Efeito do ponto de orvalho no ciclo de recozimento contínuo sobre a oxidação seletiva dos elementos de liga de um aço TRIP780

Abstract

Os aços TRIP são comumente utilizados na indústria automotiva devido as suas características de aliar alta resistência mecânica a um bom desempenho na estampagem. Esses aços, quando utilizados nas carrocerias de automóveis são galvanizados para evitar a corrosão que pode ocorrer em serviço. Com isso, a condição superficial (limpeza e estado de oxidação) dos aços TRIP, após o processo de recozimento contínuo é de grande importância para a qualidade final dos revestimentos obtidos na galvanização a quente. A presença de óxidos na superfície do material afeta as reações que acontecem na interface revestimento/substrato e na molhabilidade do zinco na superfície do aço. Portanto, prejudica a formação da camada intermetálica (Fe2Al5Znx), que é um produto da reação entre o substrato (aço) e o revestimento metálico, e atua na ancoragem do revestimento. A má formação da camada intermetálica gera diversos defeitos de aderência do revestimento, afetando a aplicação do produto, devido ao desplacamento do revestimento durante os processos subsequentes de estampagem. Dessa forma, emprega-se uma atmosfera protetora nos fornos de recozimento contínuo, antes do processo de galvanização, com o intuito de reduzir a formação de óxidos na superfície do aço. Apesar desta atmosfera protetora, ainda é possível a ocorrência de oxidação seletiva na superfície do aço durante o recozimento contínuo. Sendo que o ponto de orvalho, desta atmosfera, é um dos fatores mais relevantes para atenuar essa ocorrência. Assim, a presente dissertação de mestrado teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes pontos de orvalho (Dew Point) aplicados na seção de aquecimento em um ciclo de recozimento contínuo (realizada em laboratório) sobre a oxidação seletiva dos elementos de liga (Si, Al, Cr e Mn, principalmente), presentes no aço TRIP780 com alto teor de Al. As amostras obtidas nas simulações em laboratório foram caracterizadas através de avaliação de propriedades mecânicas e análises microestruturais (fases presentes no material), e de superfície por microscopia eletrônica de varredura (FEG), espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDS), espectroscopia de emissão óptica de descarga luminescente (GDOES), espectroscopia de fotoelétrons (AUGER) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS). Notou-se através das análises realizadas, que em todos os pontos de orvalho estudados houve a presença dos elementos Al, Mn e Si logo na superfície da amostra. Com evidências de quanto mais negativo o PO, maior a concentração dos elementos químicos na superfície do material. Em relação a subsuperfície, não se observou diferença de elementos químicos detectados, mas sim, mudança da morfologia e da profundidade dos óxidos formados devido a oxidação seletiva interna. A profundidade dos óxidos aumentou com a elevação do PO.

Abstract: TRIP steels are commonly used in the automotive industry due to their characteristics of combining high mechanical strength with good stamping performance. These steels, when used in car bodies, are galvanized to prevent corrosion that can occur in service. Thus, the surface condition (cleanliness and oxidation state) of TRIP steels after the continuous annealing process is of great importance for the final quality of the coatings obtained in hot dip galvanizing. The presence of oxides on the surface of the material affects the reactions that take place at the coating/substrate interface and the wettability of zinc on the steel surface. Therefore, it impairs the formation of the intermetallic layer (Fe2Al5Znx), which is a product of the reaction between the substrate (steel) and the metallic coating, and acts to anchor the coating. The poor formation of the intermetallic layer generates several defects in the adhesion of the coating, affecting the application of the product, due to the detachment of the coating during the subsequent stamping processes. Thus, a protective atmosphere is used in continuous annealing furnaces, before the galvanizing process, in order to reduce the formation of oxides on the steel surface. Despite this protective atmosphere, it is still possible for selective oxidation to occur on the steel surface during continuous annealing. The dew point of this atmosphere is one of the most relevant factors to mitigate this occurrence. Thus, the present master's dissertation aimed to evaluate the effect of different dew points applied in the heating section in a continuous annealing cycle (performed in the laboratory) on the selective oxidation of alloying elements (Si, Al, Cr and Mn, mainly), present in TRIP780 steel with high Al content. The samples obtained in the laboratory simulations were characterized through evaluation of mechanical properties and microstructural analysis (phases present in the material), and surface analysis by scanning electron microscopy (SEM and FEG), X-ray spectroscopy by energy dispersion (EDS), glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES), photoelectron spectroscopy (AUGER) and X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS). It was noticed through the performed analyses, that in all the dew points studied there was the presence of the elements Al, Mn and Si soon on the surface of the sample. With evidence that the more negative the dew point, the greater the concentration of chemical elements on the surface of the material. Regarding the subsurface, there was no difference in chemical elements detected, but a difference in morphology of internal selective oxidation and depth was noted, which increased with the increase in dew point.