Na laminação controlada as variáveis como temperatura, deformação, taxa de deformação e tempo entre passes são de suma importância para a obtenção da microestrutura adequada para o refino dos grãos ferríticos. O controle resulta em uma seqüência de passes disciplinados [9].
2.3.1 Laminação controlada convencional (CCR)
A laminação controlada convencional é o primeiro tipo de laminação controlada utilizada industrialmente. O reaquecimento, o desbaste, o acabamento e o resfriamento são controlados de modo a se obter microestruturas estratégicas ao longo das várias etapas do processamento (Figura 2.2). Isso visa não apenas garantir o refino microestrutural, mas
7 também excluir tratamentos térmicos posteriores.
Figura 2.2 Na laminação controlada convencional objetiva-se o desenvolvimento de microestruturas específicas ao longo de cada etapa do processamento. A temperatura de reaquecimento utilizada é dada em função da solubilização dos carbonitretos. Nas etapas de desbaste e acabamento gera-se uma microestrutura austenítica condicionada, com aumento de Sv, de modo a se aumentar os sítios de nucleação para os futuros grãos ferríticos. Isso ocasiona o refino da ferrita após a transformação de fase, com tamanhos de grãos da ordem de 5 µm.
2.3.1.1 Reaquecimento
Nesse tipo de laminação a temperatura de reaquecimento está em torno de 1050-1300 oC e depende da composição química do material. Essa temperatura tem influência na quantidade de elemento microligante dissolvido na rede do material antes da laminação e, aliada ao tempo de permanência, no tamanho de grão austenítico inicial. Se, por um lado, é vantajosa a maximização da temperatura de reaquecimento para promover a completa solubilização dos nitretos, carbetos e carbonitretos, por outro, um tamanho de
grão austenítico inicial muito grande pode produzir uma estrutura austenítica duplex, através de recristalização secundária. Essa estrutura é composta por uma distribuição que engloba, pelo menos, dois grupos de tamanhos de grãos. Após a laminação, a estrutura duplex prejudica a tenacidade do material, uma vez que pode existir a ocorrência de deformação localizada, influenciando de ius, pode ser alculada pela modificação da equação de Irvine (Equação 2.2).
forma negativa a continuidade das propriedades mecânicas do material. A temperatura de solubilização, Ts, dada em graus Cels
c 15 . 273 % 14 12 % % log 26 , 2 770 . 6 10 − ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ ⋅ − = N C Nb Ts 2.2 .3.1.2 Desbaste o
uma estrutura duplex após a ansformação de fase, o que é indesejável.
.3.1.3 Acabamento 2
A etapa de desbaste envolve passes de deformação entre Ts e Tnr. A temperatura de não-recristalização varia de material para material, sofrend influências de variáveis como composição química e taxa de deformação [3].
Nesse estágio, a recristalização ocorre rapidamente e pode ser acompanhada pelo crescimento de grão. A escolha adequada da quantidade e taxa de deformação pode fazer com que a recristalização estática ocorra completamente, resultando em grãos austeníticos pequenos. Caso essas variáveis não sejam bem controladas, a recristalização estática pode ocorrer parcialmente entre passes, levando a
tr
2
A etapa de acabamento ocorre entre Tnr e Ar3. Como nesse intervalo a recristalização não é completa, os grãos se tornam alongados conforme vão
9 sendo deformados, levando ao acúmulo de deformação de um passe a outro. Esse processo é conhecido como “empanquecamento”, e caracteriza o
ndic
Durante o empanquecamento a razão co ionamento da austenita.
grão do volume
chamada de Sv, é aumentada, embora o volume seja mantido constante. Isso é responsável pelo surgimento de sítios preferenciais de nucleação da ferrita durante a transformação de fase. Outra fonte em potencial são as bandas de deformação dentro dos grãos austeníticos. Elas surgem quando
grão do
superfície , também
a deformação
fase, ocasionando um aumento na tenacidade e na tensão e escoamento.
.3.1.4 Resfriamento
erríticos, já que o crescimento destes é limitado em
res, já que a formação de
as as taxas utilizadas são limitadas pela é maior que, aproximadamente, 50% na etapa de acabamento.
Com o aumento dos sítios de nucleação a ferrita sofre refino durante a transformação de
d
2
O resfriamento controla as propriedades do material, além de sua relação estreita com a economia e a produtividade de uma planta de laminação. Uma alta taxa de resfriamento diminui Ar3, prevenindo a austenita de se recristalizar antes da transformação de fase e reduzindo a quantidade de precipitação na austenita. A diminuição de Ar3 não só aumenta a região de não recristalização da austenita, mantendo sua estrutura empanquecada, como auxilia no refino dos grãos f
temperaturas mais baixas.
A diminuição da precipitação na austenita significa que os elementos microligantes permanecerão mais tempo dissolvidos na rede e se precipitarão com maior proeminência durante a transformação de fase. Dessa forma, esses precipitados agirão como elementos endurecedo
precipitados é fina em temperaturas mais baixas.
Resfriamentos acelerados geram melhorias na ductilidade e na resistência do material, m
temperabilidade do material.
.3.2 Laminação controlada por recristalização (RCR)
tura é obtido através da
icroligantes. Dois quisitos básicos para o sucesso desse processamento são:
i
nr) e o último a ii
2
A laminação controlada convencional se baseia na utilização de baixas temperaturas durante os últimos passes, de onde provém o refino da ferrita após a transformação de fase. Contudo, alguns materiais não podem ser deformados em temperaturas tão baixas, devido à necessidade de cargas excessivas. Por isso, o controle da microestru
laminação controlada pela recristalização estática.
Nesse tipo de TMP a recristalização é controlada de forma cuidadosa, de modo que ocorra em temperaturas cada vez menores, durante a etapa de acabamento. Contudo, essas temperaturas estão acima de 900 oC; isto é, são maiores que as empregadas na laminação controlada convencional. O material é aquecido entre 1250-1050 oC, onde sofre a etapa de desbaste. A etapa de acabamento é realizada ente 1000-900 oC com o controle do crescimento de grão nos últimos passes, através da adição de elementos m
re
A recristalização entre passes deve ser suficientemente rápida para que se tenha otimização do processo, pois uma recristalização lenta demanda muito tempo morto de processamento. Isso pode ser conseguido através da adição de vanádio no lugar do nióbio, uma vez que entre os elementos nióbio, alumínio, titânio e vanádio, o primeiro tem a maior temperatura de solubilização (e maior T
menor temperatura de solubilização (e menor Tnr) [3].
O crescimento dos grãos recristalizados deve ser evitado, caso contrário o processo perde sua objetividade. O controle do crescimento de grãos pode ser feito através da adição de titânio para a formação de partículas finas de TiN durante a fusão. Com tamanhos e freqüência de distribuição adequados essas partículas podem inibir completamente o crescimento
11 dos grãos austeníticos recristalizados após cada etapa da recristalização. Isso gera uma microestrutura ferrítica fina após a transformação de fase.
rãos ferríticos obtidos por meio desse processamento ão da ordem de 10 µm.
.3.3 Laminação controlada por recristalização dinâmica (DRCR)
ue é passado de um passe para outro durante o
samento termomecânico gera tamanhos de grãos ferríticos da ordem de µm.
de restauração presentes no processamento rmomecânico .4.1 Recuperação e Os tamanhos de g s 2
Quando o tempo entre passes é muito curto, o controle da laminação é feito através de recristalização dinâmica, já que não há tempo suficiente para a ocorrência da recristalização estática. A quantidade de precipitação de carbonitretos também é prejudicada. Assim, a recristalização dinâmica começa a operar com nucleação e crescimento durante a deformação, devido ao acúmulo de deformação q
processo de conformação.
Como na laminação controlada convencional, esse tipo de proces
5
2.4 Processos