3º Relatório de EMT037P - Tipos de Aços Usados nas Indústrias Automobilísticas PDF

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Relatório sobre Os Tipos de Aços Usados nas Indústrias Automobilísticas. Disciplina de Ciência dos Materiais Experimental (EMT037P)...

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RESUMO Esse relatório apresenta um estudo sobre os principais aços utilizados na indústria automobilística. A partir disso, foram elaboradas pesquisas com o objetivo de obter um conhecimento mais aprofundado sobre estes materiais. Com isso, são expostas as propriedades mecânicas desses aços, assim como as composições químicas, microestruturas e suas aplicações no setor automobilístico.

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ABSTRACT This report presents a study on the main steels used in the automotive industry. Based on this, research has been carried out in order to obtain more indepth knowledge about these materials. With this, the mechanical properties of these steels are exposed, as well as the chemical compositions, microstructures and their applications in the automotive sector.

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LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Metas para a redução da taxa de emissão do CO2...................................

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Figura 2 - Relação entre peso do carro e consumo de combustível..........................

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Figura 3 - Microestrutura do Aço TRIP.......................................................................

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Figura 4 - Aços DP780 e TRIP780.............................................................................

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Figura 5 - Microestrutura do Aço DP..........................................................................

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Figura 6 - Microestrutura do Aço Martensítico............................................................

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LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Propriedades dos principais aços da indústria automobilística................. 12 Tabela 2 - Composição do Aço TRIP.........................................................................

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Tabela 3 - Composição do Aço DP............................................................................

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Tabela 4 - Composição do Aço MS............................................................................

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LISTA DE SIGLAS ARBL - Aços de Alta Resistência e Baixa Liga ASTM - American Society for Testing and Materials DP - Dual Phase MS - Martensíticos TRIP - Transformation Induced Plasticity TWIP - Twinning Induced Plasticity CP - Complex Phase

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LISTA DE SÍMBOLOS Cr - Cromo Ni - Níquel Cu - Cobre P - Fósforo C - Carbono Mn - Magnésio Si - Silício Al - Alumínio S - Enxofre N - Nitrogênio Ti - Titânio Mo - Molibdénio

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SUMÁRIO 1. Introdução...........................................................................................................

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2. Revisão da Literatura..........................................................................................

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2.1. Classificação dos Aços Utilizados nas Indústrias Automobilísticas.............

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2.1.1. Aços de Baixo Carbono.....................................................................

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2.1.2. Aços Inoxidáveis................................................................................

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2.1.3. Aços Patináveis.................................................................................

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2.2. Aços Transformation Induced Plasticity (TRIP)...........................................

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2.2.1. Microestrutura....................................................................................

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2.2.2. Propriedades......................................................................................

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2.2.3. Composição.......................................................................................

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2.2.4. Aplicações..........................................................................................

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2.3. Aços Dual Phase(DP)..................................................................................

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2.3.1.Microestrutura.....................................................................................

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2.3.2. Propriedades......................................................................................

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2.3.3. Composição.......................................................................................

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2.3.4. Aplicações..........................................................................................

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2.4. Aços Martensíticos.......................................................................................

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2.4.1.Microestrutura.....................................................................................

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2.4.2. Propriedades......................................................................................

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2.4.3. Composição.......................................................................................

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2.4.4. Aplicações..........................................................................................

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3. Referências.........................................................................................................

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1. INTRODUÇÃO Alguns anos após a Revolução Insdustrial, começaram a surgir os primeiros veículos movidos por maquina à vapor. No entando, estes veículos foram sendo menos utilizados devido à alguns problemas, como por exemplo, elevado peso, lentidão e altos índices de ruídos, o que acarretaria no desclocamento não eficiente dos veículos. Além disso, nesta época, os aços carbonos comuns eram predominantes no ramo automotivo. No entanto, a Crise do Petróleo em 1970 acabou por mudar o parâmetro para utilização desses aços na fabricação dos automóveis, uma vez que os países do Mundo preocupavam-se com a quantidade de gases emitidos na atmosfera, aumentando assim o aquecimento global. Com isso, metas foram demarcadas com o objetivo de reduzir a taxa de emissão de gases poluentes.

Figura 1 - Metas para a redução da taxa de emissão do CO2

Fonte: Crise do Petróleo em 1970

A partir disso, a indústria automobilística viu a necessidade de alterar as desvantagens presentes nos automóveis de antigamente. Com isso, a redução do peso dos veículos foi um foco dessas mudanças, o que levou a indústria dos automóveis a procurarem novos materiais que auxiliariam nesse objetivo.

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Figura 2 - Relação entre peso do carro e consumo de combustível

Fonte: Crise do Petróleo em 1970

Visto isso, a necessidade do desenvolvimento dos aços para essas indústrias cresceu de maneira rápida, uma vez que seriam materiais capazes de resolverem o problema do peso dos automóveis, além de influenciar no consumo do combustivel do carro, tornando-o mais econômico. Ademais, os aços foram muito importantes para a evolução da indústria automobilística, pois suas propriedades também eram capazes de garantir a segurança do automóvel, por meio da resistência mecânica. Dessa maneira, surgiram os aços ARBL, conehcidos como aços de alta resistênica e baixa liga. Estes aços foram responsáveis por mudar o patamar das indústiras automobilísticas, de maneira a dar mais leveza e maior rendimento ao veículo

2. REVISÃO DA LITERATURA

2.1. Classificação dos Aços Utilizados nas Indústrias Automobilísticas. Como visto anteriormente, os aços ARBL chegaram para mudar a indústria automobilística. E, com isso, é possível diferenciar os principais tipos de aços que são utilizados por essas indústrias:

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2.1.1. Aços de Baixo Carbono Os Aços de Baixo Carbono são compostos constituídos por uma quantidade máxima de C próximo de 0,3%. Este material é caracterizado por possuir baixa resistência mecânica e baixa dureza. Além disso, são compostos com alta ductilidade e tenacidade. Possuem uma vantagem quando comparados aos outros tipos de aços utilizados na indústria automobilística, uma vez que são matérias com uma produção em baixo custo. Ademais, outro ponto positivo na sua utilização é sua facilidade em ser usinado e soldado, o que constitui um material de fácil manuseio.

2.1.2. Aços Inoxidáveis Os Aços Inoxidáveis são materiais que possuem Cr e Ni em sua composição. Esses elementos são adicionados durante a produção do aço nos altos fornos. Além disso, este material possui alta resistência mecânica e à corrosão atmosférica. Ainda assim, os aços inoxidáveis são materiais que podem ser usados em altas temperaturas, uma vez que são capazes se suportarem essas condições.

2.1.3. Aços Patináveis Os Aços Patináveis são compostos que contém elementos adicionados em sua composição, como o Cu, Ni, P e Cr, que acabam por aumentar sua resistência a corrosão. Além disso, estes elementos são capazes de melhorar o limite de escoamento e de resistência à tração. A partir disso, estes materiais são conhecidos como aços de alta resistência e baixa liga (ARBL). No início, a corrosão ocorre de modo parecido com os aços carbonos comuns, mas depois de um certo período vai acabando. Um tipo deste material muito usado na indústria automobilística é o “COR TEN B” (ASTM A 588). A partir da análise destes conceitos, torna-se possível obter alguns dos principais que são utilizados nas indústrias automobilísticas. São eles: Dual Phase (DP), Martensíticos (MS), Transformation Induced Plasticity (TRIP), Twinning Induced Plasticity (TWIP), Complex Phase (CP).

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De maneira abrangente, estes aços possuem uma elevada resistência e uma boa ductilidade. A fim de obter um conhecimento melhor, a tabela a seguir busca apresentar um pouco das propriedades principais destes aços citados acima: Tabela 1 - Propriedades dos principais aços da indústria automobilística

Tipo de Aço

Propriedades Aços que conciliam as características de resistência e

Dual Phase

ductilidade. Possuem elevado coeficiente de encruamento e um alto limite de resistência à tração.

Martensíticos

TRIP

TWIP

Aços inoxidáveis que possuem um elevado limite de resistência à tração, boa soldabilidade e ductilidade. Aços com boa ductilidade, grande resistência contra impactos e alta resistência à fadiga. Aços com boa tenacidade, alta capacidade de estiramento e teor de encruamento. Aços que possuem boa capacidade de absorver

Complex Phase

energia, com alto teor de escoamento, alta resistência à fadiga e com boa soldabilidade. Fonte: Autoria própria

Com o objetivo de adquirir um conhecimento mais aprofundado sobre estes tipos de material, foram selecionados três tipos de aços para comentários mais específicos:

2.2. Aços Transformation Induced Plasticity (TRIP) 2.2.1. Microestrutura De maneira geral, os Aços TRIP são constituídos por cerca de 50% de Ferrita, o que constitui a maior parte de sua microestrutura. Além disso, também possui partes de Austenita Retida e Bainita. Na figura abaixo, é possível observar a presença destes três compostos, onde F é a Ferrita, B a Bainita e A a Austenita Retida

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Figura 3 - Microestrutura do Aço TRIP

Fonte: Microestrutura Aço TRIP

2.2.2. Propriedades Devido sua microestrutura, os aços TRIP são conhecidos por teres as características de alta resistência, alta absorção de energia e ótima comformabilidade.

2.2.3. Composição A composição dos Aços TRIP é formada por diversos tipos de elementos químicos, como é mostardo na tabela a seguir:

Tabela 2 - Composição Aço TRIP

Fonte: Composição Aço TRIP

2.2.4. Aplicações Visto sua propriedade de conformação a alta absorção de energia, a principal aplicação de um aço TRIP na indústria automobilística é na barra de segurandça da porta. Antes, o aço DP780 era utilizado nas portas, mas era um material que apresentava trincas durante a conformação. Por isso, passou-se a utilizar o aço TRIP780. 13

Figura 4 - Aços DP780 e TRIP780

Fonte: Aplicações do Aço TRIP

2.3. Aços Dual Phase (DP) 2.3.1. Microestrutura Este material é formado por Ferrita e Martensita, sendo seu valores de 85 a 85% e 15 a 20% respectivamente. Além disso, na figura a seguir, é possível diferenciar esses elementos na microestrutura, onde as regiões mais claras são as Ferritas e as partes mais escuras são a Martensitas. Figura 5 - Microestrutura do Aço DP

Fonte: Características Aço DP

2.3.2. Propriedades Devido a sua microestrutura, os aços Dual Phase possuem propriedades de boa resistência e conformabilidade. Além disso, pode notar-se que esta são duas propriedades antagônicas, ou seja, contrárias.

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2.3.3. Composição Na tabela seguinte, é possível analisar os elementos químicos que compõem os Aços DP. Quando comparado as componentes dos Aços TRIP, nota-se que p número de elementos químicos é inferior ao outro material.

Tabela 3 - Composição do Aço DP

Tipo de Aço DP

Elementos Químicos C

Si

Mn

Cr

Mo

0,1%

0,4%

1,4%

0,2%

0,1%

Fonte: Características Aço DP

2.3.4. Aplicações Uma vez possuindo as propriedades de boa resistência, os Aços Dual Phase são usados na indústria automobilística para a produção de peças estruturais e de segurança, além do objetivo de redução de peso. Com isso, a fim de melhorar a estrutura veicular, os Aços DP são usados como longarinas e em algumas partes da suspenção.

2.4. Aços Martensíticos (MS) 2.4.1. Microestrutura Os Aços Martensíticos possuem microestrutura formada em sua maior parte por martensita. Por meio da figura a seguir é possível confirmar essa análise, observando a predominância da martensita, parte clara:

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Figura 6 - Microestrutura do Aço Martensítico

Fonte: Características Aço MS

2.4.2. Propriedades Visto sua microstrutura, os Aços Martensíticos possuem alta resistência mecânica, sendo esta sua principal propriedade.

2.4.3. Composição Quando comparado aos demais átomos, os aços Martensíticos são os que possuem menos elementos químicos em sua composição. Isso esta indicado na tabela a seguir: Tabela 4 - Composição do Aço MS

Tipo de Aço MS

Elemento Químico C

Cr

Ni

Até 0,1%

12 a 18%

2 a 4%

Fonte: Características Aço MS

2.4.4. Aplicações Uma vez que possuem uma alta resistência mecânica, os Aços Martensíticos são utilizados para a sergurança dos automóveis. São usados nos para-choques e em barras laterais, que visam a redução contra impactos.

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3. REFERÊNCIAS 1) Tipos de Aço - https://www.galvaminas.com.br/blog/estruturas-metalicas-industriaautomobilistica 2) Uso do Aço no setor automobilístico - http://www.acoplano.com.br/blog/o-uso-doaco-no-setor-automobilistico 3) Principais tipos de aço - http://www.grupoacocearense.com.br/blog/vendermais/principais-tipos-de-aco 4) Aço de Baixo Carbono - https://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/612-aco-debaixo-carbono 5) Aços Patináveis - https://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudoler.php?codConteudo=201 6) Aços TRIP - https://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudoler.php?codConteudo=167 7) Aços DP - https://brasil.arcelormittal.com/produtossolucoes/exportacao/bobinas/acos-dual-phase 8) Evolução do automóvel - http://www.h2brasil.com/parte-1/cap-tulo-1-a-evolu-o-doautom-vel 9) Crise do Petróleo em 1970 - http://www.gorni.eng.br/Gorni_Keynote_Jul2014.pdf 10) Microestrutura Aço TRIP - http://www.demat.cefetmg.br/wpcontent/uploads/sites/25/2018/06/TCC_1%C2%BA_2016-Rafaela-Antunes-CostaAguiar-vers%C3%A3o-final.pdf 11) Composição Aço TRIP - https://www.scielo.br/pdf/si/v14n4/a02v14n4.pdf 12) Aplicações do Aço TRIP - https://abmproceedings.com.br/en/article/downloadpdf/acos-trip-caracteristicas-e-aplicacao 13) Características Aço DP - http://www.metallum.com.br/TTT2012/ANAIS/PDF/04010.pdf 14) Aplicações do Aço DP - https://usiminas.com/wpcontent/uploads/hotsites_portal_sap/CongressoDoAco/ 15) Características Aço MS - http://www.gorni.eng.br/Gorni_CCM_Dez2008.pdf 16) Aços Inoxidáveis - https://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudoler.php?codConteudo=206 17...