Universidade Estadual de Ponta Grossa/Departamento de Engenharia de Materiais/Ponta Grossa, PR. Engenharias, Engenharia de Materiais e Metalúrgica

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1 ESTUDO DA CARACTERÍSTICA MORFOLÓGICA DO AÇO API 5L X-70 PROCESSADO POR LAMINAÇÃO CONTROLADA Igor Fabian de Goes Lopes (outros/uepg), André Luís Moreira de Carvalho (Orientador), Universidade Estadual de Ponta Grossa/Departamento de Engenharia de Materiais/Ponta Grossa, PR. Engenharias, Engenharia de Materiais e Metalúrgica Palavras-chave: aços microligados, laminação controlada, recozimento Resumo: Os aços da série API 5L X70 são aços microligados projetados para sofrer refino de grão durante tratamento termomecânico no processo de laminação controlada. O objetivo deste trabalho é analisar as diferenças entre as morfologias de uma chapa de aço API 5L X70 laminada e após passar por tratamento de recozimento, através de metalografia e microscopia ótica. As análises realizadas até o momento revelaram que aparentemente a microestrutura da chapa laminada não sofre transformações tão relevantes, porém, outras técnicas poderão esclarecer melhor os fenômenos envolvidos. Introdução Aços da série API 5L X70 são aços laminados desenvolvidos especialmente para a construção de tubulações de gasodutos. Apresentam como principais características a resistência mecânica superior aos aços carbono comum e a boa soldabilidade, o que garante redução da espessura da chapa e consequentemente a redução do peso do componente estrutural. As propriedades mecânicas desses aços dependem das transformações microestruturais decorrentes do processo de laminação controlada a que a chapa é submetida. O processamento termomecânico por laminação controlada tem-se apresentado como a alternativa mais adequada para a produção de chapas de aços microligados. Estes materiais exibem boas propriedades de resistência mecânica e tenacidade, mesmo com baixos teores de elementos de liga em sua composição química. Na laminação controlada o aumento da resistência mecânica do material é conseguido muito mais pelo refino da microestrutura (ou pela obtenção de microestruturas duplex de ferrita-martensita, ou ferrita de morfologia não-poligonal), do que pelo endurecimento do material devido à adição de elementos de liga formadores de precipitados. Por causa disso, o resultado final é um material com teores reduzidos de elementos de liga

2 (baixo carbono equivalente), resultando em um aço com boa soldabilidade e baixo custo. O presente trabalho investiga a caracterização microestrutural do aço API 5L X70 nas condições laminada e recozida, na direção longitudinal de laminação de uma chapa de 16 mm de espessura. Materiais e métodos Todas as amostras foram retiradas de uma chapa laminada de aço API 5L X70 de 16mm de espessura, fornecido pela Usiminas. Uma tira da mesma chapa passou por tratamento de recozimento durante 1h a 850ºC, resfriada ao forno. Foram retiradas amostras para metalografia da chapa laminada e da chapa recozida. O ataque químico foi feito com reagente nital 2% e as micrografias foram obtidas em microscópio ótico. Foram retiradas 3 amostras para confecção dos corpos de prova para ensaio de tração, no sentido longitudinal (L) à laminação. Os corpos de prova para os ensaios de tração foram usinados obedecendo às especificações das normas ASTM E8M. Os ensaios de tração dos corpos de prova retirados na direção longitudinal (L) foram realizados em máquina de ensaios mecânicos Shimadzu 300 kn. Resultados e Discussão (a) (b) (c) Figura 1 - Micrografias da amostra da chapa de aço API 5L X70 laminada (coluna da esquerda) e após tratamento de recozimento por 1h a 850 C (coluna da direita). Aumentos de (a) 100x, (b) 500x e (c) 1000x respectivamente, todas referentes à direção longitudinal de laminação. Ataque com nital.

3 A figura 1 mostra as amostras laminadas na coluna de esquerda e as amostras recozidas na coluna da direita. Nas micrografias da chapa laminada observou-se uma morfologia caracterizada predominantemente por grãos de ferrita, com regiões de perlita, alongados numa mesma direção devido às deformações impostas pelo processo de laminação. Nas micrografias da condição recozida observa-se que os grãos assumem formato aproximadamente equiaxal e as regiões de perlita permanecem pouco distribuídas. A figura 2 mostra as curvas tensão x deformação obtida nos ensaios de tração das amostras L1, L2 e L3. Em seguida, na tabela 1, estão os dados obtidos das mesmas curvas. Os ensaios de tração realizados até o momento apresentaram resultados condizentes com a literatura relacionada ao material, com limite de resistência à tração médio de 673 MPa e limite de escoamento médio de 510 MPa na direção longitudinal (L). Figura 2 Curvas tensão x deformação de engenharia do aço API 5L X70, amostras L1, L2 e L3, direção longitudinal. Tabela 1 Dados experimentais dos ensaios de tração das amostras na direção longitudinal (L) Amostra L1 L2 L3 Média Tensão limite de escoamento (MPa) Tensão máxima (MPa) Módulo Elástico (GPa) 674, ,3 673,3 187,2 204,5 180,7 190,8

4 Conclusões Até o momento conclui-se que o material encontra-se dentro das especificações da literatura referente aos aços dessa classe. Nas amostras recozidas observa-se que os grãos assumiram um formato mais próximo do equiaxial, o que sugere migração dos contornos de alto ângulo. Apesar disso, aparentemente a quantidade de grãos não foi modificada significativamente, o que sugere que a chapa deformada pelo processo de laminação controlada não apresenta muitos sítios para nucleação de recristalização, provavelmente devido à deformação a quente associada aos processos de recuperação. Nos ensaios de tração constatou-se que as propriedades mecânicas também estão dentro do esperado, com o material apresentando comportamento de fratura dúctil, tensão limite de escoamento de 510 MPa e módulo elástico de 190,8 GPa. Agradecimentos SENAI/Ponta Grossa - PR Departamento de Engenharia de Materiais UEPG Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá FEG-UNESP Colegas do grupo de pesquisa de Fadiga, Mecânica da Fratura e Integridade Estrutural. Referências GUIMARÃES, Valdir A. Influência da Taxa de Resfriamento nas Propriedades Mecânicas e no Micromecanismo de Fratura de um Aço Microligado com Nióbio e Titânio. Tese de doutorado. Universidade Estadual de Campinas, Properties an selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys. (ASM Metals Handbook, vol. 1), 10ª edição Metallography and Microstructures. (ASM Metals Handbook, vol. 9), 9ª edição MEYERS, Marc André, CHAWLA, Krishan Kumar. Mechanical Behavior of Materials.1999 editora Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey.

5 GLADMAN, T. The Physical Metallurgy of Microalloyed Steels. The Institute of Materials, Londres, Inglaterra. TSCHIPTSCHIN, André P. e outros. Textura e Relações de Orientação deformação plástica, recristalização e crescimento de grão. 2ª edição. EPUSP IPEN IPT São Paulo-SP.