Competição entre os mecanismos de amolecimento e endurecimento de aços experimentais resistentes ao fogo microligados ao nióbio e boro com aplicações estruturais.

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Ferreira, Andrei Marx
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Aços resistêntes ao incêndio; Creep; Efeito autocura; Fire-resistant steels; Microstructure; Precipitação; Recovery; Recristalização; Recrystallization; Recuperação
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-26022026-092058/

Elementos estruturais metálicos facilitam a construção de edifícios mais altos, com melhor aproveitamento do espaço interno em comparação às estruturas de concreto armado. No entanto, os aços estruturais convencionais utilizados na construção civil requerem revestimentos de proteção passiva contra incêndio, o que eleva os custos do projeto e prolonga o tempo de construção. No contexto global da segurança contra incêndio em estruturas de aço, soluções metalúrgicas vêm sendo exploradas como alternativas aos sistemas tradicionais de proteção arquitetônica. Dentre essas soluções, os aços resistentes ao fogo oferecem o benefício duplo de preservar as vantagens estruturais inerentes ao aço, ao mesmo tempo em que aumentam a estabilidade térmica. Apesar disso, a ampla adoção desses aços resistentes ao fogo no mercado brasileiro é limitada, principalmente devido aos altos custos de produção associados às elevadas concentrações de molibdênio (Mo) e vanádio (V). Este estudo tem como objetivo investigar os mecanismos de amolecimento e de endurecimento em aços experimentais resistentes ao fogo, microligados com nióbio (Nb) e boro (B), processados por laminação controlada sob diferentes condições de resfriamento. As respostas mecânicas e microestruturais dessas ligas foram comparadas com as de aços comerciais resistentes ao fogo e aços experimentais descritos na literatura. Os resultados demonstram que taxas de resfriamento mais lentas promovem a transformação em ferrita e a precipitação de carbonetos (Nb,Ti)C, favorecendo o desenvolvimento de uma microestrutura de fases de equilíbrio. A adição de 28 ppm de boro mostrou-se suficiente para aumentar a resistência ao fogo dos aços microligados com nióbio processados por laminação termocontrolada com resfriamento lento. O boro induziu a formação de bainita superior sob altas taxas de resfriamento. Além disso, o boro segregou-se nas interfaces dos precipitados de (Nb,Ti)C, dificultando a cinética de crescimento desses precipitados e contribuindo para a manutenção de altos valores de limite de escoamento durante simulações de exposição ao fogo. As ligas enriquecidas com boro apresentaram retenção do limite de escoamento a 600 °C superior a 66% do valor à temperatura ambiente, conforme os parâmetros de referência estabelecidos na literatura. Esses resultados destacam a eficácia do boro, nióbio e titânio como elementos de liga no desenvolvimento de aços resistentes ao fogo com alto desempenho e custo reduzido. O principal mecanismo de amolecimento observado foi a recristalização dinâmica, cuja cinética foi significativamente suprimida em condições de resfriamento lento, devido à interação das fronteiras de grão com carbonetos nanométricos de Nb e Ti. O estudo ressalta o papel fundamental da engenharia microestrutural e do processamento termomecânico otimizado no avanço da tecnologia de aços resistentes a altas temperaturas.