Como se pode aumentar a temperabilidade de um aço? Em que situações é desejável se ter aços de elevada temperabilidade?
Passo 1
O enunciado pede para entender o que é temperabilidade de um aço, como podemos aumentá-la e em que casos é vantajoso usar aços com alta temperabilidade. O conteúdo envolve transformação de fases do aço (formação de martensita em zonas interiores) e a influência de elementos de liga e microestrutura na posição das curvas TTT.
Passo 2
Temperabilidade é a capacidade que um aço tem de formar martensita de forma mais profunda ou uniforme quando é resfriado por têmpera. Em termos de diagrama tempo-temperatura, aumentar a temperabilidade significa deslocar a zona de início de perlita e de bainita para tempos maiores (isto é, a curva “C” desloca-se para a direita), permitindo que até regiões mais internas atinjam taxas de resfriamento suficientes para gerar martensita.
Passo 3
Para aumentar a temperabilidade de um aço, a principal via é alterar sua composição química e refinar sua microestrutura antes da têmpera:
– Introduzir elementos de liga que retardem a nucleação de perlita/bainita, como cromo , molibdênio
, manganês
, níquel
e silício
. Esses elementos aumentam a solubilidade de carbono na austênita e deslocam as curvas TTT para a direita.
– Controlar o tamanho de grão de austênita, preferencialmente com grãos mais finos, pois grão fino melhora a uniformidade de transformação e reduz sítios de nucleação indesejados de perlita.
– Reduzir teores de impurezas que acelerem transformações indesejadas e aplicar tratamentos de recozimento de normalização para homogeneizar a microestrutura antes da têmpera.
– Introduzir elementos de liga que retardem a nucleação de perlita/bainita, como cromo
– Controlar o tamanho de grão de austênita, preferencialmente com grãos mais finos, pois grão fino melhora a uniformidade de transformação e reduz sítios de nucleação indesejados de perlita.
– Reduzir teores de impurezas que acelerem transformações indesejadas e aplicar tratamentos de recozimento de normalização para homogeneizar a microestrutura antes da têmpera.
Passo 4
É desejável ter aços de elevada temperabilidade nas situações em que a peça tem seção transversa grande ou geometria complexa, pois nessas condições as regiões internas resfriam mais lentamente e, sem temperabilidade alta, acabam retendo perlita ou bainita em vez de martensita. Exemplos típicos são eixos longos, barras grossas, trilhos, engrenagens de grande diâmetro e componentes de máquinas pesadas, nos quais se busca dureza uniforme até o núcleo para garantir resistência ao desgaste e à fadiga.
Resposta
Aumenta-se a temperabilidade adicionando elementos de liga tipo
,
,
,
e refinando o grão de austênita, deslocando as curvas TTT para a direita. Aços com alta temperabilidade são indicados em peças de grande seção ou geometria complexa onde se deseja martensita uniforme até o interior (eixos, barras grossas, trilhos, engrenagens etc.).