- Como se pode aumentar a temperabilidade de um aço? Em que situações é desejável se ter aços de elevada temperabilidade?
Passo 1
O enunciado pergunta “como aumentar a temperabilidade de um aço” e “em que situações é desejável ter aços de elevada temperabilidade”. O conteúdo é metalurgia de aços, em particular hardenabilidade (profundidade de formação de martensita num têmpera). Para resolver, precisamos entender o que é temperabilidade e quais variáveis (composição, microestrutura e processo) a influenciam.
Passo 2
Temperabilidade é a capacidade do aço de transformar austenita em martensita até regiões internas sob um mesmo resfriamento. Ela não depende só do teor de carbono (que aumenta a dureza final), mas principalmente de:
— composição química (elementos de liga que retardam a nucleação de perlita e ferrita);
— tamanho do grão de austenita (grãos mais grosseiros reduzem sítios de nucleação);
— temperatura e tempo de austenitização (grãos maiores e enriquecimento de carbono nos contornos);
— taxa de resfriamento (meio de têmpera mais ou menos severo).
— composição química (elementos de liga que retardam a nucleação de perlita e ferrita);
— tamanho do grão de austenita (grãos mais grosseiros reduzem sítios de nucleação);
— temperatura e tempo de austenitização (grãos maiores e enriquecimento de carbono nos contornos);
— taxa de resfriamento (meio de têmpera mais ou menos severo).
Passo 3
Para aumentar a temperabilidade de um aço normalmente procede-se assim:
— adicionar elementos de liga antitransformação, como Cr, Mo, Mn, Ni, V e, em microalívio, B (por exemplo de boro), que retardam difusão de carbono e formação de perlita/ferrita;
— usar austenitização em temperatura mais elevada (coarsening controlado dos grãos de austenita);
— controlar o tamanho de grão para que não haja nucleação excessiva de fases indesejadas;
— escolher meios de câmaras de têmpera mais severos (óleo, sal fundido ou polímeros), se o material em si já tiver boa temperabilidade.
— adicionar elementos de liga antitransformação, como Cr, Mo, Mn, Ni, V e, em microalívio, B (por exemplo
— usar austenitização em temperatura mais elevada (coarsening controlado dos grãos de austenita);
— controlar o tamanho de grão para que não haja nucleação excessiva de fases indesejadas;
— escolher meios de câmaras de têmpera mais severos (óleo, sal fundido ou polímeros), se o material em si já tiver boa temperabilidade.
Passo 4
É desejável usar aços de elevada temperabilidade quando se quer obter martensita em peças de grande seção ou espessura, de modo a ter propriedades mecânicas uniformes até o núcleo. Exemplos típicos: eixos, engrenagens, barras grossas, componentes automotivos e aeronáuticos de grande diâmetro ou paredes espessas, onde a têmpera superficial sozinha não basta.
Resposta
Para aumentar a temperabilidade de um aço, faz-se micro-ligações com elementos como Cr, Mo, Mn, Ni, V e especialmente B, controla-se o tamanho de grão de austenita (e austenitiza-se a temperaturas mais altas) e usa-se meios de têmpera mais severos. Aços de elevada temperabilidade são necessários em peças de grande seção ou espessura (eixos, engrenagens, componentes pesados) para garantir martensita homogênea até o núcleo.