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:
- Menos dureza excessiva (mas sem prejudicar muito a resistência mecânica).
- Cavacos que se quebrem facilmente (pra não embolar na ferramenta).
- 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?
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.