Aço hipoeutetóide: estrutura, propriedades, produção e aplicação

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

O uso de aços carbono é difundido na construção e na indústria. O grupo dos chamados ferros técnicos possui muitas vantagens que levam ao aumento do desempenho dos produtos finais e das estruturas. Juntamente com as características ótimas de resistência e resistência ao estresse, essas ligas também se distinguem por propriedades dinâmicas flexíveis. Em particular, o aço hipoeutetóide, que também contém uma porcentagem considerável de misturas de carbono, é valorizado por sua alta ductilidade. Mas essas não são todas as vantagens dessa variedade de ferro de alta resistência.

Informações gerais sobre a liga

Uma característica distintiva do aço é a presença de impurezas de ligas especiais e carbono na estrutura. Na verdade, a liga hipoeutetóide é determinada pelo teor de carbono. Aqui é importante distinguir entre aços eutetóides clássicos e ledeburitos, que têm muito em comum com a variedade descrita de ferros técnicos. Se considerarmos a classe estrutural do aço, então a liga hipoeutetóide se referirá aos eutetóides, mas contendo ferritas e perlitas ligadas. A diferença fundamental dos hipereutetóides é o nível de carbono abaixo de 0,8%. Excedendo issoindicador nos permite classificar o aço como eutetóides de pleno direito. De alguma forma, o oposto do hipoeutetóide é o aço hipereutetóide, que, além da perlita, também contém impurezas secundárias de carbonetos. Assim, existem dois fatores principais que tornam possível distinguir as ligas hipoeutetóides do grupo geral de eutetóides. Em primeiro lugar, este é um teor de carbono relativamente pequeno e, em segundo lugar, este é um conjunto especial de impurezas, cuja base é a ferrita.

Tecnologia de produção

O processo tecnológico geral para a fabricação de aço hipoeutetóide é semelhante à produção de outras ligas. Ou seja, são utilizadas aproximadamente as mesmas técnicas, mas em configurações diferentes. O aço hipoeutetóide requer atenção especial na obtenção de sua estrutura específica. Para isso, é usada uma tecnologia para garantir a decomposição da austenita no contexto do resfriamento. Por sua vez, a austenita é uma mistura combinada, incluindo a mesma ferrita e perlita. Ao regular a intensidade de aquecimento e resfriamento, os tecnólogos podem controlar a dispersão desse aditivo, o que acaba afetando a formação de certas qualidades de desempenho do material.

No entanto, o carbono fornecido pela perlita permanece o mesmo. Embora o recozimento subsequente possa corrigir a formação da microestrutura, o teor de carbono estará na faixa de 0,8%. Uma etapa obrigatória no processo de formação da estrutura de aço é a normalização. Este procedimento é necessário para otimização fracionada de grãos da mesmaaustenita. Em outras palavras, as partículas de ferrita e perlita são reduzidas a tamanhos ideais, o que melhora ainda mais o desempenho técnico e físico do aço. Este é um processo complexo em que muito depende da qualidade da regulação do aquecimento. Se o regime de temperatura for excedido, o efeito oposto pode ocorrer - um aumento nos grãos de austenita.

Cozimento de aço

É praticado o uso de vários métodos de recozimento. Existe uma diferença fundamental entre as técnicas de recozimento total e parcial. No primeiro caso, a austenita é aquecida intensamente até uma temperatura crítica, após o que a normalização é realizada por meio de resfriamento. É aqui que ocorre a decomposição da austenita. Como regra, o recozimento completo de aços é realizado no modo de 700-800 °C. O tratamento térmico neste nível apenas ativa os processos de decomposição dos elementos ferríticos. A taxa de resfriamento também pode ser ajustada, por exemplo, o pessoal do forno pode operar a porta da câmara fechando-a ou abrindo-a. Os modelos mais recentes de fornos isotérmicos em modo automático podem realizar resfriamento lento de acordo com um determinado programa.

Quanto ao recozimento incompleto, é produzido por aquecimento com temperatura acima de 800 °C. No entanto, existem sérias limitações no tempo de retenção do efeito de temperatura crítica. Por esta razão, ocorre o recozimento incompleto, como resultado do qual a ferrita não desaparece. Consequentemente, muitas deficiências na estrutura do material futuro não são eliminadas. Por que esse recozimento de aços é necessário se não melhora o desempenho físico?qualidade? Na verdade, é um tratamento térmico incompleto que permite manter uma estrutura macia. O material final pode não ser necessário em todas as aplicações específicas para aços carbono em si, mas permitirá uma fácil usinagem. A liga macia pró-eutetóide é fácil de cortar e menos cara de fabricar.

Normalização de liga

Após a queima vem a vez dos procedimentos de aumento do tratamento térmico. Existem operações de normalização e aquecimento. Em ambos os casos, estamos falando de um efeito térmico na peça de trabalho, na qual a temperatura pode ultrapassar 1000 °C. Mas, por si só, a normalização dos aços hipoeutetóides ocorre após a conclusão do tratamento térmico. Nesta fase, o resfriamento começa em condições de ar parado, durante o qual a exposição ocorre até a formação completa da austenita de grão fino. Ou seja, o aquecimento é uma espécie de operação preparatória antes de trazer a liga para um estado normalizado. Se falamos de mudanças estruturais específicas, na maioria das vezes elas são expressas na diminuição do tamanho da ferrita e da perlita, bem como no aumento de sua dureza. As qualidades de resistência das partículas são aumentadas em comparação com aquelas alcançadas pelos procedimentos de recozimento.

Após a normalização, outro procedimento de aquecimento de longa exposição pode seguir. A peça de trabalho é então resfriada, e esta etapa pode ser realizada de diferentes maneiras. O aço hipoeutetóide final é obtido no ar ou emfornos de resfriamento lento. Como mostra a prática, a liga da mais alta qualidade é formada usando toda a tecnologia de normalização.

O efeito da temperatura na estrutura da liga

A intervenção da temperatura no processo de formação da estrutura metálica inicia-se a partir do momento da transformação da massa ferrítico-cementita em austenita. Em outras palavras, a perlita passa para um estado de mistura funcional, que se torna parcialmente a base para a formação de aço de alta resistência. Na próxima etapa do tratamento térmico, o aço endurecido se livra do excesso de ferrita. Como já observado, nem sempre é completamente eliminado, como no caso do recozimento incompleto. Mas a liga hipoeutetóide clássica ainda envolve a eliminação desse componente de austenita. Na próxima etapa, a composição existente já está otimizada com a expectativa de formar uma estrutura otimizada. Ou seja, há uma diminuição das partículas da liga com a aquisição de propriedades de resistência aumentadas.

A transformação isotérmica com uma mistura super-resfriada de austenitas pode ser realizada de diferentes modos e o nível de temperatura é apenas um dos parâmetros controlados pelo tecnólogo. Também variam os intervalos de pico de exposição térmica, taxa de resfriamento, etc. Dependendo do modo de normalização escolhido, obtém-se aço endurecido com certas características técnicas e físicas. É nesta fase que também é possível definir propriedades operacionais especiais. Um exemplo marcante é uma liga com estrutura macia, obtida com o objetivo de um processamento posterior eficiente. Mas na maioria das vezesos fabricantes ainda se concentram nas necessidades do consumidor final e seus requisitos para as principais qualidades técnicas e operacionais do metal.

Estrutura de aço

O modo de normalização a uma temperatura de 700 °C provoca a formação de uma estrutura na qual os grãos de ferritas e perlitas formarão a base. Aliás, os aços hipereutetóides possuem cementita em sua estrutura ao invés de ferrita. À temperatura ambiente, no estado normal, também é notado o teor de ferrita em excesso, embora essa parte seja minimizada à medida que o carbono aumenta. É importante enfatizar que a estrutura do aço depende em pequena medida do teor de carbono. Praticamente não afeta o comportamento dos principais componentes durante o mesmo aquecimento, e quase todo ele está concentrado em perlita. Na verdade, a perlita pode ser usada para determinar o nível de conteúdo da mistura de carbono - como regra, este é um valor insignificante.

Outra nuance estrutural também é interessante. O fato é que as partículas de perlita e ferrita têm a mesma gravidade específica. Isso significa que pela quantidade de um desses componentes na massa total, você pode descobrir qual a área total que ele ocupa. Assim, as superfícies de microsseção são estudadas. Dependendo do modo em que o aço hipoeutetóide foi aquecido, os parâmetros fracionários das partículas de austenita também são formados. Mas isso acontece quase em um formato individual com a formação de valores únicos - outra coisa é que os limites para vários indicadores permanecem padrão.

Propriedades do aço hipoeutetóide

Este metal pertencepara aços de baixo carbono, então você não deve esperar um desempenho especial dele. Basta dizer que em termos de características de resistência, esta liga é significativamente inferior aos eutetóides. Isso se deve a diferenças na estrutura. O fato é que a classe de aço hipoeutetóide com teor de ferritas em excesso é inferior em resistência aos análogos que possuem cementita no conjunto estrutural. Em parte por esse motivo, os tecnólogos recomendam o uso de ligas para a indústria da construção, em cuja produção a operação de queima com deslocamento de ferritas foi implementada ao máximo.

Se falamos das propriedades positivas excepcionais deste material, então elas são plasticidade, resistência a processos biológicos naturais de destruição, etc. Ao mesmo tempo, o endurecimento de aços hipoeutetóides pode adicionar várias qualidades adicionais ao metal. Por exemplo, pode ser tanto o aumento da resistência térmica quanto a ausência de predisposição a processos de corrosão, bem como toda uma gama de propriedades protetoras inerentes às ligas convencionais de baixo carbono.

Áreas de aplicação

Apesar de uma ligeira diminuição nas propriedades de resistência devido ao facto de o metal pertencer à classe dos aços ferríticos, este material é comum em diferentes áreas. Por exemplo, na engenharia mecânica, são usadas peças feitas de aços hipoeutetóides. Outra coisa é que são usados altos graus de ligas, na fabricação das quais foram usadas tecnologias avançadas de queima e normalização. Além disso, a estrutura do aço hipoeutetóide com teor reduzido de ferrita é bastantepermite o uso de metal na produção de estruturas de construção. Além disso, o custo acessível de alguns tipos de aço desse tipo permite que você conte com economias significativas. Às vezes, na fabricação de materiais de construção e módulos de aço, não é necessário aumentar a resistência, mas a resistência ao desgaste e a elasticidade são necessárias. Nesses casos, justifica-se o uso de ligas hipoeutetóides.

Produção

Muitas empresas estão envolvidas na fabricação, preparação e produção de metal hipoeutetóide na Rússia. Por exemplo, a Usina de Metais Não Ferrosos de Ural (UZTSM) produz vários tipos de aço desse tipo de uma só vez, oferecendo ao consumidor diferentes conjuntos de propriedades técnicas e físicas. A Usina de Aço Ural produz aços ferríticos, que incluem componentes de liga de alta qualidade. Além disso, modificações de ligas especiais estão disponíveis no sortimento, incluindo metais resistentes ao calor, com alto teor de cromo e inoxidáveis.

Metalloinvest também se destaca entre os maiores produtores. Nas instalações desta empresa são produzidos aços estruturais com estrutura hipoeutetóide, concebidos para utilização na construção. No momento, a siderúrgica do empreendimento está funcionando de acordo com novos padrões, o que permite melhorar o ponto fraco das ligas de ferrite - o indicador de resistência. Em particular, os tecnólogos da empresa estão trabalhando para aumentar o fator de intensidade de tensão, para otimizar a resistência ao impacto e a resistência à fadiga do material. Isso nos permite oferecer ligas quase universais.

Conclusão

Existem várias propriedades técnicas e operacionais dos metais industriais e de construção que são consideradas básicas e são aprimoradas regularmente. No entanto, à medida que os projetos e os processos tecnológicos se tornam mais complexos, surgem também novos requisitos para a base do elemento. A este respeito, o aço hipoeutetóide se manifesta claramente, no qual se concentram diferentes qualidades de desempenho. A utilização deste metal justifica-se não nos casos em que seja necessária uma peça com várias prestações ultra-elevadas, mas sim em situações em que sejam necessários conjuntos atípicos especiais de propriedades diferentes. Nesse caso, o metal exemplifica a combinação de flexibilidade e ductilidade com ótima resistência ao impacto e as qualidades básicas de proteção encontradas na maioria das ligas de carbono.