Efeito dos parâmetros de recozimento na produção de um aço 22MnB5 revestido ao Al-Si destinado a estampagem a quente

Abstract

A implementação de novas normas e regulamentos relacionados à segurança e a emissão de poluentes em veículos automotivos tem impulsionado o desenvolvimento de novas categorias de aços destinadas à carroceria veicular, denominada de Body-in-White, que representam cerca de 30 a 35% do peso veicular. Os aços de elevada resistência mecânica (Advanced High Srtrenght Steel - AHSS) foram desenvolvidos ao longo do tempo visando oferecer aos fabricantes de veículos automotores soluções quanto os requisitos de segurança e redução de peso e ao mesmo tempo oferecer soluções de baixo custo. Os aços AHSS possuem uma combinação de composição química e parâmetros de processo que possibilitam obter propriedades mecânicas e microestruturas resultando em um excelente desempenho junto à segurança veicular. O desenvolvimento e a otimização de processos de fabricação, em muitos casos, foram fatores chaves para alavancar o desenvolvimento destes aços. O uso de aços com adições de boro que são submetidos à têmpera durante o processo de conformação requer conhecimento tanto dos parâmetros de fabricação (composição química) quanto dos processos durante estampagem. Pois são estes parâmetros que irão determinar as propriedades mecânicas e microestruturas da peça final a ser empregada em um veículo. Com o desenvolvimento dos aços para processamento a quente, foram desenvolvidos revestimentos metálicos capazes de suportar as temperaturas e deformações durante o processo de estampagem a quente. Durante o processo de fabricação dos aços destinados ao processo de estampagem a quente alguns pontos de controle tornam-se extremamente necessários. Pontos estes que se distribuem ao longo da cadeia produtiva que vão desde o controle da composição química, seja pelos elementos responsáveis pela temperabilidade (C, Mn, B, etc.) quanto aos processos de laminação e posteriormente recozimento e galvanização. Para a produção de aços destinados a estampagem a quente na linha de galvanização 2 da ArcelorMittal Vega foram necessárias adaptação em várias etapas de produção. Sendo as principais modificações relacionadas ao processo final de recozimento. Para ser mais preciso, as modificações principais consistiram na construção de um novo pote de revestimento contendo alumínio silício (Al-Si) e na adaptação e potencialização dos resfriadores após a aplicação do revestimento. Sendo esta segunda adaptação a base deste trabalho. No presente trabalho, foi realizado um estudo sobre o efeito dos parâmetros de processo de um recozimento contínuo e aplicação de revestimento metálico por imersão a quente, nas características mecânicas e microestruturais do aço 22MnB5 destinado ao processo de estampagem a quente. Bem como a influência dos parâmetros de processo nas propriedades mecânicas e químicas do revestimento Al-Si empregado neste aço. Os materiais de teste foram submetidos a simulações por dilatometria com resfriamento rápido por injeção de hélio. Os resultados obtidos por simulação foram comparados aos resultados obtidos em processamento industrial, sendo avaliados por meio de ensaios de microdureza e análises metalográficas. Detalhes microestruturais relacionados à formação de fases presentes no revestimento metálico Al-Si também foram analisados neste trabalho.<br>

Abstract : The implementation of new standards and regulations related to safety and emission of pollutants in automotive vehicles has led to the development of new categories of vehicle body steels, called Body-in-White, which represent about 30 to 35% of the weight vehicle. Advanced High Srtrenght Steel (AHSS) steels have been developed over time to provide automotive manufacturers with solutions for safety and weight reduction requirements while offering low cost solutions. AHSS steels have a combination of chemical composition and process parameters that allow mechanical and microstructural properties to be obtained, resulting in excellent performance with vehicle safety. The development and optimization of manufacturing processes, in many cases, were key factors to leverage the development of these steels. The use of steels with additions of boron which are subjected to quenching during the forming process requires knowledge of both the manufacturing parameters (chemical composition) and the processes during stamping. For these parameters will determine the mechanical properties and microstructure of the final part to be employed in a vehicle. With the development of steels for hot processing, metal coatings capable of withstanding temperatures and deformations were developed during the hot stamping process. During the process of manufacturing the steels for the hot stamping process some control points become extremely necessary. These points are distributed throughout the production chain, ranging from the control of the chemical composition, either by the elements responsible for temperability (C, Mn, B, etc.), as well as to the rolling and subsequent annealing and galvanizing processes. For the production of steels for hot stamping on ArcelorMittal Vega galvanizing line 2, adaptation was required in several stages of production. The main modifications are related to the final annealing process. To be more precise, the main modifications consisted in the construction of a new coating pot containing silicon aluminum (Al-Si) and in the adaptation and potentialization of the chillers after coating application. This second adaptation is the basis of this work. In the present work, a study was carried out on the effect of the process parameters of a continuous annealing and application of metal coating by hot immersion in the mechanical and microstructural characteristics of 22MnB5 steel for the hot stamping process. As well as the influence of the process parameters on the mechanical and chemical properties of the Al-Si coating used in this steel. The test materials were submitted to simulations using a helium injection rapid cooling dilatometer. The results obtained by simulation were compared to the actual results obtained in industrial processing, being evaluated by means of microhardness tests and metallographic analyzes. Microstructural details related to the formation of phases present in the Al-Si metal coating were also analyzed in this work.