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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2018.tde-11122018-090839
Document
Author
Full name
Valmir Bussola Martins
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Schön, Claudio Geraldo (President)
Castro, Marcos Roberto de
Magnabosco, Rodrigo
Title in Portuguese
Estudo da permeabilidade do hidrogênio no aço 22MnB5 preparado pelo método Press Hardening.
Keywords in Portuguese
22MnB5
Aço
Aços para estampagem à quente
Hidrogênio
Nióbio
Permeabilidade
PHS
Press Hardening
Abstract in Portuguese
A demanda por produtos mais econômicos, eficientes e menos poluentes faz com que a indústria automobilística invista em novos e melhores materiais e processos de produção. Assim, surgiu o processo de estampagem à quente chamado Press Hardening e seus produtos, os Press Hardened Steels. Esta classe de aços é capaz de produzir uma microestrutura totalmente martensítica durante o rápido resfriamento em prensa. Com o aumento da produção de peças por Press Hardening, evidenciou-se um grave problema: a suscetibilidade à fragilização por hidrogênio dos aços submetidos a esse processo. A ocorrência das chamadas fraturas retardadas induzidas por hidrogênio é relatada na literatura e uma pesquisa indica que microadições de nióbio ao aço 22MnB5 poderiam aumentar a resistência à fratura induzida por hidrogênio. Para estudar os efeitos do hidrogênio no aço 22MnB5, foram utilizadas seis diferentes composições A, C, CP, Ec, Ep e N (contém nióbio) em dois ensaios principais: ensaio de permeabilidade de hidrogênio e trincamento induzido por hidrogênio. A técnica de microdureza Vickers foi posteriormente utilizada para verificar possíveis efeitos do ensaio de permeabilidade de hidrogênio. Quatro das seis ligas receberam inicialmente o tratamento de press hardening e todas as seis apresentavam estruturas martensíticas nos ensaios de permeabilidade e trincamento. Por meio do método tlag, os parâmetros de difusão dos ensaios de permeabilidade foram calculados e comparados à literatura. As ligas CP e N apresentam os maiores valores de difusividade aparente de hidrogênio, menores valores de concentração máxima de hidrogênio e menores densidades de sítios de aprisionamento, sendo assim menos suscetíveis à fragilização por hidrogênio. Os ensaios de trincamento revelaram que as composições A, C e Ec apresentam trincas maiores do que as demais ligas, corroborando os resultados obtidos nos ensaios de permeabilidade (melhor resistência à fragilização por hidrogênio das ligas CP e N que contém Nb). Os ensaios de microdureza Vickers mostraram que não há redução na dureza após o ensaio de permeabilidade. Palavras-chave: A demanda por produtos mais econômicos, eficientes e menos poluentes faz com que a indústria automobilística invista em novos e melhores materiais e processos de produção. Assim, surgiu o processo de estampagem à quente chamado Press Hardening e seus produtos, os Press Hardened Steels. Esta classe de aços é capaz de produzir uma microestrutura totalmente martensítica durante o rápido resfriamento em prensa. Com o aumento da produção de peças por Press Hardening, evidenciou-se um grave problema: a suscetibilidade à fragilização por hidrogênio dos aços submetidos a esse processo. A ocorrência das chamadas fraturas retardadas induzidas por hidrogênio é relatada na literatura e uma pesquisa indica que microadições de nióbio ao aço 22MnB5 poderiam aumentar a resistência à fratura induzida por hidrogênio. Para estudar os efeitos do hidrogênio no aço 22MnB5, foram utilizadas seis diferentes composições A, C, CP, Ec, Ep e N (contém nióbio) em dois ensaios principais: ensaio de permeabilidade de hidrogênio e trincamento induzido por hidrogênio. A técnica de microdureza Vickers foi posteriormente utilizada para verificar possíveis efeitos do ensaio de permeabilidade de hidrogênio. Quatro das seis ligas receberam inicialmente o tratamento de press hardening e todas as seis apresentavam estruturas martensíticas nos ensaios de permeabilidade e trincamento. Por meio do método tlag, os parâmetros de difusão dos ensaios de permeabilidade foram calculados e comparados à literatura. As ligas CP e N apresentam os maiores valores de difusividade aparente de hidrogênio, menores valores de concentração máxima de hidrogênio e menores densidades de sítios de aprisionamento, sendo assim menos suscetíveis à fragilização por hidrogênio. Os ensaios de trincamento revelaram que as composições A, C e Ec apresentam trincas maiores do que as demais ligas, corroborando os resultados obtidos nos ensaios de permeabilidade (melhor resistência à fragilização por hidrogênio das ligas CP e N que contém Nb). Os ensaios de microdureza Vickers mostraram que não há redução na dureza após o ensaio de permeabilidade.
Title in English
Study of permeability of the hydrogen in the 22MnB5 steel prepared by the Press Hardening method.
Keywords in English
22MnB5
Hot stamping steel
Hydrogen
Niobium
Permeability
PHS
Press Hardening
Steel
Abstract in English
The demand for more economical, efficient and less polluting products makes the automobile industry invest in new and better materials and production processes. In this way, arose the hot stamping process called Press Hardening and its products, the Press Hardened Steels. This class of steels is capable of producing a fully martensitic microstructure during rapid cooling in the press. With the increase of the production of pieces by Press Hardening, a serious problem was evidenced: the susceptibility to the hydrogen embrittlement of the steels made by this process. The occurrence of the so-called hydrogen-induced delayed fractures is reported in the literature and a research indicates that micro-alloying of niobium to 22MnB5 steel may increase hydrogen-induced fracture resistance. In order to study the hydrogen effects on the 22MnB5 steel, were used six different compositions A, C, CP, Ec, Ep and N (which contains niobium) in two main tests: hydrogen permeation test and hydrogen induced cracking. The Vickers micro hardness technique was later used to verify possible effects of the hydrogen permeation test. Four of the six alloys received the press hardening processing and all six had martensitic structures in the permeability and induced cracking tests. By means of the tlag method, the diffusion parameters of the permeability tests were calculated and compared to the literature. The CP and N alloys present the highest values of hydrogen apparent diffusivity, lower values of maximum hydrogen concentration and lower densities of trapping sites, thus being less susceptible to hydrogen embrittlement. The induced cracking tests showed that compositions A, C and Ec present higher cracks than the other alloys, corroborating the results obtained in the permeability tests (better resistance to hydrogen embrittlement of the alloys CP and N containing Nb). The Vickers microhardness tests showed that there is no reduction in hardness after the permeability test.
 
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Publishing Date
2018-12-20
 
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