Reducing pollutant emissions and improving safety standards are primary targets for modern mobility improvement. To meet these needs, the development of low-density steels containing aluminum is a new frontier of research for automotive applications. Low-density Fe-Mn-Al-C alloys are promising. In this regard, an alloy with high aluminum content and niobium addition belonging to the Fe-Mn-Al-C system was evaluated to understand the possible phase transformations and thus obtain a transformation diagram by continuous cooling to help future processing. Dilatometry tests were performed in a Gleeble thermomechanical simulator with different cooling rates (1, 3, 5, 10, 15, 20, 30, and 50 °C/s). Chemical analyses carried out simultaneously with dilatometry tests showed the presence of proeutectoid ferrite (α_p), δ-ferrite, retained austenite, and niobium carbide (NbC). In the case of low cooling rates (1 and 3 °C/s), lamellar colonies of the eutectoid microconstituents were observed with a combination of α-ferrite and k-carbide. For higher cooling rates (5 to 50 °C/s), martensite was observed with body-centered cubic (BCC) and body-centered tetragonal (BCT) structures.

RESUMO Nos últimos anos, vários estudos foram realizados buscando reduzir o peso de veículos automotores, a fim de diminuir as emissões de poluentes. Neste cenário os aços de baixa densidade do sistema Fe-Mn-Al-C podem ser considerados uma alternativa promissora para suprir essas exigências da indústria automotiva. Geralmente, nos aços de baixa densidade, uma quantidade considerável de alumínio é adicionada a fim de reduzir a densidade geral do aço. No entanto, altos teores de alumínio promovem características distintas na microestrutura, destes aços quando comparados aos aços convencionais, como a presença do carboneto k ((Fe, Mn)3AlC), além da necessidade de se entender a combinação deste elemento com outros elementos de liga que podem ser adicionados. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo avaliar a microestrutura, a dureza e a densidade resultantes em função da influência do Al e do Nb em uma nova composição química pertencente ao sistema Fe-Mn-Al-C, na condição trabalhada a quente, a partir de análises de difração de raios X, microscopia eletrônica, medidas de dureza e densidade por princípio de Arquimedes. Os resultados permitiram indicar que o alto teor de Al adicionado promoveu uma redução de cerca de 13% na densidade, em relação aos aços estruturais tradicionais, e a estabilidade da ferrita δ até a temperatura ambiente. A condição avaliada apresentou a temperatura ambiente uma microestrutura formada por uma matriz de ferrita δ e α, juntamente com precipitados de carboneto k (AlFe3C) e carboneto de nióbio (NbC), estes dois últimos devido as adições de Al e Nb, resultando em uma dureza de 59,4 ± 1 HRA e uma estimativa do limite de resistência a tração de próximo a 800 MPa – dentro da faixa dos aços avançados de alta resistência (Advanced High Strenght Steels – AHSS).

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Encontro Nacional de Modelagem Computacional e Encontro de Ciência e Tecnologia de Materiais (978-65-86084-34-4) - Simulação Da Composição Química Das Fases Durante A Solidificação De Aços Com Al E Nb