ETHICAL CONDUCT Ethics and anti-corruption

Segundo Suzuki et al.[14], a variação da ductilidade a quente dos aços com a temperatura pode

ser representada pelo esquema da Figura 3.21.

Na região I, próxima ao ponto de fusão, a fragilidade ocorre devido ao aparecimento de fase Figura 3.21 - Representação esquemática da variação da ductilidade a quente dos aços

com a temperatura[14].

R

A

(

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)

R

A

(

%

)

Temperatura (°C)

R

A

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R

A

(

%

)

Temperatura (°C)

A Figura 3.22 mostra esquematicamente o comportamento mecânico do aço próximo da frente de solidificação[27]. Acima da temperatura ZST (zero strength temperature), o aço não

apresenta resistência nem ductilidade ao esforço de separação das dendritas, ou seja, ele se comporta como um líquido. Entre as temperaturas ZST e ZDT (zero ductility temperature), a

ductilidade do aço é efetivamente zero, por causa da presença de filmes de aço líquido interdendrítico, causado pelo abaixamento da temperatura solidus devido à microssegregação

de elementos de soluto do aço[27].

O aumento dos teores de S, P, Sn, Cu e Si prejudica a ductilidade devido à elevação da quantidade de elementos segregantes, enquanto o aumento dos teores de Mn reduz a perda de ductilidade, pois diminui a formação do filme líquido na região interdendrítica através da formação de MnS[27].

Com exceção das trincas transversais em placas, todas as outras observadas no lingotamento contínuo se formam na zona acima da temperatura ZDT[28].

A trinca resultante ocorrida na faixa de temperatura entre ZST e ZDT exibe uma aparência lisa e arredondada, característica da presença do filme de aço líquido no momento dessa fratura[27].

A segunda região de baixa ductilidade está na faixa de temperatura de 900°C a 1200ºC, que corresponde à região de austenita estável. O mecanismo proposto por Suzuki et al.[14] para

explicar a diminuição de ductilidade é a ocorrência de fragilidade ao longo dos contornos de grão devido à precipitação intergranular de sulfetos e óxidos. Aços com a relação Mn/S acima de 60 são menos propensos à fragilização, pois nestes o enxofre é ligado a uma fase estável, MnS, que precipita na matriz e não no contorno de grão[29]. Geralmente essa zona não resulta na ocorrência de trincas no material, e usualmente as qualidades de aços industriais possuem a relação Mn/S superiores a esse patamar. A velocidade de deformação e a história térmica do aço afetam grandemente a ductilidade nessa região.

Na região III, cuja faixa de temperatura é de 600°C a 900ºC, nota-se também uma dependência da ductilidade com a velocidade de deformação[14]. Nesse local de baixa ductilidade, a fragilidade é explicada por fatores como precipitação intergranular, formação de filmes de ferrita proeutetoide ao longo do contorno de grão e deslizamento de contorno de grão. Essa região é muito importante para o processo de lingotamento contínuo, pois o encurvamento/desencurvamento de placa se dá nessa faixa de temperatura. A maioria dos estudos mais recentes tem se concentrado em analisar os diversos fatores que afetam a ductilidade nessa faixa e, por isso, esse assunto será discutido a seguir com maior detalhe. Uma curva típica de ductilidade à alta temperatura produzida por testes de tração a quente (Figura 3.23) pode apresentar três regiões distintas[9,30]: dúctil à baixa temperatura (HDL), de fragilização (trough) e dúctil à alta temperatura (HDH).

A região de fragilização está associada com fratura intergranular, cujas faces podem apresentar tanto finos “dimples” (ou microvazios) como serem lisas, sugerindo dois

mecanismos distintos de fratura: coalescência de microvazios e deslizamento de contorno de grãos[9].

A coalescência de microvazios pode ocorrer ao redor das inclusões, sulfetos ou precipitados, pela concentração de deformação num fino filme de ferrita (Figura 3.24), formada ao longo do contorno de grão austenítico (5µm ~ 20µm). Esse filme pode ser originado por transformação natural ou induzido por deformação em torno da temperatura Ae3[9]. Várias explicações foram propostas para essa nucleação prematura, tais como: migração de contorno de grão austenítico, formação de subgrãos nos contornos de grão e aumento de densidade de discordâncias.

(a) Mecanismo de formação das trincas [10] _{(b) Trincas ao longo do filme de ferrita}[34]

Figura 3.24 - Mecanismo de falha intergranular induzido por transformação.

Com a redução da temperatura abaixo de Ar3, ocorre um aumento acentuado da fração volumétrica da ferrita, diminuindo a concentração de deformação nessa fase junto ao contorno de grão[9], obtendo-se, assim, como resultado, um aumento da ductilidade. Além disso, a ferrita, apresentando uma maior recuperação dinâmica, age no sentido de aliviar as concentrações de tensão[9]. Em função do exposto, vários estudos têm sido desenvolvidos com a finalidade de examinar as condições favoráveis à precipitação de grandes volumes de ferrita

[9] [31]

como forma de melhorar a ductilidade[9]. Apesar de incipientes, alguns resultados direcionam para o aumento da taxa de deformação, redução do contorno de grão e aumento da temperatura de transformação através da composição química[30].

Nos ensaios de tração a quente na fase austenítica, utilizando aços contendo nióbio, foi observada a precipitação de carbonitretos desse elemento próximo aos contornos dos grãos e foi também verificada a formação de uma região relativamente livre de precipitados junto a eles[9]. Essa região, sendo menos resistente que as demais, atua de forma semelhante ao fino filme de ferrita, favorecendo a formação de microvazios em torno dos precipitados, cujo coalescimento forma a trinca[9]. Esse mecanismo é comum a outros tipos de aços microligados (ex.: V e Al) e o efeito da precipitação na ductilidade depende do tamanho dos precipitados, da sua localização preferencial e da sua composição química[9]. Nos aços cuja precipitação ocorre em mais baixas temperaturas (ex.: Nb, V e Al), os ensaios de tração a quente, com aquecimento das amostras, têm apresentado uma boa correlação com ocorrência de trincas nas placas[30]. Entretanto, para analisar aços contendo Ti e B, por exemplo, os resultados são mais confiáveis se forem utilizados os testes que envolvam a fusão das amostras, em função da estabilidade dos precipitados em temperaturas acima da temperatura liquidus[30].

Outro mecanismo de fragilização da austenita é o deslizamento do contorno de grão. A menor recuperação dinâmica dessa fase leva à concentração de tensão no ponto triplo ou em partículas no contorno de grão, provocando a falha intergranular por nucleação de trincas no contorno de grão. Esse mecanismo de ruptura é geralmente associado ao “creep”[9].

Com o aumento da temperatura, ocorre a recuperação da ductilidade, pois o fino filme de ferrita passa a não existir e a precipitação é reduzida, diminuindo o efeito da concentração de deformação nos contornos de grão. Além disso, as temperaturas mais elevadas promovem o aumento da recuperação dinâmica, atenuando as concentrações de tensão nos sítios de nucleação de trincas[9].

Outro processo que reduz a propensão para a propagação de trincas a altas temperaturas na região austenítica é a migração dos contornos de grão, que provoca o isolamento das

passível de ocorrer no processo de lingotamento contínuo em vista das baixas deformações envolvidas (~2%) e dos elevados tamanhos de grão[30]. Portanto, nessa faixa de temperatura, espera-se que a ductilidade dos aços seja inferior àquela prevista nos testes laboratoriais[30]. Por outro lado, a prática de desencurvamento de placas a altas temperaturas (acima de 900°C) tem sido adotada largamente, nas máquinas modernas de lingotamento, com excelentes resultados de qualidade superficial, o que indica uma boa ductilidade dos aços acima dessa temperatura.