tendem a girar para alguma orientao preferencial, devido a um confinamento mtuo entre

gros. Este mecanismo faz com que os planos atmicos e direes cristalinas dos materiais

com orientao aleatria (materiais isotrpicos) adquiram uma textura (orientao

41

preferencial ou anisotropia), conforme a FIG. 3.10, com desenho esquemtico do

alongamento dos gros durante a laminao.

FIGURA 3.10 - Direes cristalinas dos materiais durante a laminao [22]

A anisotropia em materiais sob a forma de chapas provm de trs fatores: tenses internas,

linhas de segregao (fibragem mecnica) e textura cristalogrfica [17] e pode ser do tipo

planar ou normal. A primeira acontece quando a anisotropia ocorre no plano da chapa, e a

segunda, quando ela ocorre na direo da espessura da chapa.

A anisotropia medida atravs do valor R de Lankford, que a razo entre a deformao no

sentido da largura (w) e a deformao no sentido da espessura (t) de um corpo de prova,

num teste de trao convencional a uma deformao da ordem de 15 a 20% na direo do

comprimento, conforme a expresso:

[3.7]

onde, w e t so deformaes verdadeiras na largura e espessura, respectivamente.

42

Como a deformao na direo da espessura de difcil medio, alm de apresentar erros

relativamente maiores, utiliza-se a deformao longitudinal. Sabendo-se que o volume se

conserva durante a deformao plstica, deduz-se que:

[3.8]

w0 e wf so, respectivamente, as larguras iniciais e finais; l0 e lf so, respectivamente, os

comprimentos iniciais e finais.

Os corpos de prova para o teste de trao so retirados da chapa orientados a 0, 45

e 90

com a direo de laminao indicada na FIG. 3.11, segundo Almeida [22] as seguintes

condies definem o tipo da isotropia ou anisotropia em funo dos valores de R, sendo:

(1) R0 = R45 = R90 = 1: isotropia total

(2) R0 = R45 = R90 1: isotropia planar e anisotropia normal pura

(3) R0 R45 R90 1: anisotropia planar e normal

FIGURA 3.11 - Mtodo de amostragem para ensaio de anisotropia [22]

43

Em geral, o caso (3) o mais comum, e praticamente no possvel obter um material

apenas com anisotropia normal. Anisotropia normal (Rm) a mdia nas trs direes, isto :

[3.9]

O coeficiente de anisotropia normal indica uma resistncia deformao diferente na

direo da espessura se comparada com a resistncia deformao no plano da chapa. Isto ,

anteriormente foram comparadas as curvas de tenso-deformao em diferentes direes no

plano da chapa e agora sero comparadas as mesmas em relao s deformaes na direo

da espessura da chapa.

Um alto valor de Rm indicativo de que, depois de estirado, o material aumenta

consideravelmente na largura, enquanto sua espessura no diminui tanto. Isso indica que ele

tem grande resistncia ao afinamento; conseqentemente, adequado para suportar esforos

biaxiais de trao e, evidentemente, exige menor esforo na estampagem profunda [22].

Outro indicativo a anisotropia planar, constatada experimentalmente, descrita por:

[3.10]

O coeficiente de anisotropia planar (R) indica a diferena de comportamento mecnico que

o material pode apresentar no plano da chapa, isto , as propriedades mecnicas variam

conforme a direo em que se faz o ensaio. Alm disso, indica a tendncia formao de

orelhamento, conforme apresenta a FIG. 3.12.

44

FIGURA 3.12 - Anisotropia planar na formao de orelhas [24]

Um valor de R positivo indica formao de orelhas a 0o e 90o com a direo de

laminao, enquanto um R negativo leva formao de orelhas a 45o em relao direo

de laminao [23], conforme indica FIG 3.12. Infelizmente, um material com uma

anisotropia normal alta geralmente tem tambm uma alta anisotropia planar. Muitos

fabricantes de ao esto trabalhando no problema de obter-se uma chapa de metal com alto

valor de Rm e R com valor zero.

O grau de anisotropia estreitamente relacionado estrutura cristalina do metal ou liga. Em

geral, a anisotropia desenvolve-se mais fortemente em metais com estrutura hexagonal

(berlio, titnio, zircnio) do que em metais com estrutura cbica de corpo centrado ou face

centrada (ao, cobre, alumnio, bronze). O tipo e quantidade de elementos de liga tambm

influenciam a natureza da anisotropia. Para um dado metal e composio, a anisotropia

plstica uma conseqncia de toda sua histria de processamento. Especialmente

importante para o ao so, a temperatura de reaquecimento de placa, temperatura de

bobinamento, temperatura de acabamento, percentual de reduo a frio e ciclo de

recozimento e reduo no encruamento.

R = -0,06

Sem orelhamento R = +0,42

0 90 R = +0,75

0 90

R = 0

Sem orelhamento

45

FIGURA 3.13 - Clculo do R para verificao formao de orelhas [24]

Conforme Evangelista [25], o valor Rm influencia a profundidade mdia possvel de ser

obtida em uma operao de estampagem profunda (embutimento). O valor de R mede a

variao de R no plano da chapa, determinando a extenso do fenmeno de earing (orelhas).

A diferena de altura medida atravs do Hmx e Hmin no copo estampado, conforme FIG.3.13

determina a intensidade do orelhamento apresentado no material estampado. Utilizando a

relao de alturas e aplicando na EQUAO 3.11, possvel determinar o valor de R do

determinado material.

R = (Hmx - Hmn/Hmin)*100 [3.11]

Um nvel de estampagem timo, obtido pela combinao de um elevado valor de Rm e um

valor de R igual a zero.

3.4.3 Limite de escoamento

O limite de escoamento um valor facilmente levantado atravs do ensaio de trao

convencional, e est correlacionado com o sucesso ou no de uma operao de estampagem.

A existncia, ou no, do patamar de escoamento, definida no ensaio de trao. A

combinao da existncia do patamar de escoamento definido e de uma deformao na pea

46

que esteja situada na regio de deformao em que ocorre o patamar definido 2% resultar

em um efeito chamado linhas de disteno ou Linhas de Lders.

Em funo deste defeito, todo um esforo desenvolvido durante a fabricao do material

para que no ocorra o escoamento descontnuo e que o mesmo no retorne, por um

fenmeno chamado de envelhecimento, por um prazo de seis meses, estando o material

submetido temperatura ambiente sendo, portanto definido como resistente ao

envelhecimento, conforme norma Brasileira NBR-5915.

O limite de escoamento tambm se relaciona com o problema de rigidez de forma, que pode

ser subdividido em problemas relativos a retorno elstico e falta de rigidez. No tocante ao

retorno elstico consenso que o decrscimo do limite de escoamento diminui o retorno

elstico da pea conformada. Assim sendo, fatores que aumentam o LE agravam o retorno

elstico, por exemplo: tamanho de gro menor, maior reduo no passe de encruamento,

ocorrncia de envelhecimento, etc. No sentido contrrio, LE baixo, ocorre falta de rigidez.

Peas como portas e caps, em suas regies centrais, sofrem baixas deformaes < 2%, o

que implica em estarem mais susceptveis a deflexes, as quais so nocivas ao produto.

Deve-se, portanto buscar uma soluo de compromisso entre ambas as situaes. Em funo

da facilidade de sua obteno, o limite de escoamento muito utilizado para caracterizao

de materiais destinados conformao nas prensas, estando relacionado nas normas tcnicas

especficas para este tipo de operao. Somente mais recentemente os parmetros Rm e n

vm sendo introduzidos nas normas, principalmente pela disponibilizao de equipamentos

automatizados que permitem a rpida realizao de ensaios e emisso dos resultados.

47

3.5 Aos-Carbono para Estampagem

Os aos-carbono para estampagem, cujo maior consumidor a indstria automobilstica,

tm experimentado uma constante evoluo motivada por dois fatores:

Desenvolvimento das tcnicas ou processos metalrgicos de fabricao;

Aumento da exigncia dos consumidores.

A chave para o desenvolvimento metalrgico dos principais aos-carbono atualmente

utilizados para aplicaes em operaes de estampagem na prensa foi o desenvolvimento da

Desgaseificao a vcuo. Essa tcnica de processamento data de meados do sculo XX

foram efetivamente usados em escala comercial em 1950, para a remoo de hidrognio em

grandes peas placas, perfis forjados, etc. Na dcada de 1960, foi usada para a fabricao de

aos mais limpos e obteno de composio qumica mais uniforme e precisa, com novas

tcnicas de adio de ligas e agitao de banho [26].

Assim, as indstrias siderrgicas tm procurado desenvolver materiais com melhores

performances e nveis de qualidade. Nesse sentido, ao longo dos anos, foram sendo

progressivamente desenvolvidos aos que podem ser classificados conforme seu grau de

estampabilidade. Na FIG. 3.14, o grau commercial quality (CQ) obtido atravs de um ao

de concepo baixo carbono acalmado ao alumnio, recozido no recozimento contnuo -

RCo e, quando o envelhecimento crtico, produzido no recozimento em caixa - RCa. Caso

se deseje um ao com melhor conformabilidade, os graus DQ e DDQ so fornecidos como

ao acalmado ao alumnio produzido no RCa ou atravs da concepo ultrabaixo carbono

produzido tanto no RCa quanto no RCo.

48

J os graus EDDQ e SEDDQ so obtidos atravs da concepo IF com menores elementos

em soluo slida que os tipos anteriores. O tipo H-EDDQ produzido atravs da

concepo IF, porm com uma composio qumica especial C, N, S, e P em nveis mais

baixos que os graus anteriores e parmetros especficos de processo com alta taxa de

reduo a frio e alta temperatura de recozimento. Pode-se ainda, obter R maiores que 2,7

atravs da produo de aos IF laminados a quente na fase ferrtica com lubrificao [27].

FIGURA 3.14 - Grau de estampabilidade dos aos [27]

Os prximos itens iro abordar os aos ultrabaixo carbono microligado e resistentes ao

envelhecimento, comumente conhecidos como aos IF. Essa denominao IF - livre de

intersticial ou Interstitial Free, decorre da completa precipitao dos elementos intersticiais

presentes no ao C e N pela combinao desses com elementos microligantes.

3.5.1 Caractersticas gerais dos aos IF

Os aos IF possuem excelentes propriedades mecnicas no que diz respeito

estampabilidade. Por isso, sua importncia tecnolgica e industrial tem aumentado, e a

produo crescente continuamente desde a poca do seu surgimento, isto , no final dos anos

49

1960. Nessa poca, os aos IF eram produzidos com C = 50 a 100 ppm e N = 40 a 80 ppm.

Atualmente, fabricam-se aos com C < 30 ppm e N < 40 ppm [28].

Baixo limite de escoamento, alto alongamento uniforme associado a um coeficiente de

encruamento elevado e uma adequada textura cristalogrfica, so caractersticas que

proporcionam uma conformabilidade superior com alto valor de R, comparativamente aos

aos baixo carbono convencional [24]. Os aos IF so obtidos a partir da reduo de teores

de C e N em soluo slida e da adio de elementos microligantes, como titnio e nibio,

capazes de fixar todos os tomos de carbono e nitrognio sob a forma de carbonetos e

nitretos [29].

A produo dos aos IF pode ser feita segundo trs concepes diferentes: usando somente o

Ti (IF-Ti), somente o Nb (IF-Nb) ou uma combinao desses dois (IF-NbTi ou IF-TiNb)

como estabilizantes. Os mecanismos de estabilizao desses trs tipos de ao diferem

ligeiramente entre si. Nos aos IF-Ti, o Ti combina com o N e S antes do C, para formar

compostos como TiN, TiS, TiC e Ti4C2S2. Nos aos IF-Nb, o Nb combina com o C

formando NbC, o N combina com Al formando AlN3, e o S combina com o Mn formando

MnS. Nos aos IF-NbTi com Nb>Ti, o Ti combina com o N e o S formando TiN e o TiS,

respectivamente, e o Nb combina com o C para formar o NbC. J nos aos, IF-TiNb com

Ti>Nb, o Ti responsvel por combinar com N, S e C assim como nos aos contendo

somente titnio, e o nibio adicionado permaneceria em soluo slida.

3.5.2 Composio qumica

Nos aos IF o controle da composio qumica de fundamental importncia para obter

excelente estampagem, isto , alto valor R e ductilidade. Muitos estudos relatam o efeito da

50

composio nas propriedades mecnicas dos aos IF-Ti. O efeito de alguns elementos ser

descrito abaixo.

3.5.2.1 Influncia do Titnio

O Ti muito efetivo em combinar-se com o N, S e C formando facilmente o TiN e TiS,

antes do TiC. O mnimo de quantidade necessria para que o titnio combine com todos

esses elementos e estabilize o ao IF-Ti baseada na abordagem estequiomtrica:

Ti estequiomtico = 4(%C) + 3,42 (%N) + 1,5(%S) [3.13]

Tem sido proposto que a adio de Ti acima da quantidade requerida para combinar com

todo o C, N e S benfica no aumento de Rm [24] [30]. O titnio em excesso (Ti*) para

estabilizar o N, S e C dado pela equao:

Ti* = %Ti total - 4(%C) + 3,42 (%N) + 1,5(%S) [3.14]

O efeito do Ti* nas propriedades mecnicas do ao IF-Ti pode ser visto na FIG. 3.15. O

efeito positivo Ti* at um valor de 0,04% est de acordo com vrios estudos e, atribudo

ao crescimento do tamanho de gro ferrtico [30]. Entretanto, um valor excessivo de Ti*

>0,04% para as condies do trabalho da FIG. 3.15 proporciona um pequeno efeito deletrio

nas propriedades mecnicas e pode ser explicado pelo retardamento do processo de

recristalizao.

3.5.2.2 Influncia do carbono e nitrognio

51

O efeito do C e N na estampabilidade dos aos IF depende principalmente da quantidade de

microligantes em excesso e do modo de processamento do ao. Assim como em todos os

tipos de aos IF, o IF-Ti, como citado anteriormente, deve possuir microligantes em

quantidade suficiente para combinar com todo o C e N em soluo slida. O processamento

desse ao deve ser realizado de modo que no ocorra dissoluo de precipitados nem

formao de precipitados finos na laminao a quente e, assim, afete as etapas subseqentes

do processo de fabricao do ao, o que influi negativamente sua estampabilidade. Como

exemplo disso, tem-se o fato do C e N em soluo slida diminurem o valor R devido

diminuio da formao da componente de textura recristalizada benfica {111} e aumento

da textura desfavorvel {110} e {100} [1] e ao fato de precipitados finos de Ti impedirem o

crescimento de gro durante o recozimento.

R

m

dio

Lim

ite d

e R

esis

tncia

(M

Pa

)

Titnio em Excesso (%)

T

am

anh

o d

o G

ro (

m)

Titnio em Excesso (%)

Alo

ng

am

ento

Tota

l (%

)

43

46

44

45

42

41

40

39

0.04 0.02 0 0.06

340

330

320

310

300

290

280 0.06 0 0.02 0.04

0.25

Lim

ite d

e E

scoam

ento

(M

Pa)

0

170

160

150

140

130

120

110

0.02 0.04 0.06

0.02 0 0.04 0.06

0.29

0.28

0.27

0.26

15

0

13

0.02

11

0.04

9

0.06 7

2.0

2.1

1.9

1.8

1.7

2.2

0 0.04 0.06 0.02

n

Titnio em Excesso (%) Titnio em Excesso (%)

Titnio em Excesso (%) Titnio em Excesso (%)

FIGURA 3.15 - Relao entre o Ti em excesso do ao IF-Ti e as propriedades mecnicas e o

parmetro R [24]

52

No caso do N, seu teor total no exerce efeitos significativos nas propriedades mecnicas do

ao IF-Ti, pois a formao de precipitados TiN ocorre a altas temperaturas, antes da

laminao a quente, e esses precipitados possuem alta estabilidade. Dessa forma, todo o N

em soluo slida retirado logo no incio do processo e no participa das alteraes

microestruturais subseqentes [3] [30].

J o C tambm possui pouco efeito nas propriedades mecnicas do ao IF-Ti. Entretanto, a

diminuio do C aumenta o alongamento, n e Rm e diminui o limite de resistncia e o limite

de escoamento para os aos IF-TiNb conforme FIG. 3.16. Alm disso, para um mesmo teor

de carbono, o ao IF-Ti possui melhores propriedades de estampabilidade que o IF-Nb. Esta

explicada pelo tamanho de gro ferrtico que, no caso dos IF-Ti, maior devido

formao de precipitados de carbono grosseiros TiC comparados com os precipitados finos

de NbC do IF-TiNb [24].

FIGURA 3.16 - Efeito do teor de carbono nas propriedades mecnicas do ao estabilizado

com Ti e TiNb [24]

53

3.5.3 Laminao a Quente

Na laminao a quente, trs parmetros exercem influncia decisiva nas propriedades

mecnicas dos vrios tipos de aos IF. So eles:

TRP - Temperatura de Reaquecimento de Placa

Ta - Temperatura de Acabamento

Tb - Temperatura de Bobinamento

3.5.3.1 Temperatura de Reaquecimento de Placa

Durante o reaquecimento da placa, a dissoluo de precipitados poder ocorrer. Assim, a

temperatura de reaquecimento de placa (TRP) poder determinar as caractersticas dos

precipitados, tais como: morfologia, tipo, tamanho e disperso, bem como o tamanho de

gro laminado a quente e seus efeitos na recristalizao e nas propriedades mecnicas. De

maneira geral, um baixo tamanho de gro e precipitados grosseiros e dispersos de laminado

a quente favorecem a estampabilidade.

Conforme Sanagi et al. [31] e Hoile [2], em temperaturas de reaquecimento de placa em

torno de 1250oC, carbonetos e carbonitretos podem se dissolver quase completamente,

enquanto outros precipitados, tais como TiN e TiS, so relativamente estveis. Na

temperatura de 1000oC, todos permanecem como precipitados finos, independentemente das

concentraes de Ti e C no ao. Assim, a baixa TRP impede a completa dissoluo dos

precipitados de Ti e favorece a formao dos precipitados grosseiros. Esses precipitados

agem como stios preferenciais para a recristalizao e, conseqentemente, diminuem a

temperatura de recristalizao conforme FIG. 3.17.

54

Outro aspecto que pode ser observado na FIG. 3.17 a influncia do C e do Ti dentro da

composio qumica estudada: medida que a concentrao do carbono diminui ou a do Ti

aumenta, h uma melhoria nas caractersticas do material, aumento do valor R e do

alongamento total, e diminuio na temperatura de recristalizao.

T

em

pe

ratu

ra d

e

recris

taliz

a

o (C

)

1000

2,2

2,0

1,8

1,6

1,41100 1200 1300

50

48

46

760

740

720

700 C (%) Ti(%)

0,0019 0,029

Temperatura de Reaquecimento de Placa (C)

R M

d

ioA

lon

gam

en

to

To

tal(%

)

0,0034 0,0230,0033 0,0370,0020 0,017

FIGURA 3.17 - Influncia da temperatura de reaquecimento de placa na temperatura de

recristalizao dos aos IF-Ti [32]

3.5.3.2 Temperatura de Acabamento

Conforme Hoile [2] constatou que a laminao a quente com alta reduo e velocidade,

aumenta o valor R e o alongamento em alguns aos IF. Relataram que o precipitado torna-se

grande e espaado a altas redues, favorecendo, assim, a recristalizao. A temperatura de

acabamento de um ao IF qualquer pode ser realizada em trs nveis:

55

Ta fica acima de AR3 - temperatura abaixo da qual ocorre a transformao de

Austenita para Ferrita durante o resfriamento;

Quando o material laminado a temperaturas um pouco mais baixas que AR3 , ou

seja, laminado na regio bifsica;

Quando o ao laminado na fase ferrtica, corresponde a uma Ta mais baixa ainda.

No primeiro caso, o valor R apresenta um mximo quando a Ta est uma pouco acima de

AR3. Se a Ta est muito acima de AR3, ocorre um aumento do tamanho de gro laminado a

quente e, conseqentemente, uma queda no valor R. Se a temperatura estiver abaixo de AR3,

que o segundo nvel, o valor R diminui [2], e forma-se uma estrutura mista de gros

pequenos e grandes, qual se atribui a queda no valor R. Com uma diminuio ainda maior

na temperatura de acabamento, terceiro nvel aparece gros no-recristalizados na

microestrutura devido laminao na regio ferrtica. Nesse caso, o valor R maior que no

segundo e no primeiro caso. No h, ainda, consenso na literatura sobre a causa desse

fenmeno.

Bhattacharya et al. [30] confirmam o que foi descrito acima para as duas primeiras situaes,

nas quais a Ta influi muito pouco no valor R para o ao IF-Ti, e mais expressiva no IF-Nb.

Alm disso, mostram que a Ta tem maior efeito quando o material processado com menor

temperatura de reaquecimento de placa, com temperatura de 1100oC em relao 1200

oC.

Caso haja um rpido resfriamento da tira logo aps o final do trem acabador, o gro

laminado a quente diminui, e o valor R aumenta. Assim, se o resfriamento for atrasado ou

no for suficientemente severo, o tamanho de gro excessivo poder ocorrer aps a

laminao a frio e recozimento, piorando o Rm [2]. Contudo, como citado por Gorni et al

56

[33], foi constatado que esse efeito no muito grande, pois um aumento na taxa de

resfriamento de 40 para 120oC/s refinou o tamanho de gro do ao IF em 0,5 unidades

ASTM.

3.5.3.3 Temperatura de Bobinamento

Quando se empregam altas temperaturas de bobinamento, so produzidos precipitados

grosseiros e amplamente dispersos, ao contrrio, com baixas temperaturas de bobinamento,

h uma distribuio mais uniforme de finos precipitados. Assim, a temperatura de

bobinamento um importante parmetro que controla a temperatura de recristalizao e as

propriedades mecnicas. A FIG. 3.18 mostra que, aumentando a Tb para alguns tipos de ao

IF, a temperatura de recristalizao se reduz e mais efetiva para os aos IF-Nb.

Nb Nb-Ti Ti

800

750

700

650

TB = 650 C

TB = 720 C

Te

mp

era

tura

de R

ecri

sta

liza

o (

C)

FIGURA 3.18 - Efeito da temperatura de bobinamento na temperatura de recristalizao do

IF-Nb, IF-NbTi e IF-Ti [30]

Vrios estudos mostram que o valor R, n e a ductilidade aumentam, e a resistncia diminui

com o aumento da Tb.

57

A FIG. 3.19 mostra que, efetivamente, um aumento da Tb provoca um aumento no valor Rm

e que esse aumento est relacionado com o Ti em excesso, com valores ligeiramente maiores

que o estequiomtrico melhor para a obteno do Rm para altas Tb.

Reaquecimento de placas 1250C

Temperatura de bobinamento 750C

Temperatura de bobinamento 650CReduo a frio 80%

Temperatura de recozimento 780C

CTii

N

S

23

4,827

8

19

7,025

8

141,9

308

30

2,217

10

22

3,120

8

23

1,621

11

243,5

27

8

(ppm)

(10-2

%)(ppm)

(10-3 %)

2,2 -

2,0 -

1,8 -

1,6-0,01 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

R m

d

io

Tiexcesso = Titotal (4C + 3,42N) (%)

FIGURA 3.19 - Efeito da temperatura de bobinamento em Rm do IF-Ti [30]

Com a diminuio da Tb, diminui-se o tamanho de gro laminado a quente, o que favorece a

formao de textura adequada nas etapas subseqentes da laminao a frio. Entretanto, a

diminuio da Tb proporciona duas condies: a formao de precipitados finos e a

diminuio da remoo de C em soluo slida atravs do crescimento dos precipitados,

p

Dissertacao Antonio Fabiano de Oliveira

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