O Instituto Fraunhofer de Máquinas-Ferramentas e Tecnologia de Conformação (IWU), em parceria com a Universidade Técnica da Academia de Minas de Freiberg (ambas na Alemanha) desenvolveram uma liga de aço austenítico ligado ao cobre que abre novas possibilidades para aplicações críticas em termos de segurança. A nova aço-liga combina resistência e ductilidade de uma forma considerada inédita até agora.

 

O estudo está baseado em conceitos da metalurgia associados aos efeitos de plasticidade induzida pela transformação e plasticidade induzida por maclação (TRIP /TWIP, de  transformation induced plasticity e twinning induced plasticity). Esses mecanismos fazem com que a microestrutura do material se altere sob tensão, levando a um aumento significativo da sua resistência e ductilidade.

 

Ambos aumentam a capacidade do material de absorver energia mecânica e melhoram sua resistência à tração. "Ao combinar esses dois efeitos, a resistência do material aumenta significativamente, e a falha do componente sob carga dinâmica passa a ocorrer mais tarde. Além disso, a conformabilidade e a capacidade de absorção de energia em caso de impacto são significativamente melhoradas", explicou Nadine Lehnert, que lidera o projeto no Fraunhofer IWU dentro do projeto de pesquisa "Conformação a Frio de Fundidos de Aço".

 

Como funciona

 

A forma inicial da liga de aço fundido é transformada por conformação a frio em um produto com microestrutura austenítica de granulação fina. Primeiramente, uma matriz reduz o diâmetro da peça. Esse estresse mecânico leva à formação de uma estrutura parcialmente martensítica devido ao efeito TRIP/TWIP. O tratamento térmico subsequente resulta na redução do tamanho de grão (granulação fina) do componente, graças à reversão da martensita em austenita novamente. Sob alta tensão, podem se desenvolver trincas na peça, especificamente na estrutura austenítica, mas isso não a levará à falha, tendo em vista que a transformação martensítica da microestrutura impede novas trincas.

 

As propriedades exclusivas da nova aço-liga e da tecnologia para processá-la a tornam ideal para aplicações de segurança crítica, com altos requisitos de resistência, tenacidade e confiabilidade. Setores como o automotivo, aeroespacial, de tecnologia médica, construção e infraestrutura são potenciais usuários do material que pode, por exemplo, fazer com que componentes do chassi, amortecedores de impacto e estruturas da carroceria de automóveis apresentem alta absorção de energia e segurança em caso de colisão.

 

No segmento de infraestrutura, fixadores para pontes e túneis (foto ao lado) podem se tornar mais seguros graças à maior resistência do material a rachaduras.

 

Outra vantagem da nova tecnologia é sua adequação à conformação a frio, processo que permite a fabricação de componentes à temperatura ambiente.

 

As futuras pesquisas do Fraunhofer IWU se concentrarão em melhorias do processo de conformação e na adaptação precisa das propriedades do material. "Nosso objetivo é explorar ao máximo o potencial do efeito TRIP/TWIP e permitir a produção econômica de componentes de alto desempenho para diversas aplicações", afirmou Lehnert.

 

 

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Imagem: Fraunhofer IWU

 

 

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