AN APPLICATION OF MICROALLOYING AND CONTROLLED ROLLING IN SBQ* LONG PRODUCTS
APLICAÇÃO DE AÇOS MICROLIGADOS E LAMINAÇÃO CONTROLADA EM PRODUTOS DE AÇOS LONGOS SBQ
Rafael Stella Galdino, Carolina Conter Elgert, Marcos Paulo da Silveira, Messias Prado de Almeida, José Roberto Bolota, Samuel Henrique Freese
Abstract
Microalloyed steels have been intensely studied as an alternative to increase strength by grain refinement and/or precipitation hardening. Long steel products have a wide range of opportunities to apply well-defined principles of controlled rolling (CR) in order to increase strength and toughness with reduced costs. To evaluate the effect of microalloying elements as Nb and Ti with thermomechanical treatment, three conditions were tested: DIN 20MnCrS5 with hot rolling (HR), DIN 20MnCrS5 with Nb and CR and DIN 20MnCrS5 with Nb+Ti and CR. Austenitic grain size, obtained by direct quenching after rolling, has shown a decrease 32% with Nb addition, and 29% when Nb and Ti was added. Controlled rolling generated higher grain refinement and pancacked grains near the surface. When comparing ferritic grain size, controlled rolling plus niobium and titanium additions resulted in significant reduction of 35%. Yield strength increased 15% with microalloying and CR and more than 350% in impact toughness, even at -40°C.
Keywords
Resumo
Os aços microligados têm sido intensamente estudados como uma alternativa para aumento de resistência mecânica, através de refino de grão e/ou por precipitação. Produtos de aços longos possuem uma ampla gama de oportunidades de aplicação dos princípios de laminação controlada (CR) com o objetivo de aumento de resistência e tenacidade com custos competitivos. Para avaliar o efeito de microligantes como Nb e Ti com laminação controlada foram testadas 3 condições: DIN 20MnCRS5 com laminação a quente (HR), DIN 20MnCrS5 com adição de Nb e CR, e DIN 20MnCrS5 com adição de Nb+Ti e CR. O tamanho de grão austenítico, obtido por têmpera direta após laminação, foi reduzido em 32% com a adição de Nb, e 29% quando considerada a adição de Nb+Ti. A laminação controlada gerou maior refino de grão e panquecamento dos grãos próximo à superfície. Quando comparado o tamanho de grão ferrítico dos aços, a laminação controlada em conjunto com a adição de nióbio e titânio resultou em uma redução de 35% desta característica. O uso de microligantes e CR aumentou em 15% o limite de escoamento e mais de 350% a tenacidade ao impacto, até mesmo a -40°C.
Palavras-chave
References
1 Elgert CC, Teichmann L, Bastos F, Bolota JR. Development of high strength and high toughness steels. In: Anais do 36° SENAFOR; 2016 Out 5-7; Porto Alegre; Brazil. Porto Alegre: UFRGS.
2 Vervynckt S, Verbeken K, Lopez B, Jonas JJ. Modern HSLA steels and role of non-recrystallisation temperature. International Materials Reviews. 2012;57(4):187-207.
3 Klinkenberg C, Jansto SG. Niobium microalloyed steel for long products. In: Proceedings of the International Conference on New Developments in Long and Forged Products: Metallurgy and Applications; 2006; Winter Park, Colorado. USA: AIST; 2006. p. 135-141.
4 Chui Z. Thermomechanical processing of structural steels with dilute niobium additions [thesis]. Sheffield: University of Sheffield; 2016.
5 De Ardo AJ. Niobium in modern steels. International Materials Reviews. 2003;48(6):371-402.
6 Rajkumar C. Increasing the yield strength of niobium nicroalloyed reinforcing bar [thesis]. Johannesburg: University of Witwatersrand; 2008.
7 Gorni AA. Steel Forming and Heat Treating Handbook. [cited 2019 June 5]. Available at: http://www.gorni.eng.br/e/Gorni_SFHTHandbook.pdf.
8 Gorni AA. Cálculo da temperatura de não recristalização para aços microligados, em função da interação entre a precipitação, e recristalização da austenita. Revista Escola de Minas. 1999 [cited 2019 June 5];52(1):21-25. Available at: http://www.gorni.eng.br/Gorni_REM_Jan1999.pdf
9 Ouchi C, Sampei T, Kozasu I. The effect of hot rolling condition and chemical composition on the onset temperature of ϒ-α Transformation after Hot Rolling. Transactions ISIJ. 1982;22:214-222.
10 American Society for Testing and Materials. ASTM E112: Standard Test Method for Determining Avarage Grain Size. West Conshohocken: ASTM International; 2013.
11 Offerman SE, Van Dijk NH, Rekveldt MT, Sietsma J, Van der Zwaag S. Ferrite/pearlite band formation in hot rolled medium carbon steel. Materials Science and Technology. 2002;18:297-303.
12 Hashimoto S, Nakamura M. Effects of microalloying elements on mechanical properties of reinforcing bars. ISIJ International. 2006;46(10):1510-1515.
13 Thompson SW, Howell PR. Factors influencing ferrite/pearlite banding and origin of large pearlite nodules in a hypoeutectoid plate steel. Materials Science and Technology. 1992;8:777-784.
14 Roy S, Patra S, Neogy S, Laik A, Choudary SK, Chakrabarti D. Prediction of inhomogeneous distribution of microalloy precipitates in continuous-cast high-strength, low-alloy steel slab. Metallurgical and Materials Transactions A. 2012;43:1845-186
Submitted date:
11/30/2019
Accepted date:
05/18/2020
Facebook
Google+
Twitter
LinkedIn
Mendeley
StumbleUpon
CiteULike
Reddit
Email