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Aços Avançados de Alta Aços Avançados de Alta Resistência Resistência –– Uma Uma
E iê i U i iE iê i U i iExperiência na UsiminasExperiência na Usiminas
Ivan de CastroIvan de Castro
SumárioSumário
Demandas sobre o setor automotivo
Programa ULSAB Programa ULSAB
Desenvolvimento de Aços AHSS na Usiminas
Aços TRIP na Usiminas
Demandas sobre o setor automotivoDemandas sobre o setor automotivo
redução do consumo de combustíveis (escassez, preço);
redução da emissão de poluentes (meio-ambiente); ( e o a b e te);
aumento da segurança (passageiros/pedestres).
Consumo de combustívelConsumo de combustível
Necessidade de redução do consumo de combustíveis
Evolução do preço do petróleoEvolução do preço do petróleoEvolução do preço do petróleoEvolução do preço do petróleo
http://www.wtrg.com/prices.htmhttp://www.wtrg.com/prices.htmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Petroleumhttp://en.wikipedia.org/wiki/Petroleum
Emissão de poluentesEmissão de poluentesE l ã d i ã l b l d CO E l ã d t t l b lEvolução da emissão global de CO2 Evolução da temperatura global
Emissões de CO2Emissões de CO2
http://cdiac.ornl.gov/trends/emis/glo.htm
http://data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs
2
Gasolina 2,32 kg/lÁlcool 1,52 kg/lDiesel 2 66 kg/l
Gasolina 2,32 kg/lÁlcool 1,52 kg/lDiesel 2 66 kg/l
2
Gasolina 2,32 kg/lÁlcool 1,52 kg/lDiesel 2 66 kg/l
Produção 2009: 57 milhões
Produção 2010: 70 milhões
Produção 2009: 57 milhões
Produção 2010: 70 milhões
Automóveis e comerciais levesAutomóveis e comerciais leves
Produção 2009: 57 milhões
Produção 2010: 70 milhões
Automóveis e comerciais leves
Diesel 2,66 kg/lGás Natural 1,74 kg/lDiesel 2,66 kg/lGás Natural 1,74 kg/lDiesel 2,66 kg/lGás Natural 1,74 kg/l
http://www.epa.gov/greenvehicles/about.htmhttp://www.epa.gov/greenvehicles/about.htm
www1.folha.uol.com.br
ççç
Emissão de poluentesEmissão de poluentesEvolução da emissão de CO na Europa Ocidental (média):
185180190
200
Evolução da emissão de CO2 na Europa Ocidental (média):
183
180
178174
169
164
163150160170180190
CO
2 (g
/km
)
consumo = 17,5 km/l
140
120110120130140150
Emis
são
de
?120
100110
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014Ano
O Inmetro, em parceria com a Petrobras, já criou o Programa Brasileiro de Etiquetagem Veicular (PBEVeicular). Essa etiqueta é graduada de A a E e varia de acordo com o desempenho do carro em relação aoconsumo de combustível Já o Ministério do Meio Ambiente e a União da Indústria de Cana-de-Açúcarconsumo de combustível. Já o Ministério do Meio Ambiente e a União da Indústria de Cana de Açúcar(Unica), em parceria com a Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores (Anfavea),começaram a desenvolver um selo para medir as emissões dos veículos. No futuro, esses dois selos sejamunificados para classificar os carros nacionais.
http://www.zap.com.br/revista/carros/tag/emissao-de-poluentes/
Consumo de combustível e emissão de poluentesConsumo de combustível e emissão de poluentes
Principais fatores que influenciam o consumo de combustível (e a emissão de poluentes) dos veículos:
• potência e eficiência do motor;• massa do veículo;• aerodinâmica do veículo;;• atrito das rodas com o solo.
P i i i f t i fl i d b tí l (
Consumo de combustível e emissão de poluentesConsumo de combustível e emissão de poluentesPrincipais fatores que influenciam o consumo de combustível (e a emissão de poluentes) dos veículos:
• potência e eficiência do motor;• potência e eficiência do motor;• massa do veículo;• aerodinâmica do veículo;• atrito das rodas com o soloatrito das rodas com o solo.
Principais fatores que influenciam o consumo de combustível (e aConsumo de combustível e emissão de poluentesConsumo de combustível e emissão de poluentes
Principais fatores que influenciam o consumo de combustível (e a emissão de poluentes) dos veículos:
• potência e eficiência do motor;• massa do veículo;• aerodinâmica do veículo;• atrito das rodas com o solo.
Em média, o aço representa 55% do peso de um veículo.
Segurança veicularSegurança veicular
1997
2000
2005
19971997 20002000 20052005
http://www.euroncap.com/tests
Soluções para essas demandasSoluções para essas demandas
Melhoria na aerodinâmica (design) e eficiência mecânica; Melhoria na aerodinâmica (design) e eficiência mecânica;
Otimização na construção (economia de materiais);
Utilização de materiais mais leves (alumínio, ligas leves, plásticos) em componentes mecânicos, na carroceria e no interior/acabamento;no interior/acabamento;
Utilização de aço em chapas mais finas graus de resistência mais elevada e com maior capacidade de pabsorção de energia em colisões.
O Programa ULSABO Programa ULSAB
• Coordenação
Ultra Light Steel Auto Body – Carroceria Automotiva Ultra Leve em Aço
• CoordenaçãoConsórcio de 38 siderúrgicas de 18 países
Aceralia, AK Steel, Bethlehem Steel, BluesScope SteelLimited, British Steel, Cockerill, CSN, Dofasco,, , , , ,Hoogovens, Inland Steel, Kawasaki Steel, Krakatau,Krupp Hoesch, LTV Steel, National Steel, Nippon Steel,NKK, POSCO, Rouge Steel, Salzgitter, SIDERAR,Sidmar Sollac, SSAB, Stelco, Sumitomo, Tata, Thyssen, • Execução, , , , , y ,United States Steel Corporation, Usiminas, VSZKosice, Voest-Alpine, WCI, Weirton
• Execução
Objetivo:
Demonstrar a viabilidade do uso intensivo do aço para a redução substancial do peso ç p ç pda estrutura de veículos, garantindo a segurança e o conforto dos passageiros, com custo adequado.
1994 - 1998O Programa ULSAB O Programa ULSAB –– Principais resultadosPrincipais resultados
•• 25% de redução de peso;25% de redução de peso;•• 90% de aços de alta resistência;90% de aços de alta resistência;•• 2 5% de aços de ultra alta resistência2 5% de aços de ultra alta resistência•• 2,5% de aços de ultra alta resistência. 2,5% de aços de ultra alta resistência.
1999 - 2000•• 46% de redução de peso em portas;46% de redução de peso em portas;•• 27% de redução de peso em relação 27% de redução de peso em relação
à porta mais leve das classesà porta mais leve das classes
1999 - 2000
à porta mais leve das classes à porta mais leve das classes analisadasanalisadas..
•• 17% de redução de peso;17% de redução de peso;•• 100% de aços de alta resistência;100% de aços de alta resistência;
1999 - 2002
•• 100% de aços de alta resistência;100% de aços de alta resistência;•• 82% de 82% de AdvancedAdvanced HighHigh StrengthStrength Steel Steel
(AHSS).(AHSS).
0,70 mm
O Programa ULSAB O Programa ULSAB –– Avanços em processosAvanços em processos0,70 mm
BH 260/370
0,70 mm
BH 260/370
85 mm ØDP 500/800
1.0 mm steelHydroformed Tubes
1,50 mm
DP 700/10001,80 mm
DP 700/10001,20 mm
DP 700/1000
Body Side Members
H d f d T il d T bHydroformed, Tailored Tube
Tube No.2 1.30 mm Dual Phase 500/800
0 65 mm TRIP 450/800Tube No.1 1.50 mm Dual Phase 500/800
Kick-Up Crossmember0,7 mm DP 700/1000
0,65 mm TRIP 450/800Floor Front
Materiais no Projeto ULSABMateriais no Projeto ULSAB--AVC (Classe C)AVC (Classe C)
Desenvolvimento de aços AHSS naDesenvolvimento de aços AHSS na UsiminasUsiminasLowLow StrengthStrength(< 210 (< 210 MPaMPa))
Ultra Ultra HighHigh StrengthStrength(< 550 (< 550 MPaMPa))HighHigh StrengthStrength
IF - Interstitial Free
(( )) (( ))
tal (
%)
tal (
%)
men
to T
otm
ento
Tot
Isotrópico
Alo
ngam
Alo
ngam
BH - Bake Hardenable Limite de Escoamento (Limite de Escoamento (MPaMPa))
AA
TRIP - Transformation Induced Plasticity
DP - Dual PhaseHSLA - High Strength Low Alloy
MS - Martensítico
Aços AHSS na Usiminasç
Aços Dual Phase
Laminado a Frio - DP450; DP590 e DP780
Revestido – DP450; DP590 e DP780
Aços TRIP na Usiminas
D l i t l il t Desenvolvimento em escala piloto
Produção industrial
Avaliação de aplicação
Aços TRIP Aços TRIP –– TrTransformationansformation IInducednduced PPlasticitylasticity
Ferritaratu
raProdução na Linha de Recozimento Contínuo
Perlita
B i it
Tem
per
Bainita
MMSS
Tempo
A F FA A FB
AA FB
A austenita restante permanece estável (devido ao aumento do teor de C)
Transformação da austenita para bainita
Concentração de C na austenita
Prevenção da transformaçãoda austenita, resfriamento rápido
Aços TRIP Aços TRIP –– Microestrutura e efeito TRIPMicroestrutura e efeito TRIP
Efeito TRIP: plasticidade Efeito TRIP: plasticidade induzida por transformaçãoinduzida por transformaçãoMicroestruturaMicroestrutura
Aços TRIP Aços TRIP –– PropriedadesPropriedadesEnsaios em TraçãoEnsaios em Tração
Aços TRIP Aços TRIP -- PropriedadesPropriedadesn instantâneon instantâneo
Aços TRIP Aços TRIP -- PropriedadesPropriedades
12 5
13,0
EMBUTIMENTO ERICHSEN
11,5
12,0
12,5N
TO (m
m)
DP450
EEP- PCEEPEP
10 0
10,5
11,0
O E
MB
UTI
MEN TRIP750
DP590
EM
9,0
9,5
10,0
ALT
UR
A D
O
DP780
8,0
8,5
0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0
ESPESSURA ( )ESPESSURA (mm)
Aços TRIP Aços TRIP –– PropriedadesPropriedades
35
40DP1000
TRIP750
25
30
ção
(kN
) DP780
DP590
10
15
20
ça n
o pu
nç DP450
0
5
10
Forç
00,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00
Altura de deslocamento do punção (mm)
Aços TRIP Aços TRIP -- Composição Química; PropriedadesComposição Química; Propriedades
C Mn Al Si P S Cu B
<0,23 <3,30 >0,010 <2,00 <0,090 <0,015 <0,20 <0,0060
AÇO LE (MPa) LR (MPa) AL (%) BH (MPa) LR x AlDP450 311 542 27 48 14.634
DP590 412 677 27 53 18.279 Típicos
DP780 496 870 17 70 14.790
TRIP750 473 751 29 85 21.779Valores
Considerações finaisConsiderações finais“A arquitetura do automóvel deverá mudar radicalmente nos próximos anos e a Indústria do Aço está determinada a manter-se como principal opção na construção Automotiva, para continuar fabricando veículos:
Mais leves
Mais resistentes
Seguros
Menos poluentes
Sustentáveis
Com custo aceitável ” Com custo aceitável.
Ob ig d l t ã !Obrigado pela atençã[email protected]