The effect of cooling rate on the mechanical properties and fracture micromechanisms in a low carbon microalloyed niobium-titanium steel

Nos últimos anos os aços ao carbono comuns têm sido substituídos pelos aços microligados em diversos tipos de aplicações como em estruturas navais, tubulações e em diversos componentes utilizados pela indústria automobilística. Atualmente, grandes esforços tem sido direcionados no sentido de se obter aços com microestruturas que proporcionem melhores combinações de resistência mecânica e tenacidade. O presente trabalho têm por objetivos estudar a influência da taxa de resfriamento, a partir da austenitização completa a 920º C e a partir da região intercrítica em duas temperaturas (710 e 770º C), nas propriedades mecânicas, microestrutura e no micromecanismo de fratura, do aço API 5L X65 microligado ao nióbio e titânio. Além disso, verificou-se também a influência da austêmpera na microestrutura e no comportamento mecânico. As propriedades mecânicas analisadas foram limite de resistência à tração ('sigma' IND. t), limite de escoamento ('sigma' IND. e), alongamento (A), dureza (HV) e tenacidade à fratura (deslocamento de abertura da ponta da trinca ('sigma' IND. m). Com a variação da taxa de resfriamento em diferentes rotas de tratamentos térmicos foram obtidas diversas microestruturas para o aço estudado, sendo que em algumas situações foi possível a obtenção de melhores combinações de resistência e tenacidade à fratura. As amostras submetidas a diferentes taxas de resfriamento a partir da austenitização a 920º C apresentaram microestruturas constituídas de: ferrita-perlita-constituinte MA quando o resfriamento foi realizado a 7 º C/s; ferrita-bainita-constituinte MA quando o resfriamento foi realizado a 16 e 23 º C/s; e ferrita-martensita para o resfriamento a 50 º C/s. Quando o resfriamento foi aplicado a partir da região intercrítica as microestruturas foram constituídas de ferríta-perlita-constituinte MA para a taxa de 7 º C/s; ferrita-martensita-constituinte MA para a taxa de 16 e 23 º C/s; e ferrita-martensita para a taxa de 50º C/s ... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digitalIn the last years the plain low-carbon steels have been replaced by the microalloyed steels in several applications as ship structure, pipeline, and several other applications in the automobile industry. Nowadays, a lot of effort has been pointed out to obtain steels with microstructures to improve the relationship between strength and ITacture toughness. The purpose of this work is to study the effect of the cooling rate, from complete austenization at 920º C and from intercritical zone at two different temperatures (710 and 770º C), on the microstructure, mechanical properties, and fracture micromechanisms, for the API 5L X65 steel - a niobium-titanium microalloyed steel. It was analyzed also the effect of austempering on the microstructure and mechanical properties. The mechanical properties analyzed are yield strength (S IND. y), tensile strength (S IND. u), total elongation (El IND. t), hardness (HV), and fracture toughness (crack tip opening displacement ('sigma' IND. m). From changing the cooling rate, in different thermal treatment routes, several microstructures were obtained, some of them pointing out a better strength - fracture toughness relationship. The samples submitted to different cooling rates, from austenization at 920º C, showed the microstructure as follows: ferrite-perlite-MA constituent for the 7 º C/s cooling rate, ferrite-bainite-MA constituent for the 16 and 23 º C/s and ferrite-martensite for the 50 º C/s ... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertation