Optimization of the mechanical properties of low-carbon steels by formation of a multiphase microstructure

In this work five methods of heat treatments are investigated in order to obtained convenient volume fractions of ferrite, bainite, martensite and retained austenite, starting with a low carbon steel and seeking the distinction of the phases, through optical microscopy. Specific chemical etching is improved. The results in tensile and fatigue tests were accomplished and the results were related with the microstructural parameters. The results show that the mechanical properties are closely related with the phases, grains size and the phases morphology. Copyright © 2001 Society of Automotive Engineers, Inc.

Otimização das propriedades mecânicas por meio de modificações microestruturais em aços de baixo carbono

This paper discusses the formation of microstructures with different volume fractions, as an outcome of a specific heat treatment, with the following phases: ferrite, martensite, bainite and retained austenite. For the microstructure characterization it is developed a chemical etching that allows to distinguish the phases by optical microscopy. The evaluation of the mechanical properties is done based on the results of tensile and fatigue tests. The experimental results show that appropriate heat treatments can contribute to a significant improvement in the mechanical properties of the steel. In this process it is essential to control the fraction volume, morphology of the phases, and grain size.

Microstructural effects on fatigue crack growth behavior of a microalloyed steel

Thermal transformations on microalloyed steels can produce multiphase microstructures with different amounts of ferrite, martensite, bainite and retained austenite. These different phases, with distinct morphologies, are determinant of the mechanical behavior of the steel and can, for instance, affect the crack path or promote crack shielding, thus resulting in changes on its propagation rate under cyclic loading. The aim of the present work is to evaluate the effects of microstructure on the tensile strength and fatigue crack growth (FCG) behaviour of a 0.08%C-1,5%Mn (wt. pct.) microalloyed steel, recently developed by a Brazilian steel maker under the designation of RD480. This steel is being considered as a promising alternative to replace low carbon steel in wheel components for the automotive industry. Various microstructural conditions were obtained by means of heat treatments followed by water quench, in which the material samples were kept at the temperatures of 800, 950 and 1200 °C. In order to describe the FCG behavior, two models were tested: the conventional Paris equation and a new exponential equation developed for materials showing non-linear FCG behavior. The results allowed correlating the tensile properties and crack growth resistance to the microstructural features. It is also shown that the Region II FCG curves of the dual and multiphase microstructural conditions present crack growth transitions that are better modeled by dividing them in two parts. The fracture surfaces of the fatigued samples were observed via scanning electron microscopy in order to reveal the fracture mechanisms presented by the various material conditions. © 2010 Published by Elsevier Ltd.

Caracterização metalográfica de um aço de fases complexas (CP)

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Caracterização microestrutural de um aço baixo carbono e baixos teores de elementos de ligas com estrutura contento ferrita acicular

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Metodologia para caracterização metalográfica de um aço TRIP por microscopia óptica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização microestrutural de um aço médio carbono e baixa liga (com estrutura bainítica/martensítica) via microscopia óptica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da influência da microestrutura no comportamento mecânico de juntas soldadas de um aço estrutural

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeitos dos tratamentos térmicos de normalização, resfriamento rápido e alívio de tensões no aço ASTM A-516 grau 70, utilizado na fabricação de vasos de pressão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeitos das microestruturas bainíticas e multifásicas nas propriedades mecânicas de um aço AISI 4340

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização mecânica e análise microestrutural com a utilização da técnica de tríplice ataque do aço multifásico AISI 4350

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Estudo da transformação da austenita retida em martensita induzida por deformação plástica em aços multifásicos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

MICROSTRUCTURAL CHARACTERIZATION OF DUAL AND MULTIPHASE STEELS APPLIED TO AUTOMOTIVE INDUSTRY

TRIP (Transformation Induced Plasticity) and DP (Dual-Phase) steels are written in a new series of steels which present excellent mechanical properties. As for microstructure aspect, TRIP steels consist on a ferrite matrix with a second phase dispersion of other constituents, such as bainite, martensite and retained austenite, while dual-phase steels consist on martensite dispersion in a ferrite matrix. In order to identify the different microconstituents present in these materials, microstructure characterization techniques by optical microscopy (using different etchants: LePera, Heat-Tinting and Nital) and scanning electron microscopy were carried out. This being so, microstructures were correlated with mechanical properties of materials, determined by means of tensile tests. It is concluded that steels assisted by TRIP effect have a strength and elongation relation higher than the dual-phase one. With microstructure characterization, it was observed phases present in these materials microstructure.

MICROSTRUCTURAL CHARACTERIZATION OF CP STEEL USED IN AUTOMOTIVE INDUSTRY

This study aims to characterize the microstructure of the complex phase steel (CP). Using the conventional and colored metallographic analysis with 3% Nital etchant, sodium metabisulfite 10% and LePera. Techniques were applied in this work of optical microscopy, using, besides the lighting in bright field, dark field illumination of the reverse contrast in bright field illumination, the method of polarized light, which generates colorful contrast, providing a complementary identification phases present in the microstructure, and the system by differential interference contrast (DIC). The results obtained by metallography CP indicates that the steel has a microstructure composed of ferrite, retained austenite, bainite and martensite and precipitates arranged in a refined and complex morphology. Besides bright field illumination others' optical microscopy's techniques such as dark field illumination were applied.

Determinação da temperatura de referência T0 da curva mestre na região de transição dúctil-frágil de aços ARBL

Materiais estruturais utilizados no projeto de equipamentos e instalações industriais podem apresentar mudança de seu comportamento à fratura quando se varia a temperatura. Este tipo de comportamento caracteriza-se pela existência de uma curva de transição, onde 3 regiões ficam bem definidas: os patamares inferior e superior e a região de transição. Na região de transição, os resultados experimentais apresentam alto espalhamento e são bastante dependentes da geometria ensaiada. Para solucionar este problema, foi desenvolvido um modelo analítico experimental, que resultou na edição da norma ASTM E1921-97. O trabalho inclui um estudo da influência de diversas rotas de tratamentos térmicos aplicadas em um aço 4130 utilizado pela indústria aeronáutica, um aço de qualidade API utilizado pela indústria petrolífera e um aço da classe A516 atualmente utilizado pela indústria nacional de vasos de pressão, na microestrutura, propriedades mecânicas de tração e tenacidade à fratura. Os resultados mostraram que o aço 4130 A450, apresentou a melhor correlação entre resistência e tenacidade entre as microestruturas pesquisadas. Este comportamento deve estar associado a rota de tratamento térmico aplicada a esta condição. O tratamento de austêmpera possibilita a formação de bainita que, tradicionalmente é conhecida por apresentar elevados valores de tenacidade. O método proposto pela ASTM pode ser considerado viável para as diversas microestruturas pesquisadas ampliando a aplicação da metodologia que recomenda o ensaio apenas para aços ferríticos. No entanto, a metodologia da Curva Mestra em materiais tratados termicamente deve ser conduzida de forma a se estabelecer parâmetros que considerem as modificações microestruturais sofridas pelo material.