Como a densidade dos aços sinterizados e consequentemente as suas propriedades mecânicas podem ser melhoradas?
Passo 1
O enunciado pergunta como podemos aumentar a densidade dos aços obtidos por sinterização e, com isso, melhorar suas propriedades mecânicas. O tema é Metalurgia do Pó e vamos usar conceitos de compactação, controle de sinterização, infiltração e tratamentos pós-sinter para atingir maiores valores de densidade e tenacidade.
Passo 2
Para começar, devemos otimizar a compactação do pó no estado “verde”. Isso inclui:
- Escolher uma distribuição granulométrica adequada, misturando frações finas e grossas para reduzir vazios.
- Aplicar pressão de prensagem elevada (por exemplo, até
– ,MPa) para aproximar as partículas. - Usar aditivos lubrificantes e aglutinantes que garantam preenchimento uniforme sem oxidações ou microtrincas no compactado.
Passo 3
Em seguida, ajustar o processo de sinterização para maximizar difusão e fechamento de poros:
- Elevar a temperatura de sinter até próximo de
do aço ( temperatura de fusão), mantendo-a tempo suficiente para que ocorra difusão sólida. - Controlar uma atmosfera redutora (hidrogênio ou vácuo) para evitar oxidações que impeçam o contato íntimo entre grãos.
- Adotar rampas de aquecimento e resfriamento lentas para minimizar gradientes térmicos e apoiar o crescimento de grãos unidos sem gerar tensão residual.
Passo 4
Outra rota eficaz é a infiltração de metais de baixo ponto de fusão, como cobre ou bronze:
- Após sinterizar até densidade intermediária (
da teórica), submerge-se a peça em banho de metal líquido. - O metal derretido penetra nos poros remanescentes por capilaridade, elevando a densidade para valores acima de
.
Passo 5
Por fim, aplicar tratamentos térmicos e trabalho mecânico pós-sinter para otimizar a microestrutura:
- Têmpera e revenimento ajustam dureza e tenacidade, fechando microcavidades por contração.
- Hot Isostatic Pressing (HIP) submete a peça a altas pressões isostáticas em temperatura elevada, fechando poros internos.
- Eventual laminação ou forjamento a quente sobre peça sinterizada também pode reduzir vazios e refinar grãos.
Resposta
A densidade e, consequentemente, as propriedades mecânicas dos aços sinterizados melhoram quando se combina:
. Alta pressão e boa distribuição granulométrica na compactação verde.
. Sinterização otimizada em temperatura/atmosfera controladas.
. Infiltração de metais de baixo ponto de fusão para preencher poros.
. Tratamentos térmicos (têmpera/revenimento) e/ou HIP e trabalho mecânico pós-sinterização.