Estudo terminais em aço especial de alta dureza após impacto balístico

Abstract

O objetivo deste estudo é analisar e caracterizar um aço especial de alta dureza, desenvolvido por uma siderúrgica brasileira para ser aplicado como blindagem nos CC‟s da Nova Família de Blindados sobre Rodas (NFBR) do Exército Brasileiro (EB), visando analisar os efeitos terminais resultantes do impacto de projéteis 7.62 mm perfurantes no desempenho balístico do mesmo. Sendo assim, o aço de alta dureza (HHA – High hardness Armor) foi caracterizado de duas formas, a saber: “como recebido” e após o impacto balístico. A caracterização do aço, “como recebido”, foi realizada por meio de ensaios metalográficos, a fim de identificar possíveis inclusões e precipitados; e analisar a microestrutura, confirmando os tratamentos térmicos realizados no aço e localizando uma possível austenita retida. Além disso, o aço, “como recebido”, passou por ensaios mecânicos (dureza Rockwell, dureza por microindentação Vickers, tração e impacto Charpy) e uma posterior análise da superfície de fratura (fratografia), objetivando comprovar o comportamento mecânico do mesmo por meio de macro e microscopias (MEV). O ensaio balístico deste aço já havia sido realizado previamente, cabendo a esse estudo caracterizá-lo por meio da análise visual (de acordo com o critério da Marinha) e por microscopia eletrônica de Varredura, com a finalidade de encontrar possíveis fenômenos microestruturais, decorrentes do impacto balístico, como bandas de cisalhamento, por exemplo. Em seguida foi feita uma análise por Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS) e um ensaio de dureza por microindentação Vickers. De acordo com os resultados, o material, “como recebido”, possui inclusões não metálicas e precipitados de Nitreto de Ti, porém não apresenta austenia retida. Este aço possui além da martensita revenida, traços de bainita e ferrita. Os ensaios mecânicos mostram: um elevado limite de resistência e baixo alongamento (tração), uma descarbonetação superficial (dureza Rockwell e dureza por microindentação Vickers) e uma elevada absorção de energia por unidade de área (impacto charpy). O ensaio fratográfico apresentou um macromecanismo dúctil em tração, com a presença de “taça-cone”, e micromecanismos de deformação plástica, com o surgimento das microcavidades, denominados “dimples”. A superfície de fratura do ensaio de impacto Charpy apresentou uma característica mais dúctil que frágil. De acordo com a análise visual dos impactos, teve-se a ocorrência de 2 penetrações parciais e 3 penetrações completas. Já a caracterização microscópica dos efeitos terminais apresentou o surgimento das bandas de cisalhamento adiabático, seguida de nucleação e propagação de trinca em seu interior. A análise por EDS mostrou que o surgimento das bandas não possui relação com o aumento ou a diminuição de elementos químicos dentro e fora da banda, onde se descarta, também, a hipótese do surgimento da trinca estar associado ao precipitado de Ti. O ensaio de dureza por microindentação Vickers, realizado no interior da banda, indica que essa região possui uma dureza superior a da matriz. Dessa forma, o trabalho sugere que a queda de resistência pode estar associada ao surgimento das bandas de cisalhamento adiabático, as quais se tornaram um ponto de fragilidade no material, pois isso explicaria o fato de um impacto de energia inferior, que possuía mais bandas e trincas, ter penetrado completamente, diferente do que possuía energia superior, com poucas bandas e trincas