Como são fabricados os aços por laminação controlada? Explique com detalhes como se o método potencializa o seu mecanismo de aumento de resistência mecânica.
Passo 1
O enunciado pergunta como se fabrica o aço por laminação controlada (Thermo-Mechanical Controlled Processing, TMCP) e de que modo esse método potencializa a resistência mecânica. O conteúdo envolve termomecânica de aços de baixo carbono com microaleações (Ti, Nb, V) e os mecanismos de fortalecimento (refinamento de grão, precipitação e encruamento).
Passo 2
No TMCP começa-se por aquecer o tarugo de aço a uma temperatura onde todo o ferro está na fase austenita, tipicamente acima de
. Em seguida realiza-se a laminação a quente em três estágios de temperatura decrescente:
- Região de recristalização dinâmica (acima de
), onde cada passe zera parcialmente a deformação anterior, mantendo grãos relativamente grossos. - Região de não-recristalização (entre a temperatura de início de recristalização estática,
, e a temperatura ), em que se impõe deformação rápida o suficiente para “achatamento” (pancaking) dos grãos de austenita, sem que haja recristalização entre os passes. - Região de transformação austenita→ferrita (abaixo de
), onde o material entra em fase de ferrita durante a deformação.
Em cada estágio, o controle preciso da temperatura e da velocidade de deformação assegura um achatamento progressivo e um nível de energia armazenada (densidade de discordâncias) na austenita.
Passo 3
Terminada a laminação, aplica-se um resfriamento acelerado (spray water ou chifre de resfriamento) até uma temperatura baixa (por exemplo
–
), antes de desacelerar até a temperatura ambiente. Esse resfriamento controlado faz:
- Transformar a austenita “achatada” em ferrita ultrafina e em bainita fina.
- Forçar a precipitação das micro-carbetos e nitretos de Ti, Nb ou V nas contornas de grão e no interior de grãos, criando obstáculos ao crescimento de grão e ao deslizamento de discordâncias.
- Transformar a austenita “achatada” em ferrita ultrafina e em bainita fina.
- Forçar a precipitação das micro-carbetos e nitretos de Ti, Nb ou V nas contornas de grão e no interior de grãos, criando obstáculos ao crescimento de grão e ao deslizamento de discordâncias.
Passo 4
Os principais mecanismos de aumento de resistência são:
- Refinamento de grão (efeito Hall–Petch): grãos de ferrita ultrafina
geram mais contornos de grão, elevando a tensão de escoamento segundo
- Precipitação de micro-carbetos/nitretos: partículas finas (tamanhos de
– ) impedem o movimento de discordâncias (fortalecimento por dispersão). - Aumento da densidade de discordâncias (encruamento): a deformação em baixa temperatura cristaliza níveis mais altos de discordâncias retidas, o que eleva ainda mais a resistência.
Resposta
O aço por laminação controlada é produzido via laminação a quente termomecanicamente controlada em níveis específicos de temperatura, seguida de resfriamento rápido, promovendo grãos de ferrita ultrafina e precipitados micro-alheados. Isso resulta em resistência mecânica elevada por meio do refinamento de grão (efeito Hall–Petch), endurecimento por precipitação e encruamento devido à alta densidade de discordâncias.