Introdução

Impactos ambientais podem ser caracterizados pelas alterações no meio ambiente, provocados pelo homem e suas atividades, sendo diretamente relacionado com o crescimento acelerado das zonas urbanas, o uso irresponsável dos recursos naturais, além do aumento da frota de automóveis, por exemplo. Atualmente, os aços de baixa densidade estão em destaque no cenário científico e tecnológico devido à combinação de boas propriedades mecânicas e baixa densidade. Nos aços convencionais, a ferrita e a austenita possuem densidade de 7,85 g/cm3 e 8,15 g/cm3 respectivamente. Já os aços de baixa densidade (austeníticos) podem apresentar uma densidade de 6,8 g/cm3, sendo que essa propriedade varia com o teor de elementos de liga adicionados.

Objetivo

O estudo desse projeto teve por finalidade avaliar as propriedades mecânicas de um aço de baixa densidade Fe-25Mn-3Al-0,4C selecionado por cálculos termodinâmicos considerando o valor de energia de falha de empilhamento necessário para atuação de mecanismos de indução de plasticidade e as fases possíveis para essa liga, especialmente, o efeito TWIP (indução de plasticidade pela formação de maclas).

Metodologia

O aço foi conformado por spray a partir de matérias primas puras. Após a conformação por spray, o material foi conformado mecanicamente por uma forja rotativa o que gerou barras cilíndricas e em seguida tratado termicamente à 900°C num forno por 20 minutos. Esse processamento gerou microestruturas austeníticas. Para a caracterização microestrutural, foram realizadas microscopia ótica e eletrônica de varredura; já para a caracterização mecânica foram realizados ensaios de tração segundo a norma ASTM E8/E8M-16a.

Resultados

Esse aço, após ensaios mecânicos, resultou em um limite de escoamento com valor de 314 MPa, limite de resistência à tração resultando em 690 MPa e alongamento final de 55%; isso porque, esse aço possui uma energia de falha de empilhamento dentro do intervalo de atuação do efeito TWIP e a ductilidade relativamente alta é um indicativo da atuação das maclas de deformação, ou seja, dos mecanismos de incremento de plasticidade. Além disso, esse aço obteve uma densidade final de 7,48 g/cm3, o que é notavelmente menor do que a densidade de aços convencionais de 7,80 g/cm3.

Conclusões

O objetivo desse aço é ter uma aplicação no setor automobilístico com uma redução de peso estrutural e consequentemente uma melhor eficiência energética para a indústria. Nesse trabalho foi desenvolvido um aço de baixa densidade austenítico com energia de falha de empilhamento baixa o suficiente para se ter o efeito TWIP, além de se ter grãos equiaxiais e sem macrossegregação (resultado da conformação por spray). Dessa forma, esse aço se apresenta de forma eficiente para as indústrias automobilísticas e contribuiu em estudos científicos que demonstram que as maclas de deformação podem ser formadas em aços de baixa densidade durante esforços mecânicos, o que mostra a influência dos mecanismos de indução de plasticidade, o efeito TWIP, nas propriedades mecânicas dessa classe de aços.