DP780 vs DP980 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações
Compartilhar
Table Of Content
Table Of Content
Introdução
Os aços de dupla fase DP780 e DP980 são amplamente utilizados como aços de alta resistência avançada (AHSS) especificados por níveis mínimos de resistência à tração (aproximadamente 780 MPa e 980 MPa, respectivamente). Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de manufatura comumente equilibram fatores concorrentes — resistência versus conformabilidade, custo versus desempenho e soldabilidade versus resistência a colisões exigidas — ao selecionar entre essas classes.
A distinção técnica central entre DP780 e DP980 é seu regime alvo de resistência à tração/resistência de escoamento: o DP980 é formulado e processado para fornecer um nível de resistência à tração significativamente mais alto do que o DP780, o que influencia a liga, o processamento, a temperabilidade e o comportamento subsequente. Como ambas as classes são definidas por propriedades (em vez de uma única química fixa), elas são frequentemente comparadas para componentes estruturais automotivos, peças de segurança e outras aplicações onde a otimização da relação resistência-peso é crítica.
1. Normas e Designações
- Documentos internacionais e da indústria comuns que cobrem aços de dupla fase (DP) e classes de propriedades AHSS incluem:
- Série EN 10149 (aços de alta resistência laminados a quente e a frio para conformação a frio)
- Especificações relacionadas a AHSS das normas industriais japonesas (JIS)
- Normas nacionais chinesas (GB/T) para aços automotivos de alta resistência
- Fichas técnicas de produtos de fabricantes de equipamentos originais (OEM) e siderúrgicas (por exemplo, normas de fabricantes automotivos)
- Classificação: DP780 e DP980 são aços de alta resistência e baixo teor de liga e pertencem à família AHSS (aços de dupla fase). Eles não são aços inoxidáveis, aços para ferramentas ou aços carbono clássicos no sentido de especificações de propósito único; eles são ligados/processados para alcançar uma microestrutura de dupla fase ferrita-martensita com resistência aprimorada e ductilidade razoável.
2. Composição Química e Estratégia de Liga
Nota: As classes DP são baseadas em propriedades; as composições químicas variam de acordo com o fornecedor e a rota de produção. A tabela abaixo apresenta faixas representativas e típicas (wt%) comumente encontradas em produtos comerciais DP780 e DP980.
| Elemento | DP780 (wt% típico) | DP980 (wt% típico) |
|---|---|---|
| C | 0,06 – 0,12 | 0,08 – 0,18 |
| Mn | 1,2 – 2,0 | 1,3 – 2,5 |
| Si | 0,2 – 0,6 | 0,2 – 0,6 |
| P | ≤ 0,025 (traço) | ≤ 0,025 (traço) |
| S | ≤ 0,01 (traço) | ≤ 0,01 (traço) |
| Cr | 0 – 0,30 | 0 – 0,30 |
| Ni | 0 – 0,50 | 0 – 0,50 |
| Mo | 0 – 0,20 | 0 – 0,25 |
| V | 0 – 0,10 | 0 – 0,15 |
| Nb | 0 – 0,06 | 0 – 0,06 |
| Ti | 0 – 0,05 | 0 – 0,05 |
| B | 0 – 0,002 | 0 – 0,002 |
| N | ≤ 0,02 | ≤ 0,02 |
Como a liga afeta as propriedades: - O carbono e o manganês são os principais contribuintes para a resistência; o aumento do carbono aumenta a resistência à tração e a resistência de escoamento, mas reduz a soldabilidade e a ductilidade. - O silício é utilizado para promover a resistência via solução sólida e para suprimir a formação de carbonetos durante o recozimento intercrítico, auxiliando a formação de martensita. - Elementos de microliga (V, Nb, Ti) refinam o tamanho do grão, promovem o endurecimento por precipitação e aumentam a temperabilidade com perda mínima de ductilidade. - Mo, Cr e Ni ajustam a temperabilidade e a tenacidade; adições modestas podem permitir metas de resistência mais altas (DP980) sem excesso de carbono. - O boro em níveis de ppm pode melhorar a temperabilidade e reduzir a necessidade de maior teor de carbono.
3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico
Microestruturas típicas: - Tanto o DP780 quanto o DP980 visam uma microestrutura de dupla fase consistindo em uma matriz de ferrita dúctil contendo uma fração controlada de ilhas de martensita mais dura. A fração de martensita e o particionamento de carbono determinam a resistência e a ductilidade. - O DP780 geralmente tem uma fração de martensita mais baixa do que o DP980 e/ou menor dureza da martensita, proporcionando um maior equilíbrio de ductilidade e conformabilidade. - O DP980 atinge o nível de tração mais alto por meio de uma fração de martensita aumentada, maior dureza da martensita (por meio de maior carbono na martensita) ou uma combinação de microliga e processamento que aumenta a temperabilidade.
Rotas de processamento e tratamento térmico: - O processamento controlado termo-mecânico (TMCP) e o recozimento intercrítico seguido de resfriamento controlado são rotas de produção comuns para aços DP. O recozimento intercrítico explora o campo de duas fases austenita-ferrita para particionar o carbono e, em seguida, resfriar para formar martensita nas regiões austenitizadas. - Normalização ou resfriamento e têmpera são rotas industriais menos comuns para AHSS DP porque se movem em direção a estruturas totalmente martensíticas ou martensíticas temperadas; a microestrutura de dupla fase requer austenitização parcial controlada. - Para o DP980, os fornecedores podem aplicar temperaturas intercríticas ligeiramente mais altas, diferentes taxas de resfriamento ou microliga adicional para aumentar a temperabilidade e produzir a fração de martensita necessária sem excesso de carbono.
4. Propriedades Mecânicas
A tabela a seguir apresenta faixas típicas de propriedades mecânicas; os valores reais dependem do processo e do fornecedor e são especificados pela ficha técnica do produto ou requisitos do comprador.
| Propriedade | DP780 (típico) | DP980 (típico) |
|---|---|---|
| Resistência à tração (Rm) | ~760 – 820 MPa (nom. 780 MPa) | ~940 – 1000+ MPa (nom. 980 MPa) |
| Resistência de escoamento (Rp0.2) | ~420 – 560 MPa | ~600 – 820 MPa |
| Alongamento total (A%) | ~12 – 20% | ~8 – 16% |
| Tenacidade ao impacto (dependente de temperatura e microestrutura) | Moderada — geralmente mais alta que DP980 na mesma espessura | Menor que DP780 quando ambos são processados para máxima resistência; a transição dúctil-frágil e o comportamento da ZTA dependem fortemente da química e da entrada de calor |
| Dureza (HB) | Média (tipicamente mais baixa que DP980) | Mais alta (refletindo maior fração de martensita e dureza) |
Interpretação: - O DP980 é mais forte (maior resistência à tração e escoamento), mas geralmente menos dúctil e menos tolerante durante operações de conformação do que o DP780. - As diferenças de tenacidade dependem da espessura, têmpera e processamento; maior temperabilidade e conteúdo de martensita no DP980 podem torná-lo mais sensível a modos de fratura frágil, a menos que a microliga e os controles de processo sejam otimizados.
5. Soldabilidade
Considerações sobre soldabilidade dependem do equivalente de carbono e da temperabilidade. Dois índices empíricos comumente usados são o equivalente de carbono ($CE_{IIW}$) e $P_{cm}$:
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretação qualitativa: - O maior teor de carbono e liga no DP980 geralmente elevam $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ em relação ao DP780, indicando maior temperabilidade e maior risco de fratura a frio na ZTA após a soldagem. - A microliga (Nb, V, Ti) e o boro podem afetar significativamente a temperabilidade sem aumentar muito $CE_{IIW}$, de modo que alguns aços DP de alta resistência permanecem soldáveis com pré-aquecimento apropriado, controle de entrada de calor e consumíveis. - Para soldagem de produção, o DP780 geralmente permite parâmetros de soldagem mais flexíveis, menor pré-aquecimento e risco reduzido de fratura na ZTA em comparação com o DP980. O DP980 frequentemente requer controle mais rigoroso: menor entrada de calor para limitar a largura da ZTA, controle de pré-aquecimento/interpassagem e consumíveis compatíveis para evitar dureza excessiva na ZTA.
6. Corrosão e Proteção de Superfície
- DP780 e DP980 são aços carbono/ligados (não inoxidáveis); a resistência à corrosão inerente é limitada. As estratégias de proteção típicas são:
- Galvanização a quente (comum em peças automotivas de carroceria em branco)
- Galvanização eletrolítica, revestimentos orgânicos e sistemas duplex (zinco + tinta)
- Revestimentos de conversão de fosfato e e-coat antes da pintura
- Índices específicos de inox, como PREN, não são aplicáveis ao DP780/DP980 porque os níveis de cromo e molibdênio são muito baixos para fornecer filmes passivos resistentes à corrosão.
- Se um componente requer resistência a longo prazo à exposição atmosférica, marinha ou química, uma solução inoxidável ou uma liga de corrosão dedicada deve ser selecionada em vez do aço DP revestido com galvanização.
7. Fabricação, Maquinabilidade e Conformabilidade
- Conformabilidade: o DP780 tem conformabilidade superior (esticamento, dobra, estampagem profunda) em comparação com o DP980, devido à menor relação de escoamento/tracção e menor fração de volume de martensita. O controle de retorno é mais fácil com o DP780.
- Dobra e estampagem: o DP980 de maior resistência requer mais força e controle mais rigoroso da geometria da ferramenta para evitar fraturas, rebarbas de corte e desgaste da ferramenta.
- Maquinabilidade: ambas as classes são mais difíceis de usinar do que aços de baixo carbono; o DP980 é mais abrasivo e aumentará o desgaste da ferramenta e as forças de corte em comparação com o DP780. O uso de ferramentas de metal duro, maior rigidez e alimentação/velocidades otimizadas é recomendado.
- Expansão de furos e estiramento de bordas: o DP780 geralmente apresenta melhor ductilidade de borda; o DP980 necessita de blanking cuidadoso e condicionamento de bordas se bordas expandidas ou esticadas forem necessárias.
8. Aplicações Típicas
| DP780 — Usos Típicos | DP980 — Usos Típicos |
|---|---|
| Membros estruturais automotivos (pilares B, travessas) onde o equilíbrio entre resistência e conformabilidade é necessário | Partes de reforço estrutural onde a máxima resistência é necessária para redução de peso (vigas de reforço, reforços de alta carga) |
| Caixas de colisão e seções de absorção de energia onde a ductilidade auxilia no controle da deformação | Membros de suspensão e chassi sujeitos a altas cargas estáticas/dinâmicas |
| Estruturas de assento, reforços e fechamentos estampados que requerem resistência moderada e boa conformabilidade | Reforços estruturais estampados a frio, componentes de alta resistência parafusados/soldados onde a redução de peso é crítica |
| Peças destinadas à galvanização e pintura com linhas de conformação convencionais | Aplicações que requerem seções transversais menores ou margens de segurança mais altas onde o DP980 permite redução de espessura |
Racional de seleção: - Escolha DP780 onde a complexidade de conformação, gerenciamento de energia de colisão ou ductilidade de borda são priorizados; frequentemente permite ferramentas mais simples e taxas de rejeição mais baixas. - Escolha DP980 quando o principal impulsionador for a máxima relação resistência-peso, permitindo o afinamento da espessura e a redução de massa, desde que os controles de fabricação mitiguem a redução da conformabilidade e soldabilidade.
9. Custo e Disponibilidade
- Custo relativo: o DP980 geralmente custa mais do que o DP780 devido a maiores demandas de processamento, controle mais rigoroso da química e microestrutura, e potencialmente microliga mais cara. Os preços variam de acordo com o fornecedor, volume do pedido e forma do produto.
- Disponibilidade por forma de produto: ambas as classes estão amplamente disponíveis de grandes siderúrgicas em bobinas, chapas e estampagens prensadas para a cadeia de suprimentos automotivos. Placas mais grossas ou mobiliário especial de DP980 podem ter disponibilidade mais limitada do que DP780 em algumas regiões; a aquisição deve confirmar prazos de entrega e qualificação do produto para aplicações críticas.
10. Resumo e Recomendação
| Classe | Soldabilidade | Equilíbrio Resistência–Tenacidade | Custo Relativo |
|---|---|---|---|
| DP780 | Melhor soldabilidade; menor CE e suscetibilidade à ZTA em químicas típicas | Equilibrado: boa ductilidade, resistência moderada-alta, tenacidade favorável | Menor |
| DP980 | Soldagem mais exigente (maior CE/temperabilidade); requer controles mais rigorosos | Maior resistência, menor ductilidade; tenacidade depende de liga/processamento | Maior |
Recomendações: - Escolha DP780 se você precisar de um material de alta resistência com melhor conformabilidade e soldagem mais simples ou se a peça apresentar estampagem complexa, altas relações de estiramento ou requisitos rigorosos de expansão de borda. - Escolha DP980 se a máxima resistência à tração e resistência de escoamento forem as principais restrições de projeto e você puder acomodar controles mais rigorosos de conformação, soldagem e ferramentas — ou se a redução de peso por meio de afinamento de espessura for crítica e validada em desempenho de processo e colisão.
Nota final: Como as classes DP são baseadas em desempenho, consulte sempre as fichas técnicas específicas do fornecedor, realize testes de qualificação de material para conformação, soldagem e desempenho em colisão, e confirme se a variante termo-mecânica selecionada atende às metas funcionais, de fabricação e de custo do componente.