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B. Engenharias - 1. Engenharia - 4. Engenharia de Materiais e Metalúrgica

ANÁLISE DA DEFORMAÇÃO A QUENTE DE UM AÇO ULTRABAIXO CARBONO ATRAVÉS DE ENSAIOS DE TORÇÃO

Alexsandro Candeia 1 (alexcandeia@hotmail.com), Elton Medeiros 1, Gustavo Gamaliel 2, Giovane Azevedo 3, Roney Lino 1 e Ronaldo Barbosa 1

(1. Depto. de Engenharia Metalúrgica, Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG; 2. Depto. de Engenharia Mecânica, Pontifícia Univerdidade Católica de Minas Gerais - PUC/MG; 3. Depto. de Técnicas Gerais de Laboratório, Colégio Técnico da UFMG - COLTEC/UFMG)

INTRODUÇÃO: Deformação a quente é aquela realizada a temperaturas maiores que 60% da temperatura de fusão do material, induzindo alterações metalúrgicas microestruturais simultâneas como encruamento, recuperação e recristalização. Existem dificuldades experimentais para se observar esses processos na microestrutura. Dessa forma, a recuperação dinâmica e a recristalização dinâmica são “observadas” indiretamente por curvas tensão-deformação obtidas em ensaios mecânicos a quente como tração, compressão e torção. Essa técnica de “observação” é chamada algumas vezes de “metalografia mecânica”. Os principais processos industriais de conformação a quente são a laminação de planos e de não planos, o forjamento e a extrusão. As variáveis de processo que balizam as pesquisas realizadas nessa área são a temperatura na qual a deformação é aplicada, o valor dessa deformação, a taxa com que a mesma é realizada e o tempo entre deformações. A literatura (Semiatin,1985; Boratto,1987; Lino,2004; Azevedo,2004) apresenta vários trabalhos onde são utilizados ensaios mecânicos para simulação de processos de conformação a quente. Este trabalho descreve resultados de ensaios de torção a quente. A partir dos resultados foi feita uma análise de alguns dos principais fenômenos metalúrgicos presentes na conformação a quente, e também uma discussão sobre a influência das variáveis de processo nos valores de tensão obtidos.

METODOLOGIA: A composição química do aço utilizado nos experimentos foi 0,0028%C, 0,0038%N, 0,15%Mn, 0,01%Si, 0,013%P, 0,009%S, 0,058%Al e 0,083%Ti. Os ensaios realizados consistiram em deformar o corpo de prova a temperatura e taxa de deformação constantes para obtenção de curvas tensão-deformação, através de um equipamento de torção servo-hidráulico computadorizado. As temperaturas foram medidas empregando-se termopares tipo cromel-alumel revestido com tubos de 1,5mm de diâmetro de aço inoxidável ABNT 316 com isolação mineral. O procedimento de ensaio consistiu em aquecer o corpo de prova a uma temperatura de 1473K (1200°C) por 900s (15min) e em seguida resfriá-lo até a temperatura de ensaio, a uma taxa de 1°C/s. A amostra permaneceu nas temperaturas de teste (1000, 1050 e 1100°C) por 600s (10min) com o objetivo de se promover a sua homogeneização e em seguida, os corpos de prova foram torcidos à taxa de deformação de 0.1, 1, e 10/s. Os teste foram realizados em temperaturas acima de Ar3, que é a temperatura que marca o início da transformação de fase desse aço da austenita para ferrita no resfriamento. Sinais de torque e de deformação angular foram convertidos em curvas tensão-deformação equivalente utilizando equações que levam em consideração o raio e comprimento útil do corpo de prova.

RESULTADOS: Foram obtidas como resultado desse trabalho uma série de curvas tensão-deformação. Essas curvas, típicas da liga aqui empregada, foram deformadas a taxa de deformação e temperatura constantes. As curvas apresentaram formatos similares, tendo um acréscimo acentuado da tensão logo no início, até atingir picos da ordem de 170MPa seguido de uma queda de tensão, que leva ao estado estacionário. Este comportamento é um bom indicativo de que ocorreu recristalização dinâmica durante os ensaios.

CONCLUSÕES: O presente trabalho permite concluir o que se segue: Fenômenos metalúrgicos da deformação a quente podem ser estudados via análise de curvas tensão-deformação obtidas em ensaios de torção a quente; A tensão para uma dada deformação neste aço aumentou à medida que a temperatura diminuiu ou a taxa de deformação aumentou, e tanto a deformação de pico quanto a deformação necessária para atingir a tensão de estado estacionário aumentaram durante o processo; O aço estudado apresentou recristalização dinâmica em sua conformação a quente utilizando temperaturas e taxas de deformação similares a dos processos industriais.

Palavras-chave:  aço ultrabaixo carbono; torção a quente; recristalização dinâmica.

Anais da 57ª Reunião Anual da SBPC - Fortaleza, CE - Julho/2005