Avaliação do mecanismo de transformação do revestimento galvanizado GA no aço 22MnB5 durante o processo de estampagem a quente
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Vicente Tadeu Lopes Buono
Dagoberto Brandão Santos
Aldo Henrique de Almeida Barbosa
Dagoberto Brandão Santos
Aldo Henrique de Almeida Barbosa
Resumo
O aço galvanizado a quente galvannealed (GA) vem sendo aplicado no processo de
estampagem a quente com sucesso e com perspectiva de aumento de consumo
nos próximos anos, principalmente pela boa qualidade superficial e elevada
resistência galvânica em relação a outros tipos de revestimento. Os principais
desafios para o seu processamento são o de garantir a integridade estrutural da
camada de revestimento, fazendo com que não haja perda de massa durante o
tratamento térmico, o de evitar o surgimento de trincas induzidas por metal líquido
(LME) durante o processo de conformação a quente e o de garantir a
homogeneidade microestrutural do aço nas peças estampadas.
Nesse estudo foi avaliado, em escala de laboratório, o efeito do tratamento térmico
durante a conformação a quente na transformação do revestimento GA e,
consequentemente, na sua qualidade superficial, integridade microestrutural e
formação de trincas, visando obter um produto isento de defeitos. Foi avaliada,
também, a influência da temperatura de tratamento térmico indutivo, realizado no
equipamento induction heater (IH), durante o ciclo de galvannealing na qualidade
superficial e integridades do revestimento e do substrato após o processo de
conformação, visando obter as melhores condições operacionais, tanto de
produção do revestimento, quanto de estampagem a quente, que minimizem a
ocorrência de defeitos na superfície do revestimento e trincas no substrato,
principalmente induzidas por LME.
Para a consecução desse estudo, amostras industriais foram processadas
utilizando uma mufla e uma prensa de estampagem a quente piloto, sendo em
seguida analisadas utilizando os recursos laboratoriais de microscopia eletrônica de
varredura com espectroscopia de dispersão de energia acoplada (MEV/EDS),
difração de raios X (DRX), espectometria de emissão óptica de descarga
luminescente (GDOES) e espectrometria de massa por plasma acoplado
indutivamente (ICP-OES).
Os resultados mostraram que os materiais com revestimento GA produzidos com
temperatura de IH com 585ºC e encharque máximo de 35 s, logo após o IH,
apresentaram boa qualidade superficial e sem a presença de trincas induzidas por
LME no substrato após estampagem a quente com os ciclos térmicos de austenitização com aportes de calor classificados como médio e elevado,
temperaturas finais de tratamento térmico de 910ºC e 930ºC, respectivamente.
Além disso, os resultados mostraram que para os materiais processados nessas
condições, as características do revestimento e substrato tornam-se constantes em
210 s de tratamento térmico, indicando condições para a melhoria de processo
desses materiais na indústria.
Abstract
Galvannealed steel (GA) has been successfully applied in the hot stamping process
and their consumption is expected to increase in the coming years, mainly due to
their excellent surface quality and galvanic resistance in relation to other types of
coating. The main challenge for the galvanized steels consumption increase is to
ensure the structural integrity of the coating layer containing Zn, without loss of Zn
mass and to avoid the appearance of cracks induced by liquid metal (LME) during
the hot forming process.
In this study, the effect of the austenitizing heat treatment and hot stamping on the
microstructure of the coating and its surface quality, microstructural integrity and
crack formation of the steel were assessed in laboratory scale in order to obtain a
product without defects. It was also evaluated the influence of the induction heater
(IH) temperature on the surface quality and integrity of the coating and substrate
after the forming process, in order to obtain the best operating conditions and to
minimize the occurrence of defects in the coating surface and cracks mainly induced
by LME.
In this study, industrial samples will be processed using a muffle and a hot stamping
press manufactured at Usiminas Research and Development Center (R&D). The
samples will be analyzed using laboratory resources as scanning electron
microscopy with coupled energy dispersive X-ray spectrometer (SEM / EDS), X-ray
diffraction (XRD), glow discharge optical emission spectrometry (GDOES) and
spectrometry of inductively coupled plasma (ICP-OES).
The results showed that GA steels produced with IH temperature with 585ºC and
isothermal soaking less than 35 s presented good surface quality, without LME
cracks in the substrate, after hot stamping with austenitizing treatment with medium
and high heat parameters and final process temperatures 910ºC and 930ºC.
Assunto
Engenharia metalúrgica, Metalurgia física, Aço galvanizado, Estampagem (Trabalhos em metal), Revestimento de metal
Palavras-chave
Aços 22MnB5, Estampagem a quente, Trincas no substrato, Trincas induzidas por metal líquido, Revestimento galvannealed