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D E M a P U C -R io Tipos de Aços • Aços utilizados no modelo Classe-C Codigo Tipo de Aço Mild Mild Steel ( Aço Carbono) BH Bake Hardenable (Aço Envelhecível) IF Interstitial Free ( Aço livre de intersticiais) HSLA ( ARBL) High Strength Low Alloy (Alta Resistencia Baixa Liga) DP Dual Phase ( Aço Bifásico) CP Complex Phase ( Aço Complexo) Mart Martensitic (Martensítico) TRIP Transformation Induced Plasticity ( transformação induzida por deformação plástica) http://www.worldautosteel.org/Projects/LCA-Study.aspx 56 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Propriedades Mecânicas Limite de Resistência (MPa) A lo n g a m en to % 57 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Vantagens dos Aços Avançados • Advanced High-Strength Steel (AHSS) Aços Avançados de Alta Resistência 21 a 25% redução no peso do “ body-in-white” (monobloco) 9 % redução no peso total sem passageiros (curb weight) 5,1% redução de consumo de combustível 5,7% redução de emissões do ciclo de vida (CO2) pouco ou nenhum aumento no custo de manufatura 58 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Aços são Recicláveis • É preciso considerar o Ciclo de vida (LCA ) do veículo Produção Manufatura Uso Reciclagem R Geyer, 7th Ecobalance, Tsukuba (2006) 59 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Impacto Ambiental do uso de Aços AHSS • Para cada 1 kg de AHSS utilizado em veículos existe um total de 8kg de CO2 equivalente. • Se todos os veículos forem globalmente produzidos com aços AHSS a emissão de CO2 anual seria reduzida em 156 milhões de toneladas. • CO2 equivalente É um padrão universal de medidas contra os impactos de liberação ou de evitar a liberação de diferente gases que causam o efeito estufa. • http://www.worldautosteel.org/Projects/LCA-Study.aspx 60 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Exemplos de Carros com Aços Avançados Mercedes S Class. ≈50% dos componentes do “body. Dodge Avenger 2008. ≈ 30% do “body”. Audi Q5 2008. Mitsubishi Lancer 2008. Melhora a rigidez torsional em 56% e a resistência ao dobramento em 50%. Jaguar XF 61 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Exemplos de Carros com Aços Avançados O Mercedes S Class que ganhou o EuroCar Body award em 2005, utiliza os novos tipos de aço. Cerca de metade dos componentes do “body” são feitos de Aços HSS ou AHSS. 62 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Exemplos de Carros com Aços Avançados Recentemente a Daimler Chrysler lançou o Dodge Avenger 2008 . Em torno de 30% do “body” é fabricado de aços tipo HSS e AHSS. 63 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Exemplos de Carros com Aços Avançados O Jaguar XF inclui aços de útlima geração, especialmente na parte superior do “body”. O carro utiliza aços de alto carbono, DP600 bifásico, aços com boro deformados a quente, e aços “bake-hardened”. 64 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Exemplos de Carros com Aços Avançados Uma parte significativa do “body” do Audi Q5 2008 é fabricado com componentes de aços tipo HSS e AHSS. A Audi decidiu pelo uso desses aços porque reduzem o peso enquanto melhoram rigidez, padrão de vibração a segurança no evento de um impacto. 65 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Exemplos de Carros com Aços Avançados O Mitsubishi Lancer 2008 utiliza aços tipo HSS e AHSS no seu “body-in-white” Monobloco, desta forma melhorando a rigidez torsional em 56% e rigidez/resistência a dobramento em 50% quando comparado ao modelo anterior. 66 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io O que é um Aço? • Liga metálica a base de ferro (ferrosa) • Contém carbono, tipicamente, em 0,1 e 1,5 wt% • Pode conter outros elementos de liga Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, W, Co ou Si • Propriedades dependem da composição química e da microestrutura. Ex: Mais carbono => mais resistente e menos dúctil Ex: Presença de Cr => aço inoxidável 67 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io O que é um Metal? • O metal é constituído por uma estrutura cristalina de átomos em que os núcleos permanecem relativamente fixos e os elétrons da última camada passeiam livremente (transportam calor e eletricidade). 68 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io O que é um Cristal? • Um cristal é uma organização periódica de átomos no espaço. • Está presente em quase todos os materiais – metais, pedras, proteínas e vírus. • Na natureza os cristais podem aparecer em diversas escalas de tamanho – de µm a cm • Artificialmente, é possível controlar o tamanho dos cristais e fabricar cristais perfeitos “gigantes”. 69 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Cristais Naturais e Artificiais Cristais gigantes de gypsum, de origem natural, descobertos em uma mina na Espanha Cristais gigantes de KDP, crescidos em laboratório Imagem de alta-resolução mostrando a organização atômica Microscópio Eletrônico de Transmissão Mono-cristal gigante de Silício, a partir do qual são fabricados chips de computador. 70 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Os 7 Sistemas Cristalinos Só existem 7 tipos de células unitárias que preenchem totalmente o espaço Cúbica a=b=c, abg90° Ortorrômbica abc, abg90° Tetragonal a=bc, abg90° Romboédrica a=b=c, abg90° Monoclínica abc, ag90° b Hexagonal* a=bc, ab90°,g120° Triclínica abc, abg90° Site com animações 71 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io As 14 Redes de Bravais Cúbica Simples Cúbica de Corpo Centrado Cúbica de Face Centrada Tetragonal Simples Tetragonal de Corpo Centrado Ortorrrômbica Simples Ortorrrômbica de Corpo Centrado Ortorrrômbica de Base Centrada Ortorrrômbica de Face Centrada Romboédrica Simples Hexagonal Monoclínica Simples Monoclínica de Base Centrada Triclínica Site com animações 72 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io O Conceito de Ligas Metálicas Metal Puro 99,99999% Impurezas Elementos de liga Solução sólida Segunda fase Não há formação de novas estruturas O soluto está uniformemente distribuído na rede Solutos que não queremos Solutos que queremos Um novo composto Solvente 73 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Solutos Substitucionais ou Intersticiais Vacância ausência de átomo Soluto Intersticial átomo diferente ocupando um interstício Soluto Substitucional átomo diferente ocupando uma vacância 74 S . P ac io rn ik – D E M a P U C -R io Interstícios e Carbono nas Redes do Ferro • Rint ccc = 0,019 nm • Rint cfc = 0,051 nm • Rcarbono = 0,077 nm • Assim, o átomo de carbono é maior do que o interstício e fica sob compressão. A presença de carbono distorce a rede, contribuindo para endurecer o material. A concentração máxima de carbono na ferrita é muito baixa (0,022 wt%) Como o interstício central da cfc é cerca de 2,7X maior, a concentração
