Efeito da temperatura de início de laminação de acabamento sobre a microestrutura e propriedades mecânicas de um aço API 5L X65.

Abstract

O presente trabalho avaliou o efeito da temperatura de início da laminação de acabamento sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas do aço API 5L X65, que permanece empregado na fabricação de dutos, especialmente em aplicações nas quais se busca conciliar resistência mecânica, tenacidade, soldabilidade e viabilidade industrial. O estudo desse material é relevante porque seu desempenho em serviço depende não apenas da composição química, mas também do controle rigoroso das condições de processamento termomecânico, uma vez que pequenas variações na etapa de acabamento podem alterar significativamente a microestrutura final e, consequentemente, o equilíbrio entre resistência mecânica por tração, ductilidade e comportamento em impacto. Os aços microligados de alta resistência e baixa liga (ARBL) destacam-se por sua elevada resistência mecânica, boas tenacidade e soldabilidade, características essenciais para aplicações em ambientes severos. Esses aços são geralmente produzidos por meio de processos termomecânicos controlados (TMCP), que envolvem laminação em faixas específicas de temperatura, seguida de resfriamento controlado. O desempenho final do material está diretamente associado ao controle de variáveis de processo, como a temperatura de não recristalização, Tnr, e a temperatura de transformação da austenita em ferrita, Ar3, que influenciam o refino microestrutural. Para a realização deste estudo, foram utilizadas amostras de chapas laminadas de aço API 5L X65, produzidas na laminação de chapas grossas da empresa Gerdau, usina de Ouro Branco (MG). Com base na composição química medida do aço, foram determinados os valores de Tnr e Ar3, utilizados como referência para o planejamento do processo. Foram executados dois ciclos industriais de laminação, caracterizados principalmente por diferentes temperaturas de início e de fim da laminação de acabamento. As amostras do primeiro ciclo, processadas sob temperaturas mais baixas de início e final de acabamento, apresentaram microestrutura predominantemente ferrítico-bainítica, enquanto as do segundo ciclo, processadas sob temperaturas mais altas, revelaram, além de ferrita e bainita, regiões associadas ao constituinte martensita-austenita (MA).Nos ensaios de tração, as amostras do segundo ciclo apresentaram, de modo geral, maiores valores de limite de escoamento e limite de resistência em tração, mantendo-se dentro da faixa especificada para o aço API 5L X65. Nos ensaios de impacto Charpy, os resultados permaneceram próximos entre si, enquanto o ensaio DWTT mostrou maior sensibilidade para evidenciar diferenças no modo de fratura. Os ensaios de dureza e microdureza indicaram variações moderadas ao longo da espessura, coerentes com as diferenças microestruturais observadas. Concluiu-se que a temperatura de início da laminação de acabamento influenciou diretamente a microestrutura e o desempenho mecânico do aço API 5L X65. O segundo ciclo apresentou aumentos médios de aproximadamente 2,2% no limite de escoamento e 5,2% no limite de resistência à tração, sem redução expressiva da ductilidade e da energia absorvida no ensaio Charpy. Assim, os resultados obtidos reforçam a importância do controle do histórico térmico durante a laminação de acabamento que contribuem para o melhor entendimento das janelas de processamento industrial.