Como se consegue, por intermédio da estrutura, conferir-se maior usinabilidade aos aços?

Passo 1

Beleza! A questão tá perguntando “Como, pela estrutura do aço, a gente consegue deixar ele com mais usinabilidade?” Ou seja, é um exercício de Metalurgia/Engenharia de Materiais que quer saber quais características microestruturais e que tratamentos/deformações a gente aplica no aço pra ele ficar mais fácil de cortar, furar, tornear etc. Para resolver isso, vamos precisar lembrar:
  • O que é usinabilidade e de que fatores ela depende.
  • Como a microestrutura do aço (fases, grão, inclusões) influencia diretamente essa usinabilidade.
  • Quais tratamentos térmicos e ligas especiais a gente usa pra mudar essa microestrutura a nosso favor.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é usinabilidade. Usinabilidade é basicamente o quão “amigável” o material é pra ferramentas de corte. Se um aço é muito duro, muito abrasivo ou forma cavacos mal comportados, o desgaste da ferramenta aumenta e a produtividade cai. Então, para melhorar a usinabilidade, a gente quer:
  1. Menos dureza excessiva (mas sem prejudicar muito a resistência mecânica).
  2. Cavacos que se quebrem facilmente (pra não embolar na ferramenta).
  3. Lubrificação natural durante o corte (para reduzir atrito).

Passo 3

Fatores de microestrutura que influenciam:
  • Teor de carbono e distribuição de carbonetos: muito carbono → muitos carbonetos duros → ferramenta desgasta rápido.
  • Fase ferrita versus perlita: perlita é mais dura que ferrita, mas uma perlita “fina” colabora mais com acabamento; muita perlita grossa prejudica.
  • Inclusões não metálicas (sulfetos de Mn, selenetos, nióbatos) que podem agir como “pontos de quebra de cavaco” e até lubrificar localmente.
  • Tamanho de grão: grão fino melhora a resistência mecânica sem aumentar brutalmente a dureza superficial.

Passo 4

Como a gente age na prática para alterar essa microestrutura?
  1. Aumentando o teor de enxofre (S) ou selênio (Se): essas impurezas controladas formam inclusões do tipo MnS ou MnSe. Essas inclusões são mais moles que o aço e criam “trilhos” de fratura no cavaco e um ligeiro efeito lubrificante.
  2. Reduzindo um pouco o carbono para a faixa de 0,10–0,25 %C. Assim você mantém alguma perlita, mas deixa bastante ferrita, que é mais macia.
  3. Fazendo tratamentos térmicos específicos:
    • Spheroidizing (sferoidização) antes da usinagem: transforma carbonetos lamelares em esferoidais, reduzindo a dureza local e facilitando o corte.
    • Normalização leve ou recozimento de alívio de tensões: refina o tamanho de grão e deixa a microestrutura mais homogênea.
  4. Às vezes se adiciona também chumbo (Pb) ou bismuto (Bi) em aços free-machining, pois esses elementos formam gotículas que também ajudam a reduzir atrito e a quebrar cavacos.

Passo 5

Resumindo a lógica teórica:
  • Mais ferrita = menor dureza → corte mais suave.
  • Carbonetos esferoidais em vez de lamelares = menos abrasivo p/ ferramenta.
  • Inclusões macias (MnS, Se, Pb) = pontos de fraqueza preferencial no cavaco, quebrando-o em pedaços menores e lubrificando a superfície de corte.
  • Grão fino = mantém a resistência mecânica sem “endurecer demais” o material.

Resposta

Aumenta-se a usinabilidade do aço controlando sua microestrutura: reduzindo um pouco o teor de carbono (0,10–0,25 %C), promovendo ferrita e carbonetos esferoidais via recozimento ou spheroidizing, refinando o tamanho de grão e adicionando inclusões macias (MnS, Se, Pb etc.) que favorecem a quebra do cavaco e a lubrificação local. Tudo isso deixa o material mais “amigo” da ferramenta, com cavacos menores e menor desgaste.

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