Análise da estampabilidade de aços avançados de elevada resistência através de caracterização microestrutural por difração de elétrons retroespalhados e nanoindentação

Abstract

Resumo: Nas últimas décadas a indústria automotiva tem como desafios a melhoria da eficiência energética, a redução da emissão de poluentes, o aumento da segurança dos ocupantes e a redução dos custos de produção. Com o intuito de resolver estes desafios, se faz necessário reduzir o peso das carrocerias dos veículos. Desta maneira, a indústria siderúrgica tem desenvolvido ligas metálicas mais eficientes. Na busca de aliar redução de peso veicular com melhoria da performance às deformações em caso de impacto, uma nova família de aços avançados de elevada resistência se faz presente, os AHSS (Advanced High Strenght Steels). Entretanto, esta família de aços tem conformabilidade inferior e maior retorno elástico em comparação aos aços convencionais. As propriedades mecânicas dos AHSS sofrem algumas alterações como o aumento da resistência mecânica e consequentemente a redução do alongamento total, por isso tem impacto em sua estampabilidade. No entanto, o emprego de microestruturas adequadas permite minimizar a perda de ductilidade sob maiores níveis de resistência mecânica. Um dos principais fatores que determinam a forma final de um produto estampado é o efeito do retorno elástico. Se este não for controlado de forma adequada, afetará diretamente na precisão do produto e na sua qualidade. Além do retorno elástico, existe um outro fenômeno que ocorre em determinadas regiões no sistema chapa – punção – matriz, que é conhecido como efeito Bauschinger. Tal efeito se faz presente através da redução da tensão de escoamento à tração quando o material é descarregado e recarregado à compressão no regime plástico e aplicada uma tração na mesma direção. Com estes processos de dobra, desdobra e redobra do material, o aparecimento do efeito Bauschinger, além do encruamento é esperado e não pode ser desprezado. Este trabalho tem como proposta, estudar a estampabilidade em chapas de aço DP600 conformadas à frio, na região do raio da matriz, utilizando o ensaio Nakazima modificado, seguida da medição de nanodureza e caracterização do material, por difração de elétrons retroespalhados (EBSD). As avaliações de dureza foram consistentes na região do raio da matriz e evidenciaram influências do encruamento e de tal fenômeno

Abstract: In recent decades, the automotive industry has faced the challenges of improving energy efficiency, reducing pollutant emissions, increasing occupant safety and reducing production costs. In order to solve these challenges, it is necessary to reduce the weight of vehicle bodies. In this way, the steel industry has developed more efficient metal alloys. In order to combine vehicle mass reduction with improved performance to deformations in case of impact, a new family of advanced steels is present, the AHSS (Advanced High Strength Steels). However, this family of steels has lower formability and greater springback compared to conventional steels. The mechanical properties of AHSS suffers some changes, such as the increase in mechanical strength and, consequently, the reduction of total elongation, impacting its stampability. However, the use of suitable microstructures allows minimizing the loss of ductility under higher levels of mechanical strength. One of the main factors that determine the final shape of a formed product is the springback effect. If it is not properly controlled, it will directly affect the accuracy of the product and its quality. In addition to springback, there is another phenomenon that occurs in certain regions of the sheet-punch-die system, which is known as the Bauschinger effect. This effect is present through the reduction of the yield tensile stress when the material is unloaded and reloaded to compression in the plastic region and a tension is applied in the same direction. With these processes of bending, unbending and rebending on the material, the appearance of the Bauschinger effect in sheets is expected and cannot be neglected. This work aims to study the stampability cold-formed DP600 steel sheets, in the region of the matrix shoulder, through the modified Nakazima test, followed by nanohardness evaluation and characterization of the material, through the electron backscattering diffraction (EBSD). The hardness evaluations were consistent in matrix radius and demonstrated the hardening influence and such phenomenon