2.0 PROC.S CONF. - FUND.S MET.S 16.2

(1)

FUNDAMENTOS

METALÚRGICOS DA

CONFORMAÇÃO

(RESUMO)

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota

Aço Duplex Soldagem por fricção com mistura

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Processos de Conformação Plástica

Conformação Plástica a frio

Temperatura de

Recristalização

Conformação Plástica a quente

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INFLUÊNCIA DO PERCENTUAL DE TRABALHO A FRIO NA TEMPERATURA DE RECRISTALIZAÇÃO

Critical deformation

Percent cold work

R ec ry ta liz at io n t em p er at u re ( °C )

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TEMPERATURA DE RECRISTALIZAÇÃO

METAL INICIO DE RECRISTALIZAÇÃO (°C)

Pb, Sn 0 Zn 10 Al, Cu, Au 200 Fe 400 Ni 600 Mo 900 W 1200 Temperatura de forjamento: Aço carbono 800°C – 1.100°C Aço rápido 900°C – 1.100°C

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LAMINAÇÃO A QUENTE

LAMINAÇÃO A QUENTE: T_homologa = T_trabalho  0,6 T_fusão D ef . p lá st ic a R ec u p er aç ão R ec ri st al iz aç ão C re sc im en to d e g rã o

a) Trabalho a frio b) Recuperação c) Recristalização

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• _{Para anular os efeitos do}

encruamento e voltar a ter as propriedades anteriores à

deformação plástica deve-se fazer um tratamento térmico chamado de recozimento para recristalização que possui 3 etapas:

• _{Recuperação: ocorre um alívio de}

parte das tensões internas.

• _{Recristalização: (temperatura}

entre1/3 e 1/2 da temperatura

absoluta de fusão, em K ) Nucleiam novos grãos no material com a forma anterior à deformação e as

propriedades mecânicas voltam aos valores originais

• _{Crescimento de grãos: Após a}

recristalização estar completa, os novos grãos continuarão a crescer, prejudicando as propriedades

mecânicas e a resistência ao choque

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(9)

LAMINAÇÃO A QUENTE

VANTAGENS

Menor esforço mecânico para uma mesma quantidade de deformação, exigindo máquinas de menor

capacidade que no trabalho a frio.

Refina a estrutura do metal, melhora a tenacidade, elimina porosidades e

segrega impurezas comprimindo-as na forma de fibras, com orientação

definida, aumentando a resistência na direção de laminação.

Devido a contínua recristalização, deforma mais profundamente o material.

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LAMINAÇÃO A QUENTE

DESVANTAGENS

Exige ferramental (cilindros,

matrizes, dispositivos de adaptação

e outros) de material de boa

resistência ao calor, o que pode afetar o custo da operação.

Formação de casca de óxido,

devido às elevadas temperaturas envolvidas.

Não permite obtenção de

dimensões dentro de estreitas tolerâncias.

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LAMINAÇÃO À QUENTE

11

Bitola Americana: MSG = U. S. Manufacturer’s Stander Gauge Peso especifico do aço = 7,84 g/cm3

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INFLUÊNCIA DO TRABALHO A FRIO

Laminação a frio

Endurecimento por

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LAMINAÇÃO A FRIO

13

VANTAGENS

Permite melhor acabamento superficial e obtenção de

melhores tolerâncias dimensionais.

Deforma a estrutura em maior ou menor profundidade, conforme a extensão do trabalho e, com isso, permitindo alterar sensivelmente as propriedades mecânicas:

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LAMINAÇÃO A FRIO

DESVANTAGENS

Diminuição da ductilidade. Defeitos como: casca de

laranja e linhas de Lüder ou de distensão.

Equipamento de maior capacidade e rigidez,

resultando em custo mais elevado.

(15)

CHAPAS FINAS A FRIO

15

Bitola Americana;

MSG = U. S. Manufacturer’s Stander Gauge

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Placas Blocos Tarugos

Chapas

Folhas Tubos

Perfis Trilhos Barras

Barras Trefilados Tubos LAMINAÇÃO A QUENTE LAMINAÇÃO A FRIO

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Deformação a frio versus resistência de

aços carbono laminados

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APLICAÇÃO

Necessita-se de uma barra de latão 70-30 com um diâmetro de 5,4mm, uma resistência de mais de

42kgf/mm2 e uma elongação de mais de 20%.

A barra deve ser obtida a partir de uma outra maior, cujo diâmetro é de 8,9mm.

Especificar as etapas de processamento necessárias para a obtenção da barra de 5.4mm.

19

Processo de Conformação

Plástica ?

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RESPOSTAS - LATÃO 70Cu-30Zn

Para atender uma resistência de mais de 42kgf/mm2 :

Deformação a frio > 15%

(21)

RESPOSTAS - LATÃO 70Cu-30Zn

Para atender uma elongação de mais de 20% : Deformação a frio < 23%

(22)

Deformação a frio > 15% para a Resistência Deformação a frio < 23% para o alongamento

Valor médio = (23 + 15)/2 = 38/2 = 19  20%

Portanto, na última etapa deve-se provocar 20% de deformação a frio.

Fórmula da Redução de Área, RA (%) = (Ai - Af )100 Ai

22

(23)

RESPOSTAS - LATÃO 70Cu-30Zn

Cálculo do diâmetro anterior a 5,4mm para obter 20% deformação plástica a frio:

DF = Redução de Área por Deformação Plástica a Frio

DF = (di2 – df2) 100 20% = (di2 – 5,42) 100 di = 6,0mm

di2 di2

Faz-se a redução de 8,9mm para 6,0mm ou por deformação a

quente ou por um ou mais ciclos de deformação a frio e recozimento.

A barra deve ser recozida com um diâmetro de 6,0mm.

Finalmente, por trabalho a frio, reduz-se de 6,0mm para 5,4mm.

(24)

(25)

VARIÁVEIS METALÚRGICAS

MECANISMOS DE ENDURECIMENTO (Strengthening Mechanisms)

(26)

(27)

(28)

CRITÉRIOS DE ESCOAMENTO

a- Tensão necessária para causar 0,2% de deformação plástica. (Teoria da máxima tensão axial)



1 = Y (tração pura); Y = Limite de escoamento

b- Critério de Tresta (1865):

(Teoria da máxima tensão cisalhante)



máx. = (1 - 3)/2 = Y

c- Critério de Von Misses:

(Teoria da máxima energia de distorção) Y =

2 G = E/2(1 + );



adm = LE/N_Y ou LR/N_LR

Tresta  critério da máxima

(29)

Struttura metallurgica di un cordone di

saldatura rapportato al diagramma Fe₃C

Zona Fundida Zona de Ligação Zona Afetada pelo Calor Metal de Base

Temperatura

(30)

Esempio di schema di raccolta punti durezza Microdureza

Dureza Vickers

(31)

(32)

TUBOS SOLDADOS

COMAFAL – COMERCIO E INDUSTRIA DE FERRO E AÇO LTDA

(33)

(34)

ENSAIO DE ACHATAMENTO (TUBO DE SEÇÃO CIRCULAR)

Determina a qualidade da solda quanto a sua ductilidade e resistência

(35)

VARIÁVEIS METALÚRGICAS

1- Endurecimento por Solução Sólida (Sólid-Solition Hardening)

(36)

VARIÁVEIS METALÚRGICAS

2- Endurecimento por Deformação Plástica a Frio (Strain Hardening)

36

PR

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VARIÁVEIS METALÚRGICAS

ENDURECIMENTO POR REFINO DE GRÃO (GRAIN REFINING) Eq. Hall e Petch



_e

=



₀

+ k

_y

.d

-1/2

Onde, _e= Limite de Escoamento

₀ e k_y são constantes do material

d = Diâmetro médio dos grãos em mm.

Obs.: O Refino de Grão aumenta simultaneamente a Resistência e a Ductilidade

37

(38)

TAMANHO DE GRÃO – PRINCIPAL VARIÁVEL METALÚRGICA

MEDIÇÃO DO TAMANHO DE GRÃO (T.G.):

OU

N = 2

n-1

onde:

N = número de grãos/ pol2 com aumento de 100 vezes

n ou G= número de Tamanho de Grão ASTM (1  n  12)

Determinação do TG através da análise de imagem

(39)

AUSTENITA

MARTENSITA

TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA COM AUMENTO DE VOLUME,

que leva à concentração de tensões

VARIÁVEIS METALÚRGICAS

4 – Endurecimento por reação Martensítica (MARTENSITE REACTIONS)

de face centrada

(40)

5- ENVELHECIMENTO

Endurecimento devido a partículas finas ou Envelhecimento (Precipitation Hardening)

Estágios da passagem de uma Discordância entre duas Partículas de Precipitado

Mecanismo de Orowan para a interação de discordâncias com partículas incoerentes.

(41)

(42)

ENGENHARIA DE MATERIAIS

(43)

43

Variáveis importantes na determinação das propriedades dos produtos Laminados a Quente

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(45)

GRAFENO, O MATERIAL DO FUTURO

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GRAFENO, O MATERIAL DO FUTURO

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Roberta Ramalho, a jovem de 22 anos que comanda um dos maiores estaleiros

do Brasil

Aos 15 anos, amadureceu rapidamente

após a morte do pai para assumir o desafio de comandar o Intermarine, um dos

maiores estaleiros da América Latina