Efeito de diferentes tratamentos térmicos na configuração microestrutural em aço TRIP (transformação induzida por deformação)

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dc.contributor.advisor-co1Co-orientador1
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br
dc.contributor.advisor1Orlando, Marcos Tadeu D’Azeredo
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-8387-6504
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3562894103432242
dc.contributor.authorMartins, João Batista Ribeiro
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-7305-0349
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3416041645368795
dc.contributor.referee1Passos, Carlos Augusto Cardoso
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-6303-3569
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2528679879816545
dc.contributor.referee2Rossi, Jesualdo Luiz
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-8304-9939
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0763948174052925
dc.contributor.referee3Oliveira, Marcelo Falcão de
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-4589-2463
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5681812218970006
dc.contributor.referee4Salustre, Mariane Gonçalves de Miranda
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0009-0006-6362-5376
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/2990952954091659
dc.date.accessioned2025-11-12T21:08:46Z
dc.date.available2025-11-12T21:08:46Z
dc.date.issued2025-09-29
dc.description.abstractThis thesis investigated the development of advanced high-strength steels (AHSS), produced in a vacuum electric furnace, with controlled variations in chemical composition and thermal parameters. The resulting ingots showed satisfactory metallurgical quality and compositions aligned with the study's objectives. The phase transformation curves under continuous cooling conditions, also known as CCT (Continuous Cooling Transformation), were essential to define three kinetic ranges: (i) 0.5–1.0 °C/s with ferrite and pearlite; (ii) 3–9 °C/s with bainite and retained austenite; and (iii) 25–100 °C/s with lath martensite. The steel with the lowest carbon and manganese content (steel C) showed lower hardenability, expanding the bainitic field. Optical microscopy (OM) identified the main constituents (bainite, martensite, and retained austenite), while scanning electron microscopy (SEM) confirmed the refined morphology of the phases under rapid cooling. Characterization by electron backscatter diffraction (EBSD) revealed the progressive replacement of ferrite by bainite and martensite, and showed the predominance of displacive phases at high cooling rates. The novel application of the gamma distribution to misorientation data up to 5° of the substructures, also known as KAM (Kernel Average Map), enabled quantification of microstructural homogeneity (parameter α) and the average amplitude of misorientations (β), highlighting greater regularity in the steel with higher carbon and manganese content (steel A). The trend inversion (α↓/β↑) at 100 °C/s was interpreted as martensitic saturation, with reduced internal variability. Additionally, an in-situ diffraction experiment at the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS), under 100 °C/s, confirmed the sequence austenite → epsilon martensite → body centered tetragonal martensite (γ → ε → α′), evidencing the transient formation of epsilon martensite, consistent with the double-step martensitic transformation theory. The results demonstrate that the compositions of steels with higher carbon and manganese (steel A) and lower carbon and manganese (steel C) have high potential as third-generation AHSS. Steel A, with greater sensitivity to cooling rate, allows microstructural adjustments for high strength, while steel C shows greater bainite stability. Thermal modulation proved to be an efficient strategy to balance strength and ductility without the need to alter the chemical composition.
dc.description.resumoEsta tese investigou o desenvolvimento de aços avançados de alta resistência (AHSS), produzidos em forno elétrico a vácuo, com variações controladas de composição química e parâmetros térmicos. Os lingotes obtidos apresentaram qualidade metalúrgica satisfatória e composições compatíveis com os objetivos do estudo. As curvas de transformação de fases na condição de resfriamento contínuo, também chamada CCT (Continuous Cooling Transformation) foram fundamentais para definir três faixas cinéticas: (i) 0,5–1,0 °C/s com ferrita e perlita; (ii) 3–9 °C/s com bainita e austenita retida; e (iii) 25–100 °C/s com martensita em ripas. O com menor quantidade de carbono e manganês (aço C) apresentou menor temperabilidade, ampliando o campo bainítico. A microscopia óptica (MO) identificou os constituintes principais (bainita, martensita e austenita retida), enquanto a microscopia eletrônica de varredura (MEV) confirmou a morfologia refinada das fases em resfriamentos rápidos. A caracterização por difração de elétrons retroespalhados (EBSD) evidenciou a substituição progressiva da ferrita por bainita e martensita, e revelou a predominância de fases displacivas em altas taxas. A aplicação da distribuição gama, de forma inédita, aos dados misorientação até 5° da subestrutura, também conhecido como KAM (Kernel Averege Map) permitiu quantificar a homogeneidade microestrutural (parâmetro α) e a amplitude média das desorientações (β), destacando maior regularidade no aço com maior quantidade de carbono e manganês (aço A). A inversão de tendência (α↓/β↑) em 100 °C/s foi interpretada como saturação martensítica, com redução da variabilidade interna. Além disso, experimento in situ de difração no Laboratório Nacional de Luz Sincrotron (LNLS), sob 100 °C/s, confirmou a sequência austenita → martensita epsilon → martensita tetragonal de corpo centrado (γ → ε → α′), evidenciando a formação transitória de martensita epsilon, compatível com a teoria da transformação martensítica em duplo passo. Os resultados demonstram que as composições dos aços com maior carbono e manganês (aço A) e menor carbono e manganês (aço C) possuem elevado potencial como AHSS de terceira geração. O aço A, com maior sensibilidade à taxa de resfriamento, permite ajustes microestruturais para resistência elevada, e no aço C, maior estabilidade da bainita. A modulação térmica se mostrou uma estratégia eficiente para equilibrar resistência e ductilidade, sem necessidade de alteração da composição química.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20609
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectAços avançados de alta resistência (AHSS
dc.subjectTransformações de fase
dc.subjectMartensita épsilon
dc.subjectDifração in situ (LNLS)
dc.subjectMapa de Kernel
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.titleEfeito de diferentes tratamentos térmicos na configuração microestrutural em aço TRIP (transformação induzida por deformação)
dc.typedoctoralThesis
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