Caracterização de inclusões no aço SAE 1050 modificado

Abstract

Inclusões não-metálicas são tema importante quando se trata de aços de alto desempenho para a indústria automotiva. A falta de controle pode ocasionar diminuição das propriedades mecânicas, insanidade superficial e baixo desempenho em fadiga. Sendo assim, é essencial o conhecimento de composição química, tamanho, forma e distribuição das inclusões. O objetivo principal desse trabalho foi o estudo da composição química de inclusões do aço SAE 1050 modificado ao longo do processo. Para complementar a análise os resultadas foram comparados com simulações termodinâmicas (software FactSage). A metodologia estabelecida, com base em trabalhos anteriores, foi: (i) obtenção de dados experimentais de composição química do aço para entrada nas simulações; (ii) caracterização das inclusões via MEV/EDS; (iii) analise de inclusões em diagramas ternários para identificar as fases e a fração líquido/sólido; (iv) comparação dos resultados de MEV/EDS com as simulações. O acompanhamento do processo de elaboração do aço na Gerdau Aços Especiais Charqueadas (AEC) foi fundamental para interpretar eventuais discrepâncias nos resultados. Como resultado tem-se: (i) o oxigênio dissolvido no aço após a desoxidação com alumínio atingiu valores médios de 6,9 ppm; (ii) as inclusões são basicamente formadas por Al2O3, CaO, SiO2, e MgO antes do vácuo, com menores teores de SiO2 no pós vácuo; (iii) o vácuo também influi na modificação e remoção de inclusões aumentando a interação banho/escória; (iv) é vital para o processo evitar a reoxidação do aço assim como controlar sua temperatura; (v) a termodinâmica computacional é uma importante ferramenta para prever o perfil inclusionário.

Non-metallic inclusions are important topic when it comes to high performance steels for the automotive industry. Failure to control can cause a decrease in mechanical properties, surface defects and low performance in fatigue. Therefore, it is essential knowledge of chemical composition, size, shape and distribution of inclusions. The main objective of this work was to study the chemical composition of inclusions in steel SAE 1050 modified throughout the process. To complement the analysis results were compared with thermodynamic simulation (FactSage software). The established methodology based on previous work, was: (i) experimental data of chemical composition of the steel for input in the simulations, (ii) characterization of the inclusions via SEM / EDS, (iii) analysis of inclusions in ternary diagrams for identify the phases and the liquid / solid fraction (iv) comparison of the results of SEM / EDS in the simulations. The monitoring of the steel making process at Gerdau Aços Especiais Charqueadas (AEC) was essential to interpret any discrepancies in the results. The result obtained were: (i) oxygen dissolved in the steel after aluminum desoxidation reached average values of 6.9 ppm, (ii) the inclusions are mainly composed of Al2O3, CaO, SiO2, MgO, and before the vacuum, with lower levels of SiO2 in the post vacuum, (iii) the vacuum also affects the modification and removal of includes increasing interaction steel/slag, (iv) the process is vital to avoid reoxidation of the steel as well as control its temperature, (v) computational thermodynamics is an important tool to predict the inclusion profile.