4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. Ensaios Isotérmicos de Carregamento Contínuo
4.2.1. Relação entre o Tamanho de Grão Médio e as
A partir dos resultados obtidos neste trabalho, foi possível estabelecer relações matemáticas entre o tamanho médio de grão recristalizado e as tensões crítica, de pico e de estado estacionário, e com o parâmetro de Zener-Hollomon.
A Figura 4.21 relaciona as tensões de pico com o tamanho de grão, representado pelo diâmetro médio de grão (dRX) para todas as condições de
deformação impostas aos ensaios deste trabalho. É importante observar que a tensão de pico é maior para menores tamanhos de grão, sendo possível se estabelecer uma relação matemática que relaciona
P e dRX:
P= (3038,14).d
RX-1,1934
PFigura 4.21: Variação da tensão de pico com diâmetro médio de grão (dRX).
Figura 4.22: Variação da tensão de estado estacionário com diâmetro médio de grão
A Figura 4.22 relaciona as tensões de estado estacionário com o diâmetro médio de grão (dRX) para todas as condições de deformação impostas aos ensaios
deste trabalho. É importante observar que a tensão de estado estacionário é maior para menores tamanhos de grão, sendo possível se estabelecer uma relação matemática que relaciona
SS e dRX:
SS= (1393,4).d
RX-1,076
A Figura 4.23 relaciona o diâmetro médio de grão (dRX) com o parâmetro Z
para todas as condições de deformação impostas aos ensaios deste trabalho. O tamanhos de grão é menor para maiores valores do parâmetro Z, sendo possível se estabelecer uma relação matemática que relaciona dRX e Z:
d
RX= (739,15) . Z
-0,1Figura 4.23: Variação do Diâmetro Médio de Grão com o Parâmetro Z.
d
RX= (739,15) . Z
-0,11
É importante notar que o ajuste linear para estabelecer a relação entre o diâmetro médio de grão (dRX) com o parâmetro Z na Figura 4.23 apresenta um desvio
considerável, de forma que um melhor ajuste dos pontos pode ser obtido em duas retas distintas (retas tracejadas 1 e 2 na Figura 4.23), o que sugere a possibilidade da existência de dois mecanismos diferentes de recristalização operando.
Os pontos ajustados pela reta tracejada número 2, reúne os pontos do gráfico com menores diâmetros médios de grão (dRX) e todos seus pontos são oriundos dos
ensaios realizados à 1000ºC (0,01 / 0,1 / 1,0 / 20,0 s-1, nesta ordem decrescente de diâmetro médio de grão). A constatação do necklacing para elevadas taxas de deformação neste material pode ser uma explicação, onde o mecanismo muda de recristalização convencional para necklacing em determinadas condições de taxa de deformação e/ou temperatura. No caso da liga SAE HEV8, para as condições de deformações impostas, existe uma temperatura entre 1100 e 1000ºC abaixo da qual o mecanismo de recristalização por necklacing ocorre. Assim, pode-se concluir que em todos os ensaios realizados à 1000ºC o mecanismo de recristalização operante foi o necklacing, ocorrendo de forma completa para as taxas de deformação 0,01s-1, 0,1s-1 e 1,0s-1 e parcialmente para a taxa 20s-1.
Essa conclusão gera a necessidade de um estudo futuro a este trabalho para investigação dos diferentes mecanismos de recristalização operantes para as diferentes condições de deformação do material.
4.3. Simulação Física do Processo de Laminação
A Figura 4.24 apresenta o resultado do ensaio de torção a quente com carregamentos múltiplos seqüenciais aplicado na liga SAE HEV8 para simulação do processo de laminação a quente. Aqui foi simulada a sequencia de passes descrita na Tabela 3.2. Uma conclusão direta que pode ser extraída dessa curvas é a comprovação de que ocorre o amaciamento entre passes durante toda a seqüência de passes de laminação do material. Valores relativamente elevados de tensões são atingidos nos ensaios desta simulação, o que é coerente com as elevadas cargas de laminação registradas para a liga SAE HEV8 durante processamento industrial.
Figura 4.24: Simulação da laminação da liga SAE HEV8 por ensaio de torção.
Durante os primeiros passes, a deformação é geralmente alta suficiente para iniciar a recristalização dinâmica (DRX), o que pode ser evidenciado pela forma das curvas. Nos últimos passes as taxas de deformação são muito elevadas, de modo que predomina o encruamento durante a deformação e a recristalização ocorre apenas no tempo entre passes. No controle microestrutural, o conhecimento dos fenômenos metalúrgicos de recuperação, recristalização e possíveis transformações de fase são fundamentais.
Devido à baixa energia de falha de empilhamento atribuída à liga SAE HEV8, pode-se afirmar que há recristalização entre todos os passes da laminação. Esse resultado já é suficiente para motivar um estudo mais profundo da cinética de amaciamento da liga por recristalização, o que será conduzido no futuro com ensaios de duplo carregamento e interrupção da simulação em vários estágios do ensaio, realizando-se um resfriamento forçado imediatamente após cada carregamento ou “passe” para avaliação metalográfica dos corpos de prova.
Como observa-se nas curvas do ensaio de carregamentos múltiplos que a tensão não retorna ao valor inicial do primeiro passe, apesar de exibir um amaciamento significativo, podemos concluir que a recristalização não se processa completamente entre os passes até o sétimo carregamento. Entretanto, entre os últimos passes, nota-se que os valores iniciais de tensão são equivalentes ao valor inicial do primeiro passe, permitindo a conclusão que devido ao grande acúmulo de
90 110 130 150 170 190 210 230 250 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Deformação Te ns ã o ( M P a ) P1 Passes (P) P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10
energia na forma de defeitos cristalinos pela aplicação de elevadas taxas de deformação e baixas temperaturas a partir do sétimo passe, a recristalização ocorre de forma completa.
Outra conclusão importante é o fato de ocorrer um maior encruamento nos passes de número 5 e 9, que pode ser explicado pelo maior tempo entre passes aplicado após os passes imediatamente anteriores a estes, gerando maior redução de temperatura, juntamente com a aplicação de grandes deformações após recristalização incompleta no tempo entre passes. Esta constatação está de acordo com o fato de que durante a laminação industrial da liga são registrados maiores forças (torque para acionamento dos cilindros de laminação) para os passes de número cinco e nove do plano de laminação. O maior tempo de “espera” antes dos passes de número cinco e nove se deve à existência de uma “tesoura de pontas” entre as cadeiras de laminação quatro e cinco, e outra tesoura entre as cadeiras oito e nove no laminador utilizado neste estudo, aumentando a distância e o tempo entre as etapas deformação.
A partir do quinto carregamento, pode-se notar claramente a influência do aumento de taxa e queda da temperatura de deformação no encruamento da liga, observando o aumento abrupto no nível de tensões exigido para a deformação do material e no formato das curvas. Provavelmente, a deformação crítica para início da recristalização dinâmica não foi alcançada nos passes após quinto carregamento, de forma que é observado um aumento da tensão contínuo com o progresso da deformação, e o amaciamento se dá apenas no tempo entre passes. Os dois últimos carregamentos mostram claramente os fenômenos de encruamento e recristalização estática (SRX) entre os passes 9 e 10, como mostrado na Figura 4.24.
Como mencionado anteriormente, podemos relacionar as medidas de torque para acionamento dos cilindros de laminação de cada cadeira durante o processo de laminação industrial da liga SAE HEV8 (medidos pelo software centralizador de dados de processo, o qual obtém dados do sistema de instrumentação do equipamento) com as tensões de pico medidas nos carregamentos respectivos dos ensaios da simulação física. A Figura 4.25 apresenta esses valores mencionados acima, relacionando as tensões de pico (
P) aos valores do torque máximo atingido paraacionamento dos cilindros de laminação de cada cadeira durante o processo de laminação industrial da liga SAE HEV8 (TqActMAX) e à área da superfície transversal
da barra na zona de deformação (ADZ).
Figura 4.25: Relação entre as tensões de pico (
P) e os valores do torque máximoatingido para acionamento dos cilindros de laminação de cada cadeira durante o processo de laminação industrial da liga SAE HEV8 (TqActMAX)
e à área da superfície transversal da barra na zona de deformação (ADZ).
Observa-se que
P e TqActMAX são diretamente proporcionais, sendo possívelse estabelecer uma relação matemática logarítimica entre essa grandezas:
Ln
P) = (- 0,2577).TqAct
MAX+ (6,8364)
É muito importante ressaltar que esta é uma relação entre uma grandeza simulada em laboratório (
P) e uma variável de processo industrial medida pelainstrumentação de um equipamento (TqActMAX). O estabelecimento de uma relação
matemática entre elas não apenas valida a simulação realizada, como também realiza o papel fundamental da simulação, que é o de reproduzir o processo industrial, possibilitando a previsão das características metalúrgicas da liga final e a otimização dos parâmetros de processo.
Para finalizar a validação da simulação realizada, foram comparadas as microestruturas obtidas no corpo de prova após ensaio de carregamentos múltiplos para simulação e a amostra retirada da barra laminada industrialmente, observando- se a coerência esperada. As Figuras 4.26 e 4.27 apresentam essas microestruturas.
Figura 4.26: Microestrutura da liga SAE HEV8 produzida industrialmente, resfriada
rapidamente imediatamente após laminação de acabamento. d = 15,87 ± 5 m.
Figura 4.27: Microestrutura do corpo de prova da liga SAE HEV8 resfriada
rapidamente imediatamente após ensaio de torção a quente com múltiplas deformações em resfriamento contínuo para simulação do processo de laminação. d= 17,54 ± 5 m.