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Aços Avançados de Alta Aços Avançados de Alta Resistência Resistência Uma Uma E i Ui i E i Ui i Experncia na Usiminas Experncia na Usiminas Ivan de Castro Ivan de Castro

Ivan Castro

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Page 1: Ivan Castro

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

Page 2: Ivan Castro

SumárioSumário

Demandas sobre o setor automotivo

Programa ULSAB Programa ULSAB

Desenvolvimento de Aços AHSS na Usiminas

Aços TRIP na Usiminas

Page 3: Ivan Castro

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).

Page 4: Ivan Castro

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

Page 5: Ivan Castro

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

Page 6: Ivan Castro

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/

Page 7: Ivan Castro

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.

Page 8: Ivan Castro

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.

Page 9: Ivan Castro

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.

Page 10: Ivan Castro

Segurança veicularSegurança veicular

1997

2000

2005

19971997 20002000 20052005

http://www.euroncap.com/tests

Page 11: Ivan Castro

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.

Page 12: Ivan Castro

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.

Page 13: Ivan Castro

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).

Page 14: Ivan Castro

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

Page 15: Ivan Castro

Materiais no Projeto ULSABMateriais no Projeto ULSAB--AVC (Classe C)AVC (Classe C)

Page 16: Ivan Castro

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

Page 17: Ivan Castro

Aços AHSS na Usiminasç

Aços Dual Phase

Laminado a Frio - DP450; DP590 e DP780

Revestido – DP450; DP590 e DP780

Page 18: Ivan Castro

Aços TRIP na Usiminas

D l i t l il t Desenvolvimento em escala piloto

Produção industrial

Avaliação de aplicação

Page 19: Ivan Castro

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

Page 20: Ivan Castro

Aços TRIP Aços TRIP –– Microestrutura e efeito TRIPMicroestrutura e efeito TRIP

Efeito TRIP: plasticidade Efeito TRIP: plasticidade induzida por transformaçãoinduzida por transformaçãoMicroestruturaMicroestrutura

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Aços TRIP Aços TRIP –– PropriedadesPropriedadesEnsaios em TraçãoEnsaios em Tração

Page 22: Ivan Castro

Aços TRIP Aços TRIP -- PropriedadesPropriedadesn instantâneon instantâneo

Page 23: Ivan Castro

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)

Page 24: Ivan Castro

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)

Page 25: Ivan Castro

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

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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]