Este estudo propõe de forma inovadora o conceito de design de composição “redução de C, aumento de Si e adição de Mn” com base no aço não temperado comercial atual. Por meio do controle da composição e otimização da microestrutura, foi desenvolvido um novo aço não temperado de alta resistência, alta tenacidade e baixo custo com resistência à tração de aproximadamente 1300 MPa. Os resultados mostram que a composição do novo aço não temperado (QGF17) (fração em massa) é 0,19%C, 1,92%Si, 2,90%Mn, 0,56%Cr, 0,012%P, 0,004%S. A adição de Si otimizou a microestrutura bainítica, aumentando a fração volumétrica da bainita alongada (LB), o tamanho dos grãos foi refinado de 18 μm para 11 μm, a fração de limites de grão de alto ângulo (HAGB) aumentou significativamente de 28,5% para 59,1%, e a densidade de discordâncias aumentou, formando zonas locais de alta densidade de discordâncias próximas às fronteiras de grão e interfaces de lâminas. Comparado com o aço FAS2225, a microdureza e as propriedades mecânicas do novo aço não temperado foram significativamente melhoradas. A dureza aumentou de 318 HV para 473 HV, o limite de escoamento e a resistência à tração aumentaram de 710 e 955 MPa para 973 e 1322 MPa, respectivamente, e o KV₂ a -20 ℃ aumentou de 16 J para 29 J. O novo aço não temperado possui maior capacidade de encruamento por deformação e tenacidade ao impacto relativamente alta. A análise da morfologia da fratura mostra que, embora ambos os materiais apresentem um modo de fratura quase clivada, foram observadas faixas de deformação plástica evidentes próximas à entalhe em V no aço não temperado, e a morfologia da fratura mudou do padrão ribeirinho quase clivado do FAS2225 para pequenas superfícies quase clivadas mais refinadas. Os resultados confirmam que o novo aço não temperado reduz os custos de produção por meio da simplificação das adições de liga e otimização da proporção dos componentes, resolvendo o problema industrial “aumento da resistência com deterioração da tenacidade e dificuldade no controle de custos” do aço não temperado tradicional de alta resistência, oferecendo um novo caminho técnico para a aplicação industrial dos aços não temperados de alto desempenho.

Aço não temperado;Si;Tenacidade ao impacto em baixa temperatura;Limites de grão de alto ângulo;Fratura quase clivada