Quenching and partitioning of a low alloy steel with bainitic prior microstructure

Os aços temperados e particionados têm despertado interesse no que se refere ao equílibro entre resistência e ductilidade, comumente representado pelo índice PSE (produto da resistência pelo alongamento). A estabilização da austenita retida em baixas temperaturas pode provocar o fenômeno da plasticidade induzida por transformação (efeito TRIP). Com o surgimento da têmpera e partição (T&P), diversas variações desse tratamento têm sido propostas. Dentre elas, o efeito da pré-microestrutura tem se mostrado muito importante na melhoria das propriedades mecânicas. Dessa forma, no presente trabalho foi proposto um processo inédito de têmpera e partição a partir de pré-microestruturas bainíticas. O intuito dessa abordagem foi verificar, a partir de diferentes proporções e morfologias bainíticas, os diferentes níveis de estabilização da austenita retida. Além disso, a obtenção de microestruturas multifásicas têm sido relatada na literatura com boas características mecânicas. A caracterização microestrutural foi feita por meio de microscopias ópticas e eletrônica de varredura, e ensaios de dureza, tração e impacto. Os resultados encontrados foram de encontro aos relatados na literatura, indicando que uma homogênea distribuição de finos carbonetos pode gerar melhores resultados do que a tão aclamada austenita retida. Foram encontrados valores de limite de resistência à tração de 1.081 MPa com alongamento total de 23%, gerando valores de PSE de 24.8 GPa % com resistência ao impacto de 62 J/cm². Os tratamentos térmicos realizados também mostraram-se mais eficazes que os tradicionais tratamentos de austêmpera e têmpera com revenimento para competir com os aços da nova geração.Quenched and partitioned (Q&P) steels have been of great interest to researchers due to its balance between strength and ductility, usually represented by the product of strength and elongation (PSE) index. Retained austenite, when stabilized at room temperature, can promote the transformation induced plasticity phenomenon (TRIP) effect. With the advent of quenching and partition heat treatment many variations to this process were made. Among them, the influence of prior microstructures has been shown to be very important in improving the mechanical properties. In this way, this research proposed a new processing route for the Q&P starting from a bainitic microstructure. The intention of this approach was to verify, by means of different bainite proportions, different levels of retained austenite stabilization. In addition, there have been positive results in obtaining of multiphase microstructures. Microstructural characterization was evaluated by both optical microscopy and scanning electron microscopy while mechanical properties were analyzed by hardness, tensile and impact tests. The results went against the finding of traditional literature by indicating that a homogeneous distribution of fine carbides may give better results than the acclaimed retained austenite. Tensile tests achieved 1,081 MPa with 23% of total elongation, resulting in an impressive PSE value of 24.8 GPa % and 62 J/cm² from impact testing. All the tested routes gave better results than either of the traditional processes (i.e., austempering or quenching and tempering)