Influência do tempo de eletrogalvanização piloto na incorporação de hidrogênio e propriedades mecânicas de um aço TRIP da classe de resistência de 980 MPa
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Roberta de Oliveira Rocha
Augusta Cerceau Isaac Neta
Augusta Cerceau Isaac Neta
Resumo
A demanda pelo desenvolvimento de aços AHSS (Advanced High Strength Steels) tem crescido nos últimos anos devido ao aumento de sua utilização pela indústria automotiva. O uso desses aços permite uma redução de peso sem comprometimento da segurança e, por isso, eles se tornaram atrativos para aplicação em componentes estruturais dos veículos. Os aços TRIP (Transformation Induced Plasticity) pertencem à classe dos AHSS e possuem ótima combinação de resistência e ductilidade devido a sua microestrutura multiconstituída de ferrita, austenita retida, bainita e martensita. A suscetibilidade à fragilização por hidrogênio é uma questão que pode impedir a expansão da aplicação dos aços AHSS, pois, a presença de hidrogênio pode induzir a ocorrência de falhas de forma imprevisível. O hidrogênio pode ser incorporado ao aço durante sua fabricação e utilização. A eletrogalvanização é uma etapa onde o aço é revestido com uma camada de zinco com o objetivo de aumentar a resistência à corrosão, e pode ser destacada pela geração de hidrogênio. Neste trabalho foi avaliada a influência do tempo de eletrodeposição no processo de eletrogalvanização na incorporação de hidrogênio e nas propriedades mecânicas de tração de um aço TRIP da classe de resistência de 980 MPa utilizando uma eletrogalvanização piloto. Foram testadas três condições de tempo de eletrodeposição por face: 30, 60 e 90 s e os resultados de camada de revestimento, teor de hidrogênio, propriedades mecânicas em tração com baixa taxa de deformação (BTD) e fractografia foram avaliados. Verificou-se que quanto maior o tempo de eletrodeposição por face maior a massa da camada de Zn, corroborando com a relação diretamente proporcional apresentada na Lei de Faraday. A metodologia de carregamento de hidrogênio foi adequada para inserção de hidrogênio, sendo que, o aumento do tempo de eletrodeposição possibilitou a obtenção de diferentes níveis de hidrogênio. Para os tempos de eletrogalvanização por face de 30, 60 e 90 s não foram percebidas quedas expressivas nos valores de limite de escoamento e resistência, já o alongamento total apresentou uma queda considerável. As avaliações fractográficas permitiram inferir sobre o efeito do hidrogênio na alteração do modo de fratura dos corpos de prova hidrogenados. Para a condição sem hidrogênio observou-se uma fratura predominantemente dúctil, caracterizada por coalescência de vazios (dimples), e para as condições com hidrogênio verificou-se uma fratura mista, com regiões dúcteis, de quase clivagem e de clivagem.
Abstract
The demand for the development of AHSS (Advanced High Strength Steels) has grown in recent years due to the increase in its use by the automotive industry. The use of these steels allows a weight reduction without compromising safety and, therefore, they have become attractive for application in structural components of vehicles. The TRIP (Transformation Induced Plasticity) steels belong to the class of AHSS and have an optimal combination of strength and ductility due to its multiconstituted microstructure of ferrite, retained austenite, bainite, and martensite. Susceptibility to hydrogen embrittlement is a question that can prevent the expansion of the application of AHSS steels, as the presence of hydrogen can induce the occurrence of failures in an unpredictable way. Hydrogen can be incorporated into steel during its manufacture and use. Electrogalvanizing is a step where the steel is coated with a zinc layer to increase corrosion resistance and can be highlighted by hydrogen generation. In this work was evaluated the influence of electrodeposition time in the electrogalvanizing process on hydrogen incorporation and the tensile mechanical properties of a TRIP steel with a strength class of 980 MPa using a pilot electrogalvanizing. Three electrodeposition time conditions per face were tested: 30, 60 and 90 s and the results of coating layer, hydrogen content, tensile mechanical properties with slow strain rate test (SSRT) and fractography were evaluated. It was found that the longer the electrodeposition time per face, the greater the mass of the Zn layer, corroborating with the directly proportional relationship presented in Faraday’s Law. The hydrogen loading methodology was suitable for the insertion of hydrogen, and the increase in electrodeposition time made it possible to obtain different contents of hydrogen. For the electrogalvanization times per face of 30, 60 and 90 s, no significant drops in the values of yield and tensile strength were observed, while total elongation showed a considerable drop. The fractographic evaluations allowed inference about the effect of hydrogen on the fracture mode of the hydrogen-charged specimens. For the condition without hydrogen, a predominantly ductile fracture was observed, characterized by microvoid coalescence (dimples), whereas for the hydrogen-charged conditions, a mixed fracture was identified, with both ductile, quasi-cleavage and cleavage regions.
Assunto
Engenharia metalúrgica, Metalurgia física, Eletrogalvanização, Metais - Fragilização por hidrogênio
Palavras-chave
AHSS, TRIP, Fragilização por hidrogênio, Eletrogalvanização
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