Estudo da queda de resistência na zona afetada pelo calor da soldagem de aço microligado ao nióbio

U N I V E R S I D A D E F E D E R A L DE S A N T A C A T A R I N A P R O G R A M A DE P Ó S - G R A D U A Ç Ã O E M E N G E N H A R I A M E C Â N I C A E S T U D O DA Q U E D A DE R E S I S T Ê N C I A N A ZONA A F E T A D A P E L O C A L O R D A S O L D A G E M DE A Ç O M I C R O L I G A D O A O N I Õ B I O D I S S E R T A Ç Ã O S U B M E T I D A A U N I V E R S I D A D E F ED E R A L DE S A N T A C A T A R I N A P A R A A O B T E N Ç Ã O DO G R A U DE " M E S T R E E M E N G E N H A R I A M E C Â N I C A " R A M Õ N S. C O R T É S P A R E D E S F L O R I A N Ó P O L I S - SC,: M A I O DE 1987

A F E T A D A P E L O C A L O R ’D A S O L D A G E M DE A Ç O * M I C R O L I G A D O ... ■ ' V { - - A O - N I Õ B I O ' : <J’Í Ü R A M Õ N S. C O R T Ê S P A R E D E S E S T A D I S S E R T A Ç Ã O FOI J U L G A D A A D E Q U A D A P A R A O B T E N Ç Ã O DO T l T U L O DE M E S T R E E M E N G E N H A R I A E S P E C I A L I D A D E E N G E N H A R I A M E C Â N I C A E A P R O V A D A E M S U A F O R M A F I N A L P E L O P R O G R A M A DE P Õ S - G R A D U A Ç Ã O S Z . . P r o f . A U G U S T O J. A. B U S C H I N E L L I , Dr. Ing. O R I E N T A D O R Prof. A R N O B L A S S , Ph. _D.

Coordenador da Pós-Graduaçao em Eng. Mecânica

B A N C A E X A M I N A D O R A

Prof. A U G U S T O J. A. B U S C H I N E L L I , Dr. Ing.

Prof. A L M I R M O N T E I R O QUITES, M. Sc.

______________ ã â L __________________ P r o f 2 I N G E B O R G K U H N ARROYO, M. Sc.

 m i n h a e s p o s a R osa e aos m e u s filhos. Carl os A l b e r t o e

A G R A D E C I M E N T O S

- A o prof. A u g u s t o J o s ê de A l m e i d a B u s c h i n e l l i , p e l a o r i e n t a ç ã o , d e d i c a ç ã o e e n s i n a m e n t o s t r a n s f e r i d o s ;

- Ao D e p t9 de Eng. M e c â n i c a da U F S C e à C o o r d e n a ç ã o de P ô s - G r a d u a -

ção e m Eng. M e c â n i c a , nas p e s s o a s dos p r of s. B e r e n d S n o e i j e r e A r n o B l a s s , p e l a o p o r t u n i d a d e da r e a l i z a ç ã o do c u r s o de p ó s - g r a -

d u a ç ã o ;

- Ao s d e m a i s m e m b r o s da b a n c a , p e l a a t e n ç ã o dedic ad a;

- Â C o m p a n h i a S i d e r u r g i a P a u l i s t a - COSIPA, p e l a b o l s a de e s t u d o e a p o io t é c n i c o p a r a r e a l i z a r este traba lh o;

- A o Eng. O r l a n d o B u r s t e i n a s da COSIPA, p e l o a poi o e s u g e s t õ e s na r e a l i z a ç ã o deste t ra b a l h o : - Aos f u n c i o n á r i o s e a m i g o s do L A BS OL DA , LA C IMA T , L a b o r a t ó r i o de M a q u i n a s O p e r a t r i z e s , L A B M E T R O , p e l a ajuda, q u a n d o da u t i l i z a ç ã o deste s l a b o r a t ó r i o s ; - Ã U n i v e r s i d a d e de T a r a p a c a - Chile, p e l a o p o r t u n i d a d e de e f e t u a r e s t u d o s de p ó s - g r a d u a ç ã o ;

- Â CAPES, p e l o a p o i o na r e a l i z a ç ã o d es te traba l ho;

- Ao s d e m a i s p r o f e s s o r e s e co le ga s, que, d i r e t a ou i n d i r e t a m e n t e c o n t r i b u i r a m p a r a o ê x i t o d e s t e trabalho;

- E, p r i n c i p a l m e n t e , a m i n h a esposa, Rosa, p e l a p a c i ê n c i a , - c j c o m p r e e n s ã o - e estímulo.

V

Í N D I C E

I - I N T R O D U Ç Ã O ... 01 II - R E V I S Ã O B I B L I O G R Á F I C A ... 03

2.1 - F u n d a m e n t o s da M e t a l u r g i a F í sica dos A ç o s ^ _BLAR

M i c r o l i g a d o s ... 03 2.1.1 - E n d u r e c i m e n t o d a f e r r i t a p or s o l u ç ã o s o l i d a ... 05 2.1.2 - E f e i t o s das p o r c e n t a g e n s de p e r l i t a .... 08 2.1.3 - E s p a ç a m e n t o i n t e r l a m e l a r da p e r l i t a .... 10 2.1.4 - R e f i n o de grão ... 11 2.1.5 - E n d u r e c i m e n t o p o r p r e c i p i t a ç ã o ... 18 2.1.6 - E q u a ç õ e s e m p í r i c a s na d e t e r m i n a ç ã o do l i m i t e de e s c o a m e n t o ... 2 2 2.2 - T r a t a m e n t o T e r m o m e c â n i c o na F a b r i c a ç ã o de A ç o s M i c r o l i g a d o s ... 23 2.3 - S o l d a b i l i d a d e dos A ç o s B L A R ... 32 2.3.1 - C i c l o s t é rmicos de s o l d a g e m e zona a f e ­ t a d a p e l o c alor (ZAC) ... 33 2.3.2 - Z o n a a f e t a d a p el o c a l o r ... 38 2.3.3 - C r e s c i m e n t o de grãos e d i s s o l u ç ã o de p r e c i p i t a d o s na ZAC ... 42 2.3.4 - V a r i a ç ã o de r e s i s t ê n c i a m e c â n i c a de aços m i c r o l i g a d o s ... 44 2.3.5 - T e n a c i d a d e da zona a f e t a d a p e l o c al o r . . 46

III -- M A T E R I A I S E M É T O D O S ... ... 51 3.1 - C a r a c t e r i z a ç ã o do M e t a l B a s e ... ... 51 3 .1.1 - A n a l i s e q u í m i c a ... ... 51 3 . 1. 2 - L a m i n a ç ã o ... 53 3 . 1 . 3 - M e t a l o g r a f i a e d u r e z a ... 54 I 3 . 1. 4 - E n s a i o de t r a ç ã o ... ... 57 3. 21-- Ssldagem... ao A r c o - S u b m e r s o ... ... ... 58 3 .2.1 - E q u i p a m e n t o de s o l d a g e m ... ... 58 3 . 2 . 2 - C o n s u m i v e i s ... ... 59 3 . 2 . 3 - T i p o de c o r r e n t e ... ... 60 3 . 2 . 4 - T i p o de j u n t a e p a s s e s ... ... 60 3 .2 . 5 - D e t e r m i n a ç ã o dos p a r â m e t r o s de s o l d a g e m . 60 3. 2.6 P r é a q u e c i m e n t o e t e m p e r a t u r a de i nt e r -p a s s e ... ... 63 3 . 2 . 7 - C o r p o s de p r o v a p a r a s o l d a g e m ... ... 64 3 . 2 . 8 - E n s a i o r a d i o g r ã f i c o ... 65 3 . 2. 9 - M e d i ç ã o dos ciclos t é r m i c o s ... ... 65 3 . 2 . 1 0 - E n s a i o s m e c â n i c o s ... w ... ... 70 3i,3;.- S i m u l a ç ã o de C i cl o s T é r m i c o s de S o l d a g e m ... 70 3 .3.1 - E q u i p a m e n t o ... ... ... ... 70 IV - R E S U L T A D O S E X P E R I M E N T A I S E D I S C U S S Ã O ... ... 76 4.1 - E n s a i o s de t r a ç ã o ... 76 4.2 - M e t a l o g r a f i a e d u r e z a ... 81 4 .2.1 - M e t a l b a s e n o r m a l i z a d o ... ....81 4 . 2. 2 - J u n t a s s o l d a d a s ... ... 82

4 . 2 . 3 - M e t a l o g r a f i a dos corpos de p r o v a submeti^ dos a s i m u l a ç ã o t é r m i c a ... ....85

4.3 - C o m e n t á r i o s S o b r e M e c a n i s m o s de E n d u r e c i m e n t o da ZAC ... ....89

V - C O N C L U S Õ E S E S U G E S T Õ E S ... . 94 5.1 - C o n c l u s õ e s ... 94 5.2 - S u g e s t õ e s ... ... ... ... 95

O t r a b a l h o e n f o c a a q u e s t ã o da q u e d a do l i m i t e de e s c o a ­ m e n t o na ZAC de u m aço m i c r o l i g a d o ao n i o b i o f a b r i c a d o p o r t ra ta m e n t o t e r m o - m e c a n i c o . As p r o p r i e d a d e s de t r a ç ã o das d i f e r e n t e s re giões da ZAC f o r a m l e v a n t a d a s em corpo s de p r o v a s u b m e t i d o s a s i ­ m u l a ç ã o de c i c l o s t é r m i c o s de s o l d a g e m até t e m p e r a t u r a s de p i c o

i g u a i s a 730 , 850, 950, 11Q0 e 1 2 5 Q 9C. S o m e n t e p a r a o c i c l o de 1100?C, d e v i d o a d i s s o l u ç ã o do NbC, o l i m i te de e s c o a m e n t o p a s s a a s e r l i g e i r a m e n t e i n f e r i o r ( < 4 % ) ao aço lamina d o. E s s a d e t e r i o r a çã o da r e s i s t ê n c i a e m u m a f a i x a e s t r e i t a da ZAC C— 0,30 - 0,45 m m ) n ã o c o m p r o m e t e as p r o p r i e d a d e s de traç ã o de u m a j u n t a s ol dada, con f o r m e v e r i f i c a d o d i r e t a m e n t e e m s o l d a s a r c o - s u b m e r s o de '.média

A B S T R A C T

T h e loss of s t r e n g t h in the h e a t - a f f e c t e d - z o n e (HAZ) of a n i o b i u n m i c r o a l l o y e d st eel p r o d u c e d by t h e r m o - m e c h a n i c a l t r e a t m e n t is a n a l i s e d , T e n s i l e p r o p e r t i e s of t y p i c a l r e g i o n s of the HAZ w e r e d e t e r m i n e d in s p e c i m e n s s u b j e c t e d to t h e r m a l c y c l e s simulating w e l d i n g c o n d i t i o n s to p e a k t e m p e r a t u r e s o f 730, 850, 950, 1100 a nd 1 2 5 0 9C. O n l y for the 11009C t h e r m a l cycle, a s s o c i a t e d w i t h the d i s s o l u t i o n o f NbC, the y i e l d p o i n t te nds to be s l i g h t l y lo wer 4%) t h a n t h at of the steel in t h e as r o l l e d c on d i t i o n . This d e l e t e r i o u s e f f e c t o b s e r v e d in a s mall r a n g e o f the H A Z {0,30

0,45 mm) d o e s n o t w e a k e n the e n t i r e w e l d m e n t , as d i r e c t l y v e r i f e i d in s u b m e r g e d - a r c w e l d s w i t h n o r m a l C24,5 k J / c m ) and h i g h (34,5 k J / c m ) h e a t imputs.

R E S U M E N

El t r a b a j o a n a l i s a el p r o b l e m a de la disminuicion dei limite de fluência en la ZAT de u m a c e r o m i c r o a l e a d o al n i o b i o f a b r i c a d o p o r t r a t a m i e n t o t e r m o - m e c ã n i c o . Las p r o p r i e d a d e s de t r a c c i o n de las d i f e r e n t e s r e g i o n e s de la ZAT f u e r o n l e v a n t a d a s en c u e r p o s de p r u e b a s o m e t i d o s a s i m u l a c i o n de cicl os t é r m i c o s de s o l d a d u r a h a s t a t e m p e r a t u r a s m á x i m a s de 730, 850, 950, 1100 y 1 2 5 0 9C. S o l a m e n t e p a r a el c i c l o de 1 1 0 09C, d e v i d o a la d i s o l u c i o n de los NbC, el li

m i t e de fluência pasa a s e r l i g e r a m e n t e i n f e r i o r ( < 4%) al dei a c e r o l a m i n a d o . E s a ; d i s m i n u i c i õ n de la r e s i s t e n c i a en u n a a n c h u r a e s t r e c h a de la ZAT (-0,30 - 0,45 mm) no c o m p r o m e t e las p r o p r i e d a ­ des de t r a c c i o n de u n a j u n t a soldada, c o n f o r m e c o m p r o b a d o d i r e c t a ­ m e n t e e n s o l d a d u r a p o r a r co s u m e r g i d o de n o r m a l (24,5 k J / c ;m)_ y

I - I N T R O D U Ç Ã O

A ç o s m i c r o l i g a d o s c ontém, e m c o m p a r a ç ã o aos aços e s t r u t u r a i s c o n v e n c i o n a i s , a d i ç õ e s de Nb, V ou Ti da o r d e m de 0 , 0 1 a 0,15% . E s s e s e l e m e n t o s c o n d u z e m , p o r t r a t a m e n t o t é r m i c o o u t e r m o - m e c â n i c o a d e q u a d o , a u m a m i c r o e s t r u t u r a que c o m b i n a a l t a r e s i s t ê n c i a mecâni_ ca e e x c e l e n t e t e n a c i d a d e . A l é m d i s s o os aços m i c r o l i g a d o s -pos-(1 2 31 s u e m b a i x o c a r b o n o e q u i v a l e n t e e, p o r t a n t o , b o a soldabilidadev

Os a ç o s m i c r o l i g a d o s são aços b a i x a liga e a l t a r e s i s t ê n c i a ( B L A R ) , e t ê m a p r e s e n t a d o u m a e v o l u ç ã o t é c n i c a a c e n t u a d a nos ú l t i m o s 20 anos. A s s i m , se n a q u e l a é p o c a e s t e s aços de a p l i c a ç ã o e s t r u t u r a l a t i n g i a m l i m i te de e s c o a m e n t o de 200 - 250 M P a os atua is a ç o s B L AR, t e n d o e v o l u i d o d a qu el es , c h e g a m a a p r e s e n t a r u m limi t e f 4 1 ~ de e s c o a m e n t o da o r d e m de 550 M P a ^ . S e u c a m p o de a p l i c a ç a o e b a s t a n t e g r a n d e , s e nd o u t i l i z a d o s n a f a b r i c a ç ã o de d i v e r s a s e s t r u ­ t u r a s s o l d a d a s , co m o p o r e x emplo, i n d ú s t r i a a u t o m o b i l í s t i c a , naval, p l a t a f o r m a s de p e r f u r a ç ã o , etc. No f i n a l da d é c a d a de 70 foi i n t r o d u z i d o no B r as il o pro c e s s o de f a b r i c a ç ã o dos aços m i c r o l i g a d o s p o r t r a t a m e n t o t e r m o - m e ­ c â n i c o ( T T M ) , a t r a v é s do qual p a r a o m e s m o c a r b o n o e q u i v a l e n t e atin g e - s e n í v e i s m a i s e l e v a d o s de r e s i s t ê n c i a que em c h a pas p r o d u z i d a s ~ f 3 1 p o r l a m i n a ç a o c o n v e n c i o n a l e n o r m a l i z a ç a o v J . A q u e s t ã o e n f o c a d a no p r e s e n t e t r a b a l h o , s u s c i t a d a p o r u s u á r i o s de aços m i c r o l i g a d o s ao n i õ b i o f a b r i c a d o s no B r a sil r e f e ­ r e - s e a e v e n t u a l q u e d a de r e s i s t ê n c i a n a z o n a a f e t a d a p e l o c a l o r

(ZAC) de u m a o p e r a ç ã o de s oldagem, t e n d o e m v i s t a q u e o limit e de e s c o a m e n t o d e s s e tipo de aço l a m i n a d o p o r T T M d e c r e s c e 40 a 100 Mfô, q u a n d o s u b m e t i d o a u m t r a t a m e n t o t é r m i c o de n o r m a l i z a ç ã o .

D e t e r i o r i z a ç ã o das p r o p r i e d a d e s m e c â n i c a s da ZAC de n a t u r e z a s i m i l a r o c o r r e e m l i g a de a l u m í n i o e n d u r e c i d a p o r p re cipitação e e m aços t e m p e r a d o s e r ev e n i d o s . L i m i t a ç õ e s de e n e r g i a imposta na s o l d a g e m de aços t e m p e r a d o s e r e v e n i d o s são g e r a l m e n t e b a s e a d a s e m r e q u i s i t o s de t e n a c i d a d e , p o i s essa p r o p r i e d a d e d e c r e s c e mai s rap_i d a m e n t e c o m a e n e r g i a i m p o s t a que a r e s i s t ê n c i a m e c â n i c a . P o r é m e m c e r t o s aços t e m p e r a d o s e r e v e n i d o s a resistência é d e t e r i o r a d a m a i s severamente e as l i m i t a ç õ e s de e n e r g i a imposta.de v e m - s e e x i g ê n c i a s de r e s i s t ê n c i a m e c â n i c a a d e q u a d a da junta. Como as bo a s p r o p r i e d a d e s m e c â n i c a s do aço l a m i n a d o p o r T T M são g a r a n t i d a s p o r u m a f i n a g r a n u l o m e t r i a f e r r í t i c a e n d u r e c i d a p o r p r e c i p i t a ç ã o , t r a t a - s e de s a b e r como sua m i c r o e s t r u t u r a é a f e ­ t a d a p e l o c ic l o t é r m i c o de soldagem. P a r a o e s t u d o s i s t e m á t i c o d e s s a q u e s t ã o f o r a m p l a n e j a d o s t e s t e s d i re t o s Cs °lda arco s u b m e r s o c o m d i f e r e n t e s n í v e i s de e n e r ­ gia imposta) e i n d i r e t o s ( s im u l a ç ã o t é r m i c a das d i f e r e n t e s reg iõ es da ZAC) co m os s e g u i n t e s o b j etivos: 1. A v a l i a r o e f e i t o do n í v e l de e n e r g i a a que e s t ã o r e l a c i o n a d a s a m i c r o e s t r u t u r a e a e x t e n s ã o da ZAC, s o br e a r e s p o s t a da u n i ã o s o l d a d a a t r a ç ã o e fadiga. 2. A v a l i a r o c o m p o r t a m e n t o a traç ão de r e g i õ e s c a r a c t e r í s t i c a s da ZAC, at ra v é s de c o rp o s o b t i d o s p o r s i m u l a ç ã o de c i c l o s té r mic o s e q u i v a l e n t e s a s o l d a s c o m d i f e r e n t e s n í v e i s de e n e r g i a imposta. 3. D e t e r m i n a r a t r a v é s de e x a m e m e t a l o g r ã f i c o õ t i c o e e l e t r ô n i c o os m e c a n i s m o s de e n d u r e c i m e n t o a tu a n t e s em c a d a r e g i ã o da ZAC.

3

II - R E V I S Ã O B I B L I O G R Á F I C A

2.1 - F u n d a m e n t o s da M e t a l u r g i a F í s i c a dos Aç os B L A R M i c r o l i g a d o s

Os aços m i c r o l i g a d o s são aç os b a i x a lig a al t a r e s i s t ê n cia (BLAR) b a s i c a m e n t e ao C - M n c o n t e n d o Nb, V ou Ti o u combinações des te s e l e m e n t o s .

D e v i d o ãs a p l i c a ç õ e s c a d a ve z m a i s e s p e c í f i c a s , c o m r e ­ q u i s i t o s de q u a l i d a d e m a is e x i g e n t e s , a f a m í l i a dos aços B L A R m i c r o l i g a d o s permitiu .aosusuários de materiais estruturais a utilização de um produto exibindo uma série de c a r a c t e r í s t i c a s p o s i t i v a s . No caso parti^ c u l a r dos aços B L A R ao n i ob i o , a c o m b i n a ç ã o de a l t a r e s i s t ê n c i a e t e n a c i d a d e ê c o n s e g u i d a p r i n c i p a l m e n t e p e l o e f e i t o de r e f i n o de grão e p r e c i p i t a ç ã o de c a r b o n e t o s ^ ’ ^ . A a m p l i t u d e de c a ­ da e f e i t o d e p e n d e r á da c o m p o s i ç ã o do aço e do tipo de t r a t a m e n t o t e r m o m e c â n i c o que t e n h a s o f r i d o e, a l é m disso, da a p r o p r i a d a combi^ n a ç ã o d e s t a s v a r i á v e i s .

A n t e s do a p a r e c i m e n t o dos aços m i c r o l i g a d o s , as a p l i c a ­ ções e m c o m p o n e n t e s e s t r u t u r a i s qu e r e q u e r i a m a lt a r e s i s t ê n c i a e r a m s u p r i d a s co m alto c a r b o n o e m a n g a n ê s (com ou s e m .1 tratamentos

t é r m i c o s ) , tendo e st e s aços p r o b l e m a s de t e n a c i d a d e e d i f i c u l d a d e s na su a s o l d a b i l i d a d e . 0 d e s e n v o l v i m e n t o de aços m i c r o l i g a d o s (Nb, V e Ti) de a l t a r e s i s t ê n c i a p o s s i b i l i t o u a s u b s t i t u i ç ã o :daqueles nas r e f e r i d a s a p l i c a ç õ e s , c o m g r a n d e s v a n t a g e n s t é c n i c a s e econômi. cas, 0 a s p e c t o t é c n i c o se b a s e i a n a o b t e n ç ã o de alta r e s i s t ê n c i a , ( 5 ) m a n t e n d o o c a r b o n o a n í v e i s m u i t o m a i s b aixos.

As v a n t a g e n s e c o n ô m i c a s d e c o r r e m da p o s s i b i l i d a d e de r e d u ç ã o de e s p e s s u r a ( c o m p a r a t i v a m e n t e ao aço c a r b o n o comum, p a r a m e s m a a p l i c a ç ã o ) , jã que a r e s i s t ê n c i a ê m a ior , o que a c a r r e t a d ^ m i n u i ç ã o n o t e m p o de o p e r a ç ã o p e l a m e n o r m a n i p u l a ç ã o do m a t e r i a l e

( 3 ) m e n o r p e s o das e s t r u t u r a s r

0 e m p r e g o m a i s c o m u m deste tipo de aço e no d o m í n i o da

c o n s t r u ç ã o m e t á l i c a e e x i g e u m teor de c a r b o n o i n f e r i o r a 0 ,2% pa ra a s s e g u r a r u m a b o a s o l d a b i l i d a d e e u m a r e s i s t ê n c i a ao i m p a cto a c e i t a v e l v J . Os p r i n c i p a i s f a t o r e s e s t r u t u r a i s , os q u a i s c o n t r o l a m a r e s i s t ê n c i a d e s t e s aços são: - e n d u r e c i m e n t o da f e r r i t a p o r s o l u ç ã o soli d a; - p o r c e n t a g e m de p er li ta ; - e s p a ç a m e n t o i n t e r l a m e l a r da p e r l i t a ; - t a m a n h o de grão da ferrita; - e f e i t o s de e n d u r e c i m e n t o p o r p r e c i p i t a ç ã o n a ferrita. E s t e s f a t o r e s são c o n t r o l a d o s p o r o u t r a s v a r i á v e i s como: - v e l o c i d a d e de r e s f r i a m e n t o ; - t e m p e r a t u r a de t r a n s f o r m a ç ã o ; - a d i ç õ e s de e l e m e n t o s de liga;

- p a r t í c u l a s não d i s s o l v i d a s , as q u ais c a u s a m r e fin o de g r ã o ;

- p r o c e s s o de laminação.

Q u a i s q u e r des ta s v a r i á v e i s a f e t a m u ma s as o u t r a s e podem, a l é m disto, i n f l u e n c i a r u m o u mais f atores e s t r u t u r a i s . D e s ta m a ­ n e i ra , a s e g u i r , s e r á t r a t a do b r e v e m e n t e cada u m dos f a t o r e s s e p a ­ r a d a m e n t e .

5

2 . 1 . 1 - E n d u r e c i m e n t o da f e r r i t a p o r s o l u ç ã o s o l i d a

A p r e s e n ç a de e l e m e n t o s de l i g a e m s o l u ç ã o s o l i d a pode a l t e r a r a r e s i s t ê n c i a de m a n e i r a d i s t i n t a c o n f o r m e se t rate ... de d i s s o l u ç ã o n a f o r m a i n t e r s t i c i a l ou s u b s t i t u c i o n a l .

Os e l e m e n t o s de l i g a i n t e r s t i c i a i s , tais como, C e N são r e a l m e n t e os m a i s e f i c a z e s , mas é r a r o e x e r c e r e m na p r a t i c a um... g r a n d e e f e i t o e n d u r e c e d o r p ois, p a r a as v e l o c i d a d e s de r e s f r i a m e n to n o r m a l m e n t e e n c o n t r a d a s , este é r e d u z i d o p e l a p r e c i p i t a ç ã o , quando os t e o r e s d e s s e s i n t e r s t i c i a i s cai p a r a n í v e i s muito

baixos^-A c o m b i n a ç ã o do C e . N é m a i s c o m u m c o m o baixos^-Al e os e l e m e n ­ tos m i c r o l i g a n t e s tais como Nb, V e Ti c o m os q u a i s f o r m a m c a r b o ­ n e t o s e n i t r e t o s . Desta foraia há a contribuição p a r a ° c o n t r o l e do ta m a n h o de g r ã o e p a r a o e n d u r e c i m e n t o p o r p r e c i p i t a ç ã o . Os e l e m e n t o s de liga s u b s t i t u c i o n a i s p o s s u e m r e l a t i v a m e n t e u m e f e i t o p e q u e n o de e n d u r e c i m e n t o p o r s o l u ç ã o solida, con f o rm e se d e p r e e n d e da F i g u r a 1. E L E M E N T O S DE L I G A •/. F i g u r a 1 - E f e i t o s de e n d u r e c i m e n t o p o r s o l u ç ã o s o l i d a em aços B L A R f e r r i t a - p é r l â t a ^ ^ .

P o d e - s e a p r e c i a r qu e o e f e i t o e n d u r e c e d o r do C e N ê m a i s s i g n i f i c a t i v o que os d e m a i s c o m p o n e n t e s nos t e o r e s u s u ais utji l i z a d o s n o s a ç os BLAR. Os e l e m e n t o s de l ig a s u b s t i t u c i o n a i s como o Si e M n são a d i c i o n a d o s n a c o m p o s i ç ã o q u í m i c a d e v i d o a: - 0 s i l í c i o c o n t i d o e m t e ore s que v a r i a m de 0,05 a 0,3%, d i s s o l v e - s e n a f e r r i t a , e n d u r e c e n d o - a , s e m entretanto, a f e t a r a p r e c i a v e l m e n t e a d u t i l i d a d e , e m b o r a a u m e n t e li g e i r a m e n t e a d u r e z a e sua r e s i s t ê n c i a m e c â n i c a . A f u n ç ã o p r i n c i p a l do s i l í c i o é a de a g e n t e desox_i d a n t e ^ ^ ^ . - O m a n g a n ê s , a l é m de a t u a r como a g e n t e dessulfurante, ê c o n h e c i d o como e l e m e n t o que a b a i x a a t e m p e r a t u r a de t r a n s f o r m a ç ã o A C3 e a u m e n t a a q u a n t i d a d e de p e r l i t a no aço d e s l o c a n d o o p o n t o e u t e t o i d e p a r a t e o r e s de carbo f 7 1 n o m a i s b a i x o s . 0 m a n g a n ê s exerce, t a m b e m u m efèi to de e n d u r e c i m e n t o na f e r r i t a q u a n d o o t e o r de carbo n o é baixo. N o r m a l m e n t e nos aços B L A R tr at a d o s t e r m o m e c a n i c a m e n t e o m a n g a n ê s é e s p e c i f i c a d o e m t e o r e s até 1,5% como é m o s t r a d o n a F i ­ gura 2 i l u s t r a n d o a c o n t r i b u i ç ã o do teor de M n no a u m e n t o da . re • f 9 1 s i s t e n c i a ^ ' • O e s q u e m a m o s t r a d o inclui a c o n t r i b u i ç ã o dos d i v e r s o s m e c a n i s m o s de e n d u r e c i m e n t o p a r a u m aço c o m 0,2% C, 0,2% Si, 0,15% V e 0 , 0 1 5 % N . e m f u n ç ã o do t e o r de m a n g a n ê s , onde, p r i m e i r a m e n t e é i l u s t r a d o o i n c r e m e n t o no e n d u r e c i m e n t o p o r s o l u ç ã o s o l i d a d e v i d o â p r e s e n ç a de m a n g a n ê s , s i l í c i o e n i t r o g ê n i o livre. A p a r e c e m tam b e m a c o n t r i b u i ç ã o no a u m e n t o da r e s i s t ê n c i a p e l o r e f i n o de grão,

7

q ue ê a c o m p o n e n t e m a i s s i g n i f i c a t i v a , e a p a r c e l a de e n d u r e c i m e n to p o r p r e c i p i t a ç ã o .

M A N G A N Ê S */.

F i g u r a 2 - C o n t r i b u i ç ã o do teo;r de. M n sobre, o endureci_ m e n t o do aço c o m o ,2% C - 0,15% V.

( 3 1

S e g u n d o B o n f i n e o u t r o s v J, a m e t a na p r o d u ç ã o de aços B L A R m i c r o l i g a d o s ao n i õ b i o é m a n t e r b a i x o s os t e o r e s de carbo.n o e m a n g a n ê s (< 2%) a £ i m de o b t e r b o a s o l d a b i l i d a d e e alta t e n a c i ­ dade. Tal f a to ê i n d i c a d o n a F i g u r a 3, que m o s t r a o e f e it o da r£ l a çã o M n / C s o b r e a t e m p e r a t u r a de tr a n s i ç ã o .

132

154

1.76

156

24 2 */. Mn.

F i g u r a 3 - E f e i t o da r e l a ç ã o M n / C s ob re a t e m p e r a t u r a de t r a n s i ç ã o . (Ensaio Charpy) . .2.1.2 - E f e i t o s das p o r c e n t a g e n s de p e r l i t a A q u a n t i d a d e de p e r l i t a a f e t a r a p r i n c i p a l m e n t e , o linú te de r e s i s t ê n c i a dev i do a m a i o r t a x a de e n c r u a m e n t o da p e r l i t a *

9

do que da f e r r i t a , m a s em g e r a l n ã o a u m e n t a o l i m i t e de e s c o a m e n ­ to, o qual, é c o n t r o l a d o p e l a ferrita. No en ta n t o , deve s er -sa l i e n t a d o que, ao a u m e n t a r - s e a q u a n t i d a d e de p e r l i t a , c a u s a u m re fino de grão ;ferrítico p e l o fato de h a v e r u m a i n t e r r u p ç ã o no cres c i m e n t o deste, p r o v o c a d o p e l o i n í c i o da t r a n s f o r m a ç ã o p e r l í t i c a . Isto p o d e l e v a r a u m a u m e n t o do l i m i t e de e s c o a m e n t o , o b s e r v a n d o - se n ã o ser e s t e u m r e s u l t a d o d i r e t o da q u a n t i d a d e de p e r l i t a . f 7 1 S e g u n d o P i c k e r i n g ^ J o e f e i t o da p e r l i t a e b a s t a n t e li. m i t a d o p a s s a n d o a se r s i g n i f i c a t i v o a p e n a s p a r a f r a ç õ e s e l e v a d a s (> 15 - 20%) d e s s e c o n s t i t u i n t e , c o n f o r m e se d e p r e e n d e n a Figura 4. F R A Ç Ã O OE P f R L Í T A •/. F i g u r a 4 - L i m i t e de e s c o a m e n t o e m f u n ç ã o do teo r de p e r l i t a ^ ^ ^ . 0 f a t o r i m p o r t a n t e , c o n t r o l a n d o a q u a n t i d a d e de perlita, ê o t e o r de c a r b o n o do aço, m a s isto é l i m i t a d o p e l a s e x i g ê n c i a s de s o l d a g e m e, t ambém, p e l o fato de que a u m e n t a n d o a quantidade de p e r l i t a e l e v a - s e a t e m p e r a t u r a de t r a n s i ç ã o . A l é m d i s s o , e m g e r al, o t e o r de c a r b o n o ê l i m i t a d o p a r a o m á x i m o de 0,2%, no caso dos aços de c o n s t r u ç ã o , o que r e s t r i n g e , c o n s e q u e n t e m e n t e , o e f e i t o d e s t e e l e m e n t o . Su a c o n t r i b u i ç ã o â r e s i s t ê n c i a de u m aço c o m 1°« M n r e c o z i d o s e r á de 8 8 M P a (_9 K g f / m m 2 ) p a r a cada 0,1% de c a r b o n o

a d i c i o n a d o ^ ’ ü ) .

O u t r o s f a t o r e s que a f e t a m a q u a n t i d a d e de p er lita:

a) A d i ç ã o de e l e m e n t o s c om o o Nb, V e Ti, que p r o d u z e m c o n s i d e r á v e l r e f i n o de grão p e l a aç ã o de precipitação n ã o s o m e n t e dos n i t r e t o s como t a m b é m dos ca rb o n e t o s ; c o m o qu e o t e o r e f e t i v o de C e de p e r l i t a são m e n o ­ res . b) U m a t e m p e r a t u r a de t r a n s f o r m a ç ã o m ai s b a i x a a u m e n t a ­ rá a q u a n t i d a d e de p er li ta . c) T a m b é m p a r a a u m e n t a r a q u a n t i d a d e de p e r l i t a , p ode - se a u m e n t a r o t e o r de liga, c o m o qual, d e c r e s c e o t e o r de c a r b o n o no e u t et oi de . 2 . 1 . 3 - E s p a ç a m e n t o i n t e r l a m e l a r da p e r l i t a A t e m p e r a t u r a de t r a n s f o r m a ç ã o é a p r i n c i p a l v a r i á v e l c o n t r o l a n d o o e s p a ç a m e n t o i n t e r l a m e l a r . Q u a n t o m e n o r for a tempe r a t u r a de reaç ã o, m e n o r s e r á o e s p a ç a m e n t o lamelar. C o m o decré_s c i m o do e s p a ç a m e n t o i n t e r l a m e l a r o lim i t e de e s c o a m e n t o a u m e n t a , a d e m a i s d e v i d o ã g r a n d e t a x a de e n c r u a m e n t o da p e r l i t a (abaixo da t e m p e r a t u r a AC^) e p r o d u z i d o u m a u m e n t o a i n d a m a i o r no l i m i t e de r e s i s t ê n c i a ^ ^ . S a b e - s e t a m b é m que a v e l o c i d a d e de r e s f r i a m e n t o e a p o r c e n t a g e m de e l e m e n t o s de liga a f e t a m o e s p a ç a m e n t o i n t e r l a m e l a r da p e r l i t a . Ê i m p o r t a n t e d e s t a c a r que em aços b a i x o c a r ­ b o n o , que t e m u m a q u a n t i d a d e p e q u e n a de perlita, o e f e i t o de a u m e n to do l i m i t e de e s c o a m e n t o n ã o é s i g n i f i c a t i v o , já, no s aços p e r l í t i c o s o a u m e n t o do l i mi t e de e s c o a m e n t o é i m p o rt an te .

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2 . 1 . 4 - R e f i n o de grao

D e n t r e os f a t o r e s que c o n t r o l a m a r e s i s t ê n c i a dos ~aços b a i x o c a r b o n o c o m e s t r u t u r a f e r r i t a - p e r l i t a , o t a m a n h o de grão fer r í t i c o é a v a r i á v e l m a i s i m p o r t a n t e ^ , já que, a d i m i n u i ç ã o do m e s m o , le v a a u m a m e l h o r a tanto no l i m it e de e s c o a m e n t o como na r e s i s t ê n c i a ao i m pacto. 0 r e f i n o de g r ã o f e r r í t i c o a u m e n t a o l i mit e de e s c o a ­ m e n t o , o q u a l v a r i a l i n e a r m e n t e e r e c i p r o c a m e n t e c o m a raiz q u a ­ d r a d a do d i â m e t r o do grão, s e g u n d o a r e l a ç ã o de H a l l - P e t c h ^ aPu<^ O y - Oq + Ky d 2 [ l } onde, °y = l i m i t e de e s c o a m e n t o ; d = d i â m e t r o do grão; Go = t e n s ã o de f r i c ç ã o r e s i s t i n d o ao m o v i m e n t o daâ dis- c o r d â n c i a s ; Ky = c o n s t a n t e de d e s p r e n d i m e n t o . 0 t a m a n h o de grão f e r r í t i c o depende.: - do t a m a n h o de grão a u s t e n í t i c o o r i g i n a l , o qual, em geral c o n t r o l a a q u a n t i d a d e de f e r r i t a n uc l e a d a ; - de p a r t í c u l a s de fase s e c u n d á r i a , d e l i b e r a d a m e n t e a d ^ c i o n a d a s p a r a r e s t r i n g i r o c r e s c i m e n t o do grão a u s t e ­ n í t i c o oupara nuclear ferrita, ou ainda, p a r a i n i b i r a ta x a de c r e s c i m e n t o da ferrita. Se tais c o n d i ç õ e s r e£ t r i n g e m o c r e s c i m e n t o a u s t e n í t i c o , e l as t e n d e m a au m e n t a r a t e m p e r a t u r a de t r a n s f o r m a ç ã o ^ ^ ;

- da t e m p e r a t u r a de t r a n s f o r m a ç ã o que c o n t r o l a a taxa de n u c l e a ç ã o e o c r e s c i m e n t o da ferrita. A t e m p e r a t u ra de t r a n s f o r m a ç ã o é c o n t r o l a d a p e l a c o m p o s i ç ã o de l i g a e p e l a v e l o c i d a d e de r e s f r i a m e n t o .

A n u c l e a ç ã o de f e r r i t a se faz p r e f e r e n c i a l e m e n t e nos con t o r n o s de g r ã o s a u s t e n í t i c o s , logo t o r n a - s e e v i d e n t e que, na trans f o r m a ç ã o , o t a m a n h o de grão a u s t e n í t i c o p o s s u i m a i o r e f e i t o na d e ­ t e r m i n a ç ã o do t a m a n h o final do grão f e r r í t i c o , pois, q u a n t o mais f i n o for o g r ã o a u s t e n í t i c o , mais f i n o s e r ã o grão f e r r í t i c o

Na p r o d u ç ã o de aços e s t r u t u r a i s de g r a n u l a ç ã o fina, tem- se f e i t o us o dos p r e c i p i t a d o s como o b s t á c u l o ao c r e s c i m e n t o do grão a u s t e n í t i c o . Os c a r b o n i t r e t o s de n i ó b i o , os c a r b o n e t o s e ni^ t r e t o s de v a n ã d i o e titânio, b e m c o m o n i t r e t o s de a l u m í n i o , r e d u ­ z e m o c r e s c i m e n t o dos grãos a u s t e n í t i c o s a t r a v é s de i m p e d i m e n t o na m o v i m e n t a ç ã o dos c o n t o r n o s de grão.. A e x i s t ê n c i a de p a r t í c u l a s , ta is c o m o c a r b o n e t o s e / o u ni t r et o s , n a m a t r i z a u s t e n í t i c a e t e m p e r a t u r a s no m í n i m o , igua is às da t r a n s f o r m a ç ã o a l o tr ó pi c a , leva a u m a p e r t u r b a ç ã o n a c o a l e s c ê n - c i a dos- g rãos a u s t e n í t i c o s e a a c e l e r a ç ã o u l t e r i o r da g e r m i n a ç ã o r 6 1 n a t r a n s f o r m a ç ã o a u s t e n i t a - f e r r i t a A p r e s e n ç a de finas p a r t í c u l a s p r e c i p i t a d a s n a au st en i- ta, pode: p o r u m lado, d i m i n u i r a e n e r g i a l ivr e n e c e s s á r i a à f o r ­ m a ç ã o de g e r m e s de n u c l e a ç ã o da f e r r i t a , p o r r e d u ç ã o de su a compo n e n t e e n e r g i a s u p e r f í c i e e, p o r o u t r o lado, i m p e d i r o c r e s c i m e n t o dos g rãos f e r r í t i c o s . Estes dois e f e i t o s c o n j u g a d o s , a p r e s e n t a m c o m o r e s u l t a d o a d i m i n u i ç ã o do t a m a n h o de grão.

C 7 ■)

13

B L A R t r a t a d o s t e r m o m e c a n i c a m e n t e t ê m c o m b i n a d o e n d u r e c i m e n t o p o r p r e c i p i t a ç ã o c o m r e f i n o de grão, a t r a v é s do uso dos e l e m e n t o s nú c r o l i g a n t e s . A e f e t i v i d a d e d e s t e s e l e m e n t o s depede. de sua s o l u ­ b i l i d a d e n a a u s t e n i t a , o n d e a t e m p e r a t u r a de a q u e c i m e n t o das p i a cas c o n t r o l a a q u a n t i d a d e de m i c r o l i g a n t e s e m so lu çã o. Na F i g u r a 5 sã o i l u s t r a d a s as c u r v a s de s o l u b i l i d a d e de c a r b o n i t r e t o s de n i o b i o n a a u s t e n i t a , a u m a d a d a t e m p e r a t u r a , e x p r e s s a p e l o p r o d u ­ to de s o l u b i l i d a d e ; Lo g [Nbl [C + p N ] = - Y p i j + 2 ’2 6 [ 2 ] A t e m p e r a t u r a de d i s s o l u ç ã o dos c a b o n i t r e t o s de n i o b i o d e p e n d e da c o m p o s i ç ã o q u í m i c a do. aço, e n t r e t a n t o , nos aços ao n i o b i o comu- m e n t e e m p r e g a d o s , p o d e - s e a d m i t i r que e s t a o c o r r e e n t r e 1 0 0 0 e

1 2 0 0 ?C ^ ^ , fato e v i d e n c i a d o nas c u rva s da F i g u r a 5. 0 c a r b o n o au m e n t a a t e m p e r a t u r a de i n í c i o de d i s s o l u ç ã o como p o d e - s e d e p r e e n ­ d e r da e q u a ç ã o [2~] .

• / .C - 1 2 fU ( V . N )

F i g u r a 5 - C u r v a s de s o l u b i l i d a d e de c a r b o n i t r e t o s de n i o b i o n a a u s t e n i t a ^ 0 ^ "

A p a r t i c i p a ç ã o e f e t i v a dos e l e m e n t o s m i c r o l i g a n t e s n a f o r m a de c a r b o n e t o s o u n i t r e t o s é d e p e n d e n t e da e s t a b i l i d a d e d e s t e c o m p o n e n t e s . A s e g u i r é m o s t r a d o na F i g u r a 6 a v a r i a ç ã o de e n e r g i a

l i v r e CAG) n a f o r m a ç ã o de c a r b o n e t o s e n i t r e t o s de n i ó b i o , variã- dio e ti tânio.

P o d e - s e a p r e c i a r que o t i t â n i o "ê o e l e m e n t o que f o rma c a r b o n e t o s e n i t r e t o s m a i s e stáveis. 0 n i ô b i o t e m a m e s m a t e n ­ d ê n c i a sõ n a f o r m a ç ã o de c a r b o n e t o s . 0 v a n ã d i o é o m a i s fraco en tre os três. 20 O E 10 a o X 0 10 IU ac > 20 —i < 30 o a ₄₀ ui z UI SO A) v c N bC__ -TiC 900 1000 1100 1200 1300 900 1000 1100 1200 1300 T E M P E R A T U R A ° C F i g u r a 6 - E n e r g i a livre de f o r m a ç ã o de c a b o n e t o s e n i t r e t o s de va ná di o, n i o b i o e t i t â n i o

C o m o foi c o m e n t a d o n e s t e item, o r e f i no de g rão ferr í - ti c o e uma v a r i á v e l de de s ta q ue no a u m e n t o do limite de escoamento. S e n d o assim, é i n t e r e s s a n t e d e s t a c a r n a F i g u r a 7, a p a r t i c i ­ p a ç ã o que t ê m os e l e m e n t o s m i c r o l i g a n t e s na d e t e r m i n a ç ã o do tama n h o de gr ã o f e r r í t ic o . O b s e r v e - s e que o n i o b i o ê m a i s ef ica z ,

15

a t u a n d o e f e t i v a m e n t e at é a p r o x i m a d a m e n t e 0,04%. O t i t â n i o é e f i ­ caz até c e r c a de = 0,06%; a c i m a d e s t e t e o r o i n c r e m e n t o na diminuji ção do t a m a n h o de grão é d e s p r e z í v e l . A i m p o r t â n c i a do:,vanãdio co mo r e f i n a d o r de g rãos ê s e c undária. F i g u r a 7 - I n f l u ê n c i a do t e o r de N b , V e Ti no t a m a n h o de grão da ferri ta . 0 p r o c e s s o de r e f i n a m e n t o de grão é o u n i c o que, s i m u l ­ t a n e a m e n t e , e l e v a a t e n a c i d a d e e r e s i s t ê n c i a m e c â n i c a do aço, tal com o é o b s e r v a d o na F i g u r a 8 . P o r t a n t o , a m e t a r e c o m e n d á v e l no

p r o c e s s a m e n t o dos aços m i c r o l i g a d o s de ve ser a da m a x i m i z a ç ã o p o r r e f i n o de grão.

A adição de Nb leva a diminuição-da temperatura de transição em ní veis crescentes, como ê m o s t r a d o n a F i g u r a 9. A i n d a o i n c r e m e n t o é m a i s s i g n i f i c a t i v o a t r av é s da p r e c i p i t a ç ã o do Si e M n em teo res c r e s c e n t e s .

T E M P E R A T U R A DE T R A N S 1 C A 0 O \<

cx

t/) z < (U o < q: » -< <r UJ CL 3_tu F i g u r a 8 - V e t o r e s r e s i s t ê n c i a m e c â n i c a - t e n a c i d a d e p a r a r e f i n a m e n t o de g r ã o s e e n d u r e c i m e n t o p o r p r e c i p i t a ç ã o . u o - 2 0 40 > ■ o ia -*60 1L O J S - 8 0 - 1 0 0 •/. Si •/. Mn 0 0.3

V

0.9 P 4

*/

/

V 03 \ 0.0 4 0.08 N I O B 1 0 0.12 0.15 F i g u r a 9 - I n f l u ê n c i a do n i o b i o na t e m p e r a t u r a de tr an s i ç a o no aço como l a m i n a d o .

17 . '

F i n a l m e n t e c a be a i n d a m e n c i o n a r a i m p o r t â n c i a do a lu m í - n i o c o m o p r o m o t o r do r e f i n o de grãos. N o s a ç o s m i c r o l i g a d o s , este e l e m e n t o t e m u m a p a r t i c i p a ç ã o i m p o r t a n t e , já que a tu a tanto como d e s o x i d a n t e c o m o r e f i n a d o r de grão, na p r e s e n ç a de n i t r o g ê n i o , hã u m a f o r m a ç ã o de n i t r e t o s f i n a m e n t e d i s p e r s o s , que reduz o .cresci m e n t o do gr ã o a u s t e n í t i c o p o r p r o c e s s o de n u c l e a ç ã o h e t e r o g ê ­ nea, o qu e a u m e n t a o l i m i te de e s c o a m e n t o e m e l h o r a as p r o p r i e d a d e s de i m p a c t o . P a r a a o b t e n ç ã o de u m a l t o l i mi t e .de e s c o a ­ mento, da o r d e m de 490 M P a (.50 K g f / m m 2) o t e o r de n i t r e t o de a l umí n i o d e v e r a s e r de 0,03% ou acima, o q ua l a s s e g u r a u m tam a nho de gr ão f i n í s s i m o ( ASTM 10 - 12) c o n f o r m e p o d e s er v i s t o nas Figu ra s 10 e 11 r e s p e c t i v a m e n t e , p a r a u m aço de c o m p o s i ç ã o m é d i a de 0,141 C, 1 ,751 Mn, 0,07 - 0,7% Si e 0,01 - 0 ,05% N. j---i -12 11 10 9 8 A S T M N« F i g u r a 10 - R e l a ç ã o entre o te or de A 1 N -e o t a m a n h o de ” * -«.• C U , 16) grao f e r r i t i c o v ’ .

A l N */.

F i g u r a 11 - E f e i t o do teor de A 1 N s obre o l i m i t e de

escoamento^'*'' .

2. 1.5 - E n d u r e c i m e n t o p o r p r e c i p i t a ç ã o

0 e n d u r e c i m e n t o p o r p r e c i p i t a ç ã o d e p e n d e da q u a n t i d a d e ,

t a m a n h o e d i s t r i t u i ç ã o das p a r t í c u l a s p r e c i p i t a d a s . Nos aços mi- c r o l i g a d o s os precipitados mais eficazes são aqueles coerentes com a ma­ triz ferrítica como os nitretos de alumínio, os carbonitretos de niobio, os car n e t o s e n i t r e t o s de v a n ã d i o e os c a r b o n e t o s de titânio.

0 n i o b i o t e m t e n d ê n c i a a for m a r c a r b o n e t o s e n i t r e t o s e

c o m o tais c o m p o n e n t e s são s o l ú v e i s e n t r e si, o que g e r a l m e n t e o c o r r e , é a f o r m a ç ã o de c a r b o n i t r e t o s de niobio. Nas c o n d i ç õ e s e m que ê u tilizada e l e v a d a s t e m p e r a t u r a s de a u s t e n i t i z a ç ã o (1100 - 1 2 5 0 9C),

19

o n i o b i o d i s s o l v e - s e e, em s o l u ç ã o fi ca d i s p o n í v e l a p r e c i p i t a ­ ção. Se p e r m a n e c e e m s o l u ç ã o , r e t a r d a a f o r m a ç ã o da fer rita. E_s te e f e i t o , p o d e ser u t i l i z a d o p a r a r e f i n a r o t a m a n h o do p r e c i p i t a do n a f e r r i t a ^ 7 ’ 1 8 ) . A e f i c á c i a do m e c a n i s m o de e n d u r e c i m e n t o e m f u n ç ã o do t a m a n h o do p r e c i p i t a d o de N b C é m o s t r a d o a t r a v é s da F i g u r a 12. N o t e - s e qu e o e f e i t o da p r e c i p i t a ç ã o c o e r e n t e de N b C na m a t r i z f e r r í t i c a r e s p o n s á v e l p e l o e n d u r e c i m e n t o t o r n a - s e m a i s efe t i v o a m e d i d a e m que o t a m a n h o da p a r t í c u l a d i m i n u i , -at ingindo a p r o x i m a d a m e n t e 100 M P a p a r a u m aço c o m 0 , 0 2 °ô de n i o bi o .

TEOR OE Nb. (*/.)

001 Q02 005 010 0.15 0.20 030

0.2 0.3 0.4

0.5 0.6 0.7

{*/a Ntxjfê F i g u r a 12 - E f e i t o do t a m a n h o de p a r t í c u l a no e n d u r e ­ c i m e n t o p o r p r e c i p i t a ç ã o de N b C ^ 7, . D e v e - s e o b s e r v a r q u e n a p r á t i c a da l a m i n a ç ã o e x i s t e u m a c o m p e t i t i v i d a d e e n t r e os m e c a n i s m o s de p r e c i p i t a ç ã o e r e f i n o de g r ã o .

O e f e i t o o b t i d o p e l o r e f i n o de grao d i m i n u i à m e d i d a que o o b t i d o p o r p r e c i p i t a ç ã o au menta, c a r a c t e r i z a n d o - r s e , p o r t a n t o , co m o dois m e c a n i s m o s e s t r u t u r a i s c o m p e t i t i v o s , no que c o n c e r n e a s u a c o n t r i b u i ç ã o ã r e s i s t ê n c i a dos aços ao n i o b io . P a r a o b t e r al to l i m i t e de e s c o a m e n t o ; a l é m do c o n t r o l e a d e q u a d o da c o m p o s i ç ã o q u í m i c a , d e v e - s e r e f i n a r ao m ã x i m o o grão e p r o v o c a r p r e c i p i t a d o s os m a i s fi nos p o s s í v e i s . No e nt anto, o c o r r e que o i n c r e m e n t o no l i m i t e de e s c o a m e n t o p r o v o c a d o p e l o r e f i n o de grão (Aag) e p e l a pr e c i p i t a ç ã o (Aap) estão r e l a c i o n a d o s da forma:

Acjg + Affp = c o n s t a n t e |_3j

L o g o e x i s t e u m a c o n d i ç ã o de c o m p r o m i s s o e n tr e eles, jã que a maxi_ m i z a ç ã o s i m u l t â n e a de ambos fatores ê i m p r a t i c á v e l o p e r a c i o n a l -C 3 i _ m e n t e v . A F i g u r a 13 da u m a i d e ia d e s t a d i f i c u l d a d e . A tecni. ca u t i l i z a d a n a l a m i n a ç ã o p a r a o r e f i n o de grão f e r r í t i c o que a c a r r e t a r a u m a a c r é s c i m o no limite de e s c o a m e n t o , p a s s a , a p a r t i r de c e r t o p o n t o, a a g i r e m p r e j u í z o do t a m a n h o dos p r e c i p i t a d o s , t o r n a n d o - o s g r o s s e i r o s e, p o r t a n t o , d i m i n u i n d o o s e u p o t e n c i a l en d u r e c e d o r . As p a r c e l a s de c o n t r i b u i ç ã o dos e l e m e n t o s m i c r o l i g a n t e s c o m o r e f i n a d o r e s de grãos e como p r e c i p i t a d o s é m o s t r a d o a t r a v é s da F i g u r a 14. E o b s e r v a d o que a c o n t r i b u i ç ã o do n i o b i o c o m o refi. n a d o r de grão é s i g n i f i c a t i v a até a p r o x i m a d a m e n t e 0,041 s e n d o nes

te t e o r a i n d a m u i t o p e q u e n a sua c o n t r i b u i ç ã o como p r e c i p i t a d o . P a r a teores m a i o r e s o n i o b i o sé i n c r e m e n t a s e u e n d u r e c i m e n t o como p r e c i p i t a d o . 0 v a n ã d i o m o s t r a sua p r e d o m i n a n t e e f e t i v i d a d e como

21

D ECR ESCIM O TEM P. A C A B A M E N T O

ApO AO Nb. ---( i d e a l) < ^ A fO AO Nb. 'ENDURECIMENTO^' PQR ^ AÇO COMUN PRECIPITAÇÃp X

---DECRESCIMO TAMANHO DE GRÄO

F i g u r a 13 - E f e i t o da t e m p e r a t u r a de a c a b a m e n t o no d e c r é s c i m o do limi te de e s c o a m e n t o pr o v o c a d o p e l o e n d u r e c i m e n t o p o r p r e c i p i -* ~ C 3 ) .

t a ç a o v J

O c o m p o r t a m e n t o do t i t â n i o m o s t r a que sua c o n t r i b u i ç ã o como r e f i n a dor de grão so tem e f i c á c i a a t é a p r o x i m a d a m e n t e 0,061, e n q u a n t o a t r a v é s da p r e c i p i t a ç ã o p o d e s e r u t i l i z a d o e m t e o r e s b e m m a i s e l £ vados. T e n d o e m v i s t a que a p r e c i p i t a ç ã o é s e m p r e p r e j u d i c i a l à t e n a c i d a d e , f i ca e x p l i c a d o o l i m i t e su pe r i o r 0,04% de Nb nos aços m i c r o l i g a d o s . A c i m a d es s e t e o r q u a l q u e r ganho no l i m i t e de e s c o a ­ m e n t o só se deve à p r e c i p i t a ç ã o e, p o rt an to , as c u s tas de p e r d a de t e n a c i d a d e .

A P r PARCELA DE PRECIPITAÇAO A RG s PARCELA REFINO OE GRAO CL 3 ui 400 3 00 200

100

< 1 ^ 1 X > / / / / /7 7 7

,

0 0.04 G08 0 0.04 Q08 0J2 0J6 0 0.04 0.08 0J2 0J6 Nb •/. V V . Ti •/. F i g u r a 14 - A t u a ç a o dos mecanismos, de e n d u r e c i m e n t o e m aços m i c r o l i g a d o s . 2 .1 . 6 - E q u a ç õ e s e m p í r i c a s n a d e t e r m i n a ç ã o do l i m i t e de e s c o a m e n t o As p r o p r i e d a d e s de t r a ç ã o do aço m i c r o l i g a d o ao n i õ b i o são d e p e n d e n t e s dos s e g u i n t e s fatores:

1. E n d u r e c i m e n t o p o r s o l u ç ã o s o l i d a de Mn, Si e N. 2. T a m a n h o de grão ferrítico. 3. P o r c e n t a g e m v o l u m é t r i c a de p e r l i t a . 4. P r e c i p i t a ç ã o de NbC. A r o n s o n ^ ^ u t i l i z o u e q u a ç õ e s de r e g r e s s ã o m ü l t i p l e p a ­ ra o c a l c u l o da t e n s ã o de e s c o a m e n t o de um aço m i c r o l i g a d o e m fun ç ã o dos 3 p r i m e i r o s f a t ores. 0 a s s u n t o t a m b é m foi t r a t a d o p o r o u t r o s p e s q u i s a d o r e s ^ ’ ^ r e l a c i o n a n d o os m e s m o s m e c a n i s m o s de e n d u r e c i m e n t o . As e q u a ç õ e s d e s e n v o l v i d a s foram:

23 L. E. (1000 psi) = 1 3 , 2 9 + . 5 , 9 0 (* Mn) + 1 0 ,21 (I Si) + _ i 0,22 (I p e r l i t a ) + 0,48 . d T [[4 3 L. E. (MPa) - 15,4 [3,5 + 2,1 {% Mn) + 5,4 (% S i ) i + 23 (Nf) + 1, 13 d"*"] C 5 1 o n d e , N f = t e o r de n i t r o g ê n i o l ivr e d = t a m a n h o de grão f e r r í t i c o Qjmi] A m b a s e q u a ç õ e s m o s t r a m p r o n u n c i a d a d e p e n d ê n c i a do t a m a ­ n h o de g rã o f e r r í t i c o . A e q u a ç ã o [4"} de A r o n s o n ^ ' - ^ c o n s i d e r a o e f e i t o da p e r l i t a , n ã o c o n s i d e r a d a n a e q u a ç ã o [ 5 3 de L e s l e y ^ ^ e r 7 i Pickering^- J , n a q u a l e l e vado e m c o n t a o e f e i t o do n i t r o g ê n i o , e f i c a z p o r é m l i m i t a d o p e l a b a i x a s o l u b i l i d a d e d ess e e l em en to . 2 .2 1- v T r a t a m e n t o T e r m o m e c â n i c o n a F a b r i c a ç ã o de A ç o s M i c r o l i g a d o s A o f i nal da d é c a d a de 70 foi i n t r o d u z i d o no B ra s i l o T r a t a m e n t o T e r m o m e c â n i c o ( T T M ) , que s u p r i m e o t r a t a m e n t o t é r m ico f 3 ) de n o r m a l i z a ç a o s u b s e q u e n t e a l a m i n a ç a o c o n v e n c i o n a l v O T T M é u m t r a t a m e n t o m e d i a n t e o q u a l a d e f o r m a ç ã o plãs t i c a é i n t r o d u z i d a no ciclo de t r a t a m e n t o t é r m i c o do m a t e r i a l , de tal m o d o a a l t e r a r as t r a n s f o r m a ç õ e s qu e o c o r r e m d u r a n t e o proces^ so de l a m i n a ç ã o , r e s u l t a n d o e m m e l h o r i a s das p r o p r i e d a d e s m e c â n i ­ cas. E u t i l i z a d o o e f e i t o s i n e r g í s t i c o do t r a t a m e n t o m e c â n i c o (la c u n a s , d i s c o r d â n c i a s , falhas de e m p i l h a m e n t o , etc.) e do t ér m i c o

( p r e c i p i t a ç ã o , m a r t e n s i t a , etc.) c o m a f i n a l i d a d e de o b t e r uma me l h o r i a n a s p r o p r i e d a d e s do m a t e r i a l , n ã o c o n s t i t u i n d o - s e e m u m me c a n i s m o de a u m e n t o de r e s i s t ê n c i a p o r si, mas um a c o m b i n a ç ã o

oti-• j j (1 9 )

m i z a d a dos mesmos*- J .

N a F i g u r a 15 o t r a t a m e n t o t e r m o m e c â n i c o ê c o m p a r a d o com a l a m i n a ç ã o n o r m a l ( c o n v e n c i o n a l ) e a l a m i n a ç ã o c o n t r o l a d a . B a u n g a r d t e o u t r o s ^ 0) c o n c e i t u a m esses p r o c e s s o s como a seguir.

L a m i n a ç ã o N o r m a l ( L N ) : C a r a c t e r i z a - s e p o r a l t a s t e m p e r a t u r a s de l a m i n a ç ã o e c o rr e sp o n d e n t e b a i x a r e s i s t ê n c i a à d e f o r m a ç ã o do m a t e r i a l , c u r t o s t e m p o s de l a m i n a ç ã o e alta p r o d u t i v i d a d e . 0 g r ã o i n i c i a l de a u s t e n i t a ê g r o s s e i r o e a d e f o r m a ç ã o é s e g u i d a de i m e d i a t a r e c r i s t a l i z a ç ã o e c r e s c i m e n t o de grão. A m i c r o e s t r u t u r a f i n a l ê u m a e s t r u t u r a g r o s s e i r a f e r r i t a / p e r l i t a WidmannstSfttem, a q u a l é m e l h o r a d a p o r u m t r a t a m e n t o de n o r m a l i z a ç ã o p a r a r e f i n o de grão. L a m i n a ç ã o C o n t r o l a d a ( L C ) : É u m p r o c e s s o c o m t e m p e r a t u ­ ra c o n t r o l a d a , q ue p o d e s u b s t i t u i r a n o r m a l i z a ç ã o , p r o d u z i n d o pro p r i e d a d e s m e c â n i c a s e q u i v a l e n t e s e m e l h o r a s p e c t o s u p e r f i c i a l . E_s te p r o c e s s o c a r a c t e r i z a - s e p o r u m a c e r t a q u a n t i d a d e de d e f o r m a ç ã o i m e d i a t a m e n t e a c i m a da t e m p e r a t u r a de t r a n s f o r m a ç ã o a u s t e n i t a - f e r rita. T r a t a m e n t o T e r m o m e c â n i c o ( T T M ) : C a r a c t e r i z a - s e p o r u ma a l t a q u a n t i d a d e de d e f o r m a ç ã o a b a i x o da t e m p e r a t u r a de r e c r i s t a l i z a ç ã o da a u s t e n i t a . Como r e s u l t a d o da b a i x a t e m p e r a t u r a de ac aba m e n t o , g r ã o s f i no s de a u s t e n i t a são p e s a d a m e n t e d e f o r m a d o s e, des ta forma, t r a n s f o r m a m - s e e m uma m i c r o e s t r u t u r a e x c e p c i o n a l m e n t e f i n a f e r r i t a / p e r l i t a . N e s t e contexto, o Nb d e s e m p e n h a u m a funç ão i m p o r t a n t e u m a vez que r e t a r d a a r e c r i s t a l i z a ç ã o .

25 E S P E S S U R A , mm F i g u r a 15 - M u d a n ç a s no t a m a n h o e f o r m a dos g r ã os d u r a n te a l a m i n a ç ã o a p a r t i r da t e m p e r a t u r a de e n c h a r q u e dos l i n g o t e s . Os p r o c e s s o s de l a m i n a ç ã o a c i m a i n d i c a d o s p o d e m o u não s er s e g u i d o s de t r a t a m e n t o t é r m i c o de n o r m a l i z a ç ã o . 0 e f e i t o des te p r o c e d i m e n t o a p a r e c e n a F i g u r a 16, p a r a u m aço C - M n - Nb do tipo StE 3 5 5 ^ 1 0 ) . A p o s l a m i n a ç ã o n o r m a l é r e a l i z a d o c o m u m e n t e o t r a t a m e n ­ to t é r m ic o de n o r m a l i z a ç ã o o b j e t i v a n d o m e l h o r a r a t e n a c i d a d e . 0 l i m i t e de e s c o a m e n t o d e c r e s c e (-i40 MPa) d ev i d o a q u e é e l i m i n a d o p a r t e do e n d u r e c i m e n t o p o r p r e c i p i t a ç ã o , e m c o m p e n s a ç ã o é o b t i d a u m a d i m i n u i ç ã o a p r e c i á v e l n a t e m p e r a t u r a de t r a ns i ção . No c a s o de l a m i n a ç ã o c o n t r o l a d a a n o r m a l i z a ç ã o n ã o ê p r á t i c a comum, p o i s que s u a a p l i c a ç ã o p r o d u z t a m b é m u m a diminuição da r e s i s t ê n c i a (-20 MPa) , m as é o b t i d a u m a m e l h o r i a s i g n i f i c a t i v a n a t e m p e r a t u r a de t r an s i ç ã o .

P a r a o T T M a n o r m a l i z a ç ã o é d i s p e n s á v e l , u m a v e z que p r o d u z u m a q u e d a s i g n i f i c a t i v a de r e s i s t ê n c i a (-35 MPa) , n ã o s e n d o a c o m p a n h a d a de u m a m e l h o r i a a p r e c i á v e l da t e m p e r a t u r a de t r a n s i

-ção, s a l i e n t a n d o - s e q u e a t e n a c i d a d e o b t i d a no p r o c e s s o t e r m o m e c â n i c o já ê b e m e l e v a d a . S e g u n d o r e s u l t a d o s de u m f a b r i c a n t e n a c i o n a l (2^), a n o r ­ m a l i z a ç ã o de a ç o s m i c r o l i g a d o s ao Nb p r o v o c a q u e d a no l i m i t e de e s c o a m e n t o de 35 a 100 MPa. AUMENTO DE S EV ER ID A D E, DE LAMINAÇAO F i g u r a 16 - C o r r e l a ç ã o e n t r e v á r i o s e s q u e m a s de l a m ^ n açã o , n o r m a l i z a ç ã o e p r o p r i e d a d e mecâni­ cas de 30 m m do aço St E 3 5 5 ^ ^ .

Nos aços B L A R n o r m a l i z a d o s as p r o p r i e d a d e s m e c â n i c a s süo d i t a d a s p r i n c i p a l m e n t e p e l o s e l e m e n t o s de liga. N e s t e c a s o e x i s ­ t e m l i m i t a ç õ e s no que se r e f e r e p r i n c i p a l m e n t e à r e s i s t ê n c i a , p o is a d i ç õ e s de t e o r e s e l e v a d o s dest e s e l e m e n t o s p o d e m p r e j u d i c a r a s o l d a b i l i d a d e dos-aços^ 2 1 ’ 22^. Tal fato é r e l a c i o n a d o n a F i g u r a 17

a t r a v é s do c a r b o n o e q u i v a l e n t e e do l i m i t e de e s c o a m e n t o . P a r a a o b t e n ç ã o dos m e s m o s n í v e i s de r e s i s t ê n c i a os aços e l a b o r a d o s p o r

T T M r e q u e r e m c a r b o n o e q u i v a l e n t e m e n o r q u e os a ços n o r m a l i z a d o s . ; 27 CARBONO E Q U IV A L E N T E V . F i g u r a 17 - R e l a ç ã o e n t r e o c a r b o n o e q u i v a l e n t e e o l i m i t e de e s c o a m e n t o p a r a a ç os t r a t a d o s (-31

t e r m o m e c a n i c a m e n t e e aços micro li gad o sv \

R e t o m a n d o as c o n s i d e r a ç õ e s e s q u e m a t i z a d a s n a F i g u r a 15, n o t a - s e que no T T M a d e f o r m a ç ã o final da a u s t e n i t a n ã o ê s e gui d a de r e c r i s t a l i z a ç ã o . 0 n i ó b i o r e t a r d a a r e c r i s t a l i z a ç ã o da a u s t e n i t a d u r a n te - f 23 24) a l a m i n a ç a o e a j u d a a p r e s e r v a i a t e x t u r a de d e f o r m a ç a o ^ ’ • T e m s i d o c o n s i d e r á v e l o d e b a t e a c e r c a do m e c a n i s m o p e l o qual p e ­ q u e n a s a d i ç õ e s de m i c r o l i g a n t e s , notadamente o n i õ b i o (0,02 a 0,04) r e t a r d a m a r e c r i s t a l i z a ç ã o e stática. Na F i g u r a 18 e s t ã o e s q u e m a t i z a d o s os v á r i o s p r o c e s s o s que o c o r r e m no T T M de i n t e r e s s e para a p r e s e n t e d i s c u s s ã o . O b s e r v a - s e p a r t i c u l a r m e n t e a e s p e r a e m d e t e r m i n a d a fai-■O. x a de t e m p e r a t u r a , a n t e s de i n i c i a r a s e q u ê n c i a f i n a l de passes. A c i m a d e s t a f a i x a h á r á p i d a r e c r i s t a l i z a ç ã o e s t á t i c a da a us te ni

-ta e n q u a n t o q u e a b a i x o da m e s m a não h ã r e c r i s t a l i z a ç ã o . < cr 3 *— < ac u OL s ÜJ SOLU 81 LI Z A Ç Ã O NbC R E C R I S T A L I Z A Ç Ã O T O T A L R E C R I S T A L I Z A Ç Ã O P A R C I A L

N ÃO R ECR ISTALI Z A

TEMPERATURA OE TRANSFORMAÇÃO

T E M P O

F i g u r a 18 - E s q u e m a de l a m i n a ç ã o do TTM.

A l g u n s a u t o r e s ^ ^ ’ a p r e s e n t a m e v i d ê n c i a s que i n d i c a m que o e f e i t o e s t a a s s o c i a d o ã s o l u ç ã o solida, ao p a s s o que

ou-(23 27) ~ t r o s ’ consideram qu e a p r e c i p i t a ç a o i n d u z i d a e o m e c a n i s m o o p £ — (2 8

0

r a n t e e, m a i s r e c e n t e m e n t e qu e a mbos m e c a n i s m o s são o p e r a n t e s ^ De a c o r d o c o m J o n a s ^ aP u ^ ^ , se c o m p a r a m o s os temp o s p a r a i n í c i o e f i m de r e c r i s t a l i z a ç ã o e s t á t i c a p a r a u m aço c a r b o n o ( R i C , RfC) e p a r a u m aço m i c r o l i g a d o ao Nb (RiNb, R f N b ) , c o n f o r m e i l u s t r a a F i g u r a 19, p o d e - s e o b s e r v a r o atra so s i n g i f i c a t i v o na c i n é t i c a de r e c r i s t a l i z a ç ã o e s t á t i c a p a r t i c u l a r m e n t e a 9 0 0 9C. P a r a u m a m e s m a d e f o r m a ç ã o , s u p e r p o n d o - s e as c u r v a s de c i n é t i c a de r e c r i s t a l i z a ç ã o e de p r e c i p i t a ç ã o i n du zi da , conforiHi e a F i g u r a 20, n o t a r s e , já a 9 5 0 9C, u m e f e i t o r e t a r d a d o r do ni o b i o .

29 F i g u r a 19 - ■j C i n é t i c a de p a r a u m aço m i c r o l i g a d o r e c r i s t a l i ao c a r b o n o ao . Nb . açao e s t á t i c a (C) e u m aço F i g u r a 20 - C i n é t i c a de r e c r i s t a l i z a ç ã o e s t á t i c a e p r e c i p i t a ç ã o p a r a aço c a r b o n o (C) f 4 ) e m i c r o l i g a d o ( N b ) v J . E m t e m p e r a t u r a s i n f e r i o r e s a 9 0 0 ? c a i n d a v e r i f i c a - s e o e f e i t o r e t a r d a d o r , i n d i c a n d o a /eficiência d e s t e s p r e c i p i t a d o s fi^ nos, s e n do q u e a e f i c i ê n c i a d i m i n u e a m e d i d a que a p r e c i p i t a ç ã o se c o mpl e ta , p o d e n d o e n t ã o o c o r r e r o c r e s c i m e n t o d e s t es , t o r n a n d o - s e i n e f i c a z e s , f a t o o b s e r v a d o a t r a v é s da t e n d ê n c i a da c u r v a R i N b se

a p r o x i m a r a RiÇ.

C o m o é conhecido, a s e q u ê n c i a de p a s s e s te m i n f l u ê n c i a m a r c a n t e s o b r e o t a m a n h o de grão final. A p r e s e n ç a de m i c r o l i g a n t e s . r e t a r d a n d o a r e c r i s t a l i z a ç ã o e s t á t i c a c e r t a m e n t e c o n t r i b u i pa ra o s u r g i m e n t o de g rãos a u s t e n í t i c o s nã o r e c r i s t a l i z a d o s nos p a £ ses a b a i x o do t e m p o de e s p e r a (Figura 18), c o n d u z i n d o a grãos f i ­ nos e a l o n g a d o s ( F i g u r a 15). Como a t r a n s f o r m a ç ã o y - a nucleia- se n o s c o n t o r n o s de g r ã o da a u s t e n i t a , e es tes são " e s t r e i t o s " t e m - se c o m o c o n s e q u ê n c i a u m p e q u e n o t a m a n h o de grão f e r r í t i c o , c o ­ mo o b j e t i v a d o . Q u a n d o as d e f o r m a ç õ e s finais são e x e c u t a d a s em b a i x a s t e mpe r at u r as , é v e r i f i c a d o a p r e s e n ç a de b a n d a s de d e f o r m a ­ ç ã o do g r ã o da a u s t e n i t a . Ê i m p o r t a n t e d e s t a c a r que estas b a n d a s de d e f o r m a ç ã o irão c o n t r i b u i r p a r a o e s t r e i t a m e n t o do t a m a n h o de g r ã o aus.tenítjL co, p o r t a n t o p a r a o r e f i n a m e n t o do grão ferr íti c o. L o g o então, pc) d e- se c o n c l u i r que a f e r r i t a n u c l e a tanto nos c o n t o r n o s de grão da a u s t e n i t a a c h a t a d a c o m o no s e u i n t e r i o r (bandas de deformação), o r i g i n a n d o a s s i m u m r e f i n a m e n t o s u b s t a n c i a l no t a m a n h o de g r ã o fer rítico.

O u t r o a s p e c t o qu e i n t e r e s s a c o m e n t a r é a t e x t u r a final o b t i d a n o T T M a qual é b a s t a n t e h o m o g ê n e a , não a p r e s e n t a n d o signi. ficativas. d i f e r e n ç a s ao a b s e r v a r suas m i c r o e s t r u t u r a s n o s s e n t i - dos t r a n s v e r s a l , l o n g i t u d i n a l e v i s t a superior. Tal f at o p o d e - s e a t r i b u i r ao t a m a n h o de grão f e r r í t i c o n o t a v e l m e n t e fino, o que p e r m i t e m i n i m i z a r b a s t a n t e a a n i s o t r o p i a m e l h o r a n d o a q u a l i d a d e do m a t e r i a l n o i n t e r i o r da c h a p a ^ 3, .

P o r u l t i m o no s T T M os fatores que g o v e r n a m o p r o c e s s o e s t ã o interrelacionadas de m o d o que uma v a r i e d a d e de e n f o q u e s

po-31

d e m se r u s a d a s na p r o c u r a dos m e s m o s obj et iv os . Os f a t o r e s imp o r-(2 3)

t a n t e s a s e r s a l i e n t a d o s ^ sao:

- P r o c u r a r e m p r e g a r a m e n o r t e m p e r a t u r a p o s s í v e l no rea q u e c i m e n t o de p l a c a s (l ingotes) o b j e t i v a n d o a s o l u b i ­ lida d e dos m i c r o l i g a n t e s e u m t a m a n h o de grão a u s t e n í tico p e q u e n o e u n i f o r m e .

- R e f i n a m e n t o do g rão a u s t e n í t i c o a t r a v é s da recristali^ zação.

- S e l e ç ã o de f a i x a de t e m p e r a t u r a e temp os de e s p e r a en tre a zona de r e c r i s t a l i z a ç ã o e não r e c r i s t a l i z a ç ã o da a u s t e n i t a e a u s t e n i t a ferri ta .

2.3 - S o l d a b i l i d a d e dos A ç o s B L A R

C o m o c o n s e q u ê n c i a dos e f e i t o s t é r m i c o s a que o aço e st a s u b m e t i d o d u r a n t e a s o l d a g e m a p a r e c e m d e t e r m i n a d a s v a r i a ç õ e s no ma t e r i a l , q u e f r e q u e n t e m e n t e são p e r m a n e n t e s . E s t a s v a r i a ç õ e s p o d e m e s t a r c o n d i c i o n a d a s p o r t r a n s f o r m a ç õ e s de e s t r u t u r a d u r a n t e o aque c i m e n t o e r e s f r i a m e n t o o u p o r tens õ e s t é r m i c a s , que o r i g i n a m m o d i ­ f i c a ç õ e s de f o r m a e d i m e n s õ e s .

No c o n c e i t o de s o l d a b i l i d a d e dos aços, dois a s p e c t o s fun d a m e n t a i s são r e s s a l t a d o s : a i n t e g r i d a d e da j u n t a s o l d a d a , isto é, a a u s ê n c i a de i m p e r f e i ç õ e s que p o s s a m c o m p r o m e t e r o p e r f o r m a n c e da m e s m a q u a n d o n a estrutura, e a o b t e n ç ã o das d e s e j a d a s p r o o r i e d a d e s m e c â n i c a s e m e t a l ú r g i c a s , que g a r a n t a m a c o n t i n u i d a d e m e t á l i c a . 0; tipo' de aço e s t u d a d o , p r o d u z i d o p o r TTM, c o m b a i x o c a r b o n o e q u i v a l e n t e p o s s u i b o a c o m b i n a ç ã o de r e s i s t ê n c i a m e c â n i c a r 3 ■) e t e n a c i d a d e e, e m p a r t i c u l a r , b o a s o l d a b i l i d a d e v . E s t e s aços p o d e m s er s o l d a d o s p o r u m a v a r i e d a d e de p r o ­ c e s s o s , e n v o l v e n d o d e s d e b a i x a até e l e v a d a e n e r g i a a p o r t a d a . E n ­ tre os p r o c e s s o s m a i s e m p r e g a d o s n a s o l d a g e m dos aços B L A R e s t ã o a s o l d a g e m a arc o e l é t r i c o c o m e l e t r o d o s r e v e s t i d o s , o a r c o s u b m e r so e o p r o c e s s o M I G - M A G .

D u r a n t e a s o l d a g e m , o c i cl o tér m ico , dep oi s da c o m p o s i ­ ç ã o q u í m i c a do m e t a l base, é o f a tor m a i s i m p o r t a n t e que i n f l u ê n c i a a m i c r o - e s t r u t u r a e p r o p r i e d a d e s da zona a f e t a d a p e l o c a l o r