O aço ao boro endurecido por prensagem é um aço de ultra alta resistência usado em uma variedade de indústrias, com uma aplicação particularmente importante na indústria automotiva. Uma grande proporção de fabricantes de automóveis usa aço ao boro para componentes estruturais e sistemas anti-intrusão em automóveis, uma vez que fornece alta resistência e potencial de redução de peso, permitindo carros mais fortes, porém mais leves, com maior segurança para os passageiros.

Na indústria automotiva, um dos principais métodos de junção é a soldagem a ponto por resistência, com vários milhares de soldas sendo feitas em um único carro. A soldagem a ponto expõe a chapa de aço ao boro diretamente por baixo a temperaturas muito altas, fazendo com que o metal exceda a temperatura de fusão e então solidifique rapidamente após o resfriamento. Isso resulta em uma zona afetada pelo calor, onde os contratos materiais circundantes e microestruturas são alterados.

É importante compreender os efeitos exatos da soldagem a ponto no aço ao boro, como as zonas afetadas pelo calor podem apresentar dureza reduzida, o que pode, por sua vez, encurtar a vida útil do material. Para investigar a correlação entre dureza e tensão residual, as medições devem ser feitas na mesma solda por pontos. Portanto, um método não destrutivo de medição da tensão residual deve ser usado para que a solda possa ser seccionada posteriormente para os testes de dureza. Métodos não destrutivos incluem elétrons, Difração de raios-X e nêutrons; o último foi o método escolhido, pois o feixe de nêutrons tem um volume de calibre cúbico, qual é o mais adequado para a geometria da amostra fornecida.

Uma colaboração recente entre o ILL, WMG da Universidade de Warwick, Tata Steel, e o Conselho de Pesquisa de Ciências Físicas e de Engenharia (EPSRC) realizaram um estudo para investigar a correlação entre a dureza do aço ao boro e a tensão residual. A Tata Steel forneceu as chapas de aço ao boro para os experimentos, que foram realizados por pesquisadores do WMG na linha de luz SALSA (Analisador de Tensão para Aplicações em Grande Escala) do ILL. A difração de nêutrons foi escolhida como o método para medir a tensão residual neste estudo devido à sua capacidade de penetrar em materiais pesados ​​como o aço ao boro, e a resolução mais precisa que ele oferece. As distribuições de dureza foram medidas nas mesmas soldas.

Este estudo determinou experimentalmente pela primeira vez uma forte correlação entre a dureza reduzida em zonas afetadas pelo calor de soldas por pontos de aço ao boro e o aumento da tensão residual. Os resultados indicaram a necessidade de desenvolver novos métodos de soldagem que não tenham o mesmo impacto prejudicial que a soldagem a ponto, especialmente porque não há nada que possa ser feito para evitar a reação de dureza reduzida quando a soldagem por pontos é usada em aço ao boro.

Dr. Neill Raath, Pesquisador do WMG, e o principal pesquisador deste estudo diz:"Nosso trabalho futuro analisará dois métodos que podem contornar esse problema:soldagem por pulso magnético, que não usa calor e, como tal, não causa uma zona afetada pelo calor, e tratamento térmico pós-soldagem, que reverte a redução da dureza causada pela soldagem a ponto. Isso será de particular importância para as indústrias que usam aço ao boro, ou seja, as indústrias automotiva e agrícola, bem como desenvolvedores de materiais que podem usar os dados para modelagem e simulações destrutivas em seu próprio trabalho. "

Dr. Thilo Pirling, Cientista do ILL liderando a equipe SALSA, diz:"A linha de luz SALSA é um instrumento adequado para este estudo, uma vez que é especializada na determinação de tensões residuais em uma ampla gama de materiais de engenharia, incluindo aços. Também permite que estruturas maiores sejam colocadas dentro da linha de luz. Nesse caso, a natureza não destrutiva da técnica permitiu que a correlação de interesses fosse analisada de forma eficaz, já que os perfis de dureza podem ser determinados na mesma solda após os testes de difração de nêutrons para tensão residual. "

Este estudo evidenciou a necessidade de métodos alternativos de soldagem que possam prolongar a vida útil do aço ao boro amplamente utilizado em todo o seu potencial. Com vários milhares de soldas sendo feitas em um único carro, trabalhos futuros em técnicas de soldagem não destrutivas e tratamentos de soldagem pós-ponto permitirão que os componentes de aço ao boro dos carros mantenham sua dureza e evitem tensões residuais. Mais importante, em última análise, isso fornecerá segurança de primeira linha para os passageiros em veículos mais resistentes, porém mais leves.