Aços de Alta Resistência Avançados: Definição, Benefícios e Aplicações Automotivas

À medida que preocupações com segurança do motorista e economia de combustível se tornaram mais proeminentes, fabricantes automotivos buscaram tornar todos os aspectos do ciclo de vida de produção do veículo mais eficientes. Parte desse processo de otimização contínua inclui considerar minuciosamente as propriedades de material mais eficazes ou benéficas em aplicações automotivas, e tentar incorporar mais materiais que forneçam essas características desejadas. Um avanço chave nessa área foi o desenvolvimento de aços de alta resistência avançados (AHSS).

Aços de alta resistência avançados são novas gerações de graus de aço que oferecem uma combinação única de durabilidade, facilidade de fabricabilidade e alta relação resistência-peso que garante que peças e componentes de aço atendam a regulamentações críticas de segurança e eficiência de maneira econômica.

Montadoras têm usado aços de alta resistência avançados por anos, e à medida que processos de manufatura melhoraram, cada geração subsequente de aços também melhorou. Usando processos precisos de aquecimento e resfriamento e diferentes mecanismos de fortalecimento, engenheiros podem alcançar propriedades mecânicas ótimas — como alta ductilidade ou resistência à tração — enquanto também atendem a requisitos para desempenho em colisão, ductilidade, fadiga, rigidez e outras características.

Os vários tipos de aços de chapa de alta resistência avançados fornecem diferentes propriedades, também, o que permite que fabricantes adaptem sua composição de peça para atender às necessidades específicas de cada aplicação. Estruturas de automóveis, por exemplo, requerem maior rigidez (para manter a integridade estrutural do veículo) do que peças usadas na zona de deformação, que são projetadas para sofrer deformações controladas que ajudam a proteger passageiros se uma colisão ocorrer.

Tipos de aços de alta resistência avançados

Aços que têm níveis de limite de escoamento de 550 megapascal (MPa) ou mais são tipicamente considerados aços de alta resistência avançados. Para a primeira e segunda geração desses metais, engenheiros foram rápidos em aproveitar as diferenças na composição química e microestruturas multifásicas de aços específicos para atender às demandas de desempenho de componentes automotivos.

• Aço de Fase Dual (DP): Um dos aços de alta resistência avançados mais amplamente usados e é excepcionalmente dúctil e resiste a fraturas, permitindo seu uso em uma gama de aplicações automotivas, incluindo componentes estruturais.
• Aços de Plasticidade Induzida por Transformação (TRIP): Exibem alta maleabilidade, o que dá às peças de aço TRIP alta capacidade de resistência. Ambos fornecem alta absorção de energia, o que os torna bem adequados para zonas de deformação.
• Aços Martensíticos: Têm uma microestrutura com teor de carbono aumentado, o que aumenta a resistência e dureza do material mas não aumenta o peso dos componentes da mesma forma que uma peça de aço convencional faria. Aços martensíticos resistem à deformação permanente, o que os torna uma excelente escolha de material para reforçar compartimentos de passageiros ou gaiolas de segurança automotivos.

Novas pesquisas e desenvolvimentos nos últimos anos levaram à nova terceira geração de aços de alta resistência avançados, projetados para fornecer combinações aumentadas de resistência e ductilidade, muitas vezes a custos significativamente menores. Embora a indústria ainda esteja trabalhando em direção a uma definição padronizada de aços de alta resistência de terceira geração, as propriedades típicas desejadas são resistência mínima de 1200 MPa e ductilidade de 30% de alongamento — um aumento notável sobre gerações anteriores de aços.

Aplicações de aços de alta resistência avançados

Embora tenham sido usados por anos para aplicações automotivas, aços de alta resistência avançados também têm sido cada vez mais incorporados em outros setores de manufatura. As características de segurança em colisão de aços de alta resistência os tornam ideais para aplicações em sistemas de transporte ferroviário, por exemplo.

Aços de alta resistência avançados também foram encontrados para melhorar desempenho de motor e limitações de velocidade não apenas para automóveis, mas também para aeronaves, navios e trens. O mercado de aços de alta resistência avançados também está preparado para oferecer economias de energia significativas a fabricantes em todo o mundo à medida que métodos se tornam mais eficientes.

Desafios dos aços de alta resistência avançados

Aços de alta resistência avançados vêm com algumas limitações. A ductilidade aumentada de aços de alta resistência avançados de terceira geração requer aumento do teor de liga do metal. Isso permite que os aços sejam conformados a frio em formas mais complexas enquanto ainda retêm ductilidade do material, mas leva a maior desgaste em matrizes de conformação e maior retorno elástico.

Soldabilidade também apresenta um desafio, pois as microestruturas criadas pelo maior teor de carbono e liga dos aços de alta resistência avançados podem ser impactadas negativamente pelo aquecimento e resfriamento rápidos envolvidos no processo de soldagem.

Um objetivo no desenvolvimento contínuo de aços de alta resistência avançados de terceira geração é reduzir o teor de liga dos aços de alta resistência para manter custos mais baixos, enquanto também maximiza resistência e ductilidade e evita fragilização.

A parceria de manufatura que redefine o que é possível

Aços de alta resistência avançados podem ser adequados para melhorar a resistência à tração e durabilidade de uma variedade de peças em diversas indústrias. Avanços em eficiência energética e engenharia provavelmente tornarão a próxima geração de aços de alta resistência avançados ainda mais versáteis.

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