Processo de Fabricacao do aco

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Resumo
A Siderurgia é a ciência que estuda a produção de aços. O processo Siderúrgico está dividido em três grandes etapas: Redução, Refino e Conformação Mecânica. A redução é a etapa que visa transformar os minérios de Ferro em Ferro gusa (redução em alto forno) ou Ferro esponja (redução direta). O refino envolve os processos de transformação dos produtos da redução dos minérios de Ferro em aço, com composição química adequada ao uso. Por último, a conformação mecânica visa a transformação mecânica dos aços em produtos que possam ser utilizados pela indústria e envolve, de forma geral, a laminação, trefilação e o forjamento.
As usinas siderúrgicas podem ser classificadas quanto ao grau de integração, como: usinas integradas, semi-integradas e não-integradas. As usinas integradas são aquelas que operam com processos de redução, refino e conformação na mesma planta, partindo do minério de Ferro para a produção do aço. As usinas semi-integradas são aquelas em que apenas as etapas de refino e conformação estão presentes, partindo do Ferro gusa, esponja ou sucata para a produção do aço. Finalmente, as usinas não-integradas apresentam apenas uma das etapas do processo siderúrgico, que pode ser redução (produtores independentes de gusa) ou conformação (relaminadores de aço).
Índice
Resumo	1
1.	Introdução	4
2.	Objectivos	5
2.1	Geral	5
2.2 Específicos	5
3.	Metodologia	6
4.	Aço	7
4.1.	Minério de ferro	7
4.2.	Carvão/coque	8
4.3.	Outros materiais	8
5. Tratamento preliminar da Matéria-prima	9
6.	Etapas do Processo Siderúrgico	9
6.1 Redução	11
6.2 Refino (Aciaria)	14
6.3 Lingotamento continuo	19
7.	Tecnologia de Conformação do Aço	21
7.1	Laminação	21
7.2. Forjamento	22
7.3. Estampagem	24
7.3.1 Processo de estampagem profunda	25
8.	Tratamento Térmico do Aço	26
8.1.	Têmpera	26
8.2.	Recozimento	27
8.3.	Revenimento	27
8.4.	Cementação	28
8.5.	Normalização	29
8.6.	Nitretação	29
9.	Conclusão	31
10. Referencias Bibliográficas	32
Índice de Figuras
Figura 1 - Carvão / Coque	7
Figura 2 - Fluxo esquemático dos processos envolvidos na produção do aço.	10
Figura 3 - Esquema do controle de insumos de uma usina siderúrgica integrada.	11
Figura 4 - Esquema da transformação do carvão mineral em coque	11
Figura 5 - Esquema da sinterização	12
Figura 6 - Esquema da produção de Ferro gusa	12
Figura 7 - Esquema de um alto forno	13
Figura 8 - Visão esquemática da redução	14
Figura 9 - Esquema do refino em conversor a Oxigênio.	15
Figura 10 - Fotografia mostrando o carregamento de Ferro gusa no Conversor a Oxigênio.	16
Figura 11 - Fotografia mostrando o carregamento de sucata no conversor.	16
Figura 12 - Fotografia da estação de borbulhamento.	17
Figura 13 - Fotografia do Forno-Panela	18
Figura 14 - Fotografia do Forno à Vácuo. RH (Ruhrstahl Heraeus)	19
Figura 15 - Esquema do sistema de lingotamento de aços.	20
Figura 16 - Esquema do lingotamento contínuo de placas.	20
Figura 17 - Fotografias da máquina de lingotamento.	20
Figura 18 - Exemplo de laminação usando cilindros	23
Figura 19 - Esquema do processo de forjamento Forjamento em matriz fechada	24
Figura 20 - Esquema de ferramenta de estampagem profunda (Schaefeer 2004)	25
Figura 21 - Forjamento em matriz fechada	25
Figura 22 - Esquema de ferramenta de estampagem profunda (Schaefeer 2004)	25
Figura 23 - Ilustração do processo de têmpera	25
Figura 24 - Processo de recozimento…………………………………………………………25
Figura 25 - Exemplo de algumas barras de aço	30
1. Introdução
Os aços são um tipo de material metálico que são utilizados na confeção de peças (engrenagens, eixos, parafusos, porcas, rolamentos, etc.), ferramentas (pás, martelos, serras, matrizes, punçoes, etc.) ou estruturas (pontes, edifícios, tanques).
O principal motivo do ferro ser o elemento mais Consumido mundialmente é por ser utilizado na fabricação de aços (e também dos ferros fundidos).
A grande gama de aplicações dos aços se deve ao baixo custo de obtenção, associado á grande versatilidade de propriedades que se pode obter a partir de pequenas mudanças na composição química, tratamentos térmicos e/ou no processamento e, principalmente da elevada ductilidade aliada a grande tenacidade e elevada dureza.
2. Objectivos
2.1. Geral
· Conhecer todo o Processo de Produção do Aço;
2.2 Específicos
· Descrever as etapas do processo siderúrgico;
· Apresentar tecnologias de conformação do aço;
· Identificar os tratamentos térmicos e superficiais do aço.
3. Metodologia
Para a Produção do presente trabalho, utilizou-se uma pesquisa de Cunho Bibliográfico e do tipo de estado de conhecimento, conjuntamente com abordagens de especialistas na área, em jeito de obtenção de maior subsidio para o conteúdo em causa.
4. Aço
Aço é uma liga metálica formada principalmente de ferro e carbono, possui maior aplicação que o próprio ferro e pode ser usado para produzir outras ligas. 
Apesar de ser encontrado em pequenas quantidades na natureza, tal quantidade não permite o uso comercial do aço, portanto é necessário extrair os elementos necessários para a produção de aço de outros compostos naturais, principalmente minério de ferro, carvão e coque.
4.1. Minério de ferro
É a principal matéria-prima do aço, pois é dele que se extrai o ferro. Os minerais que contêm ferro em quantidade apreciável são os óxidos, carbonatos, sulfetos e silicatos. Os mais importantes para a indústria siderúrgica são os óxidos, sendo eles: 
· Magnetita (óxido ferroso-férrico) Fe3O4 (72,4% Fe);
· Hematita (óxido férrico) Fe2O3 (69,9% Fe); 
· Limonita (óxido hidratado de ferro) 2FeO3.3H2O (48,3% de Fe). 
O minério de ferro é composto pelas partes útil (parte que contém o ferro), ganga (impurezas sem calor) e estéril (rocha onde o ferro se fixa); sendo classificado em rico (60 a 70%), médio (50 a 60%) e pobre (<50%).
Figura 1 - Carvão / Coque
4.2. Carvão/coque
O carvão, utilizado na forma de coque, exerce função dupla no processo de fabricação do aço. Como combustível, possibilita o sistema a alcançar altas temperaturas (cerca de 1.500º Celsius), necessárias à fusão do minério. Como redutor, associa-se ao oxigênio que se desprende do minério com a alta temperatura, deixando livre o ferro. O coque é um produto originado do carvão que consiste em um material poroso, de elevado ponto de fusão possuindo elevadas taxas de carbono. Tal material é utilizado em diferentes partes da produção de aço.
4.3. Outros materiais
Outros materiais também são utilizados na fabricação do aço, sendo importantes, ou para auxiliar o processo produtivo, ou para conferir determinadas características ao produto final. Dentre tais materiais pode-se destacar: 
a) Materiais refrigerantes: São materiais que auxiliam o controle da temperatura durante as principais etapas do processo produtivo. Dentre esses materiais refrigerante pode-se destacar o calcário. 
b) Materiais fundentes: São materiais que auxiliam na fusão aço essenciais para a obtenção de maiores níveis de pureza do aço. Dentre esses materiais, a cal é a mais utilizada pois acelera a formação da escória (impurezas) e aumenta a eficiência da dessulfuração e desfosfatação do ferro gusa. 
c) Sucata: O acréscimo de sucata na mistura de ferro gusa é amplamente utilizados pelas indústrias devido ao seu alto teor de aço. Estas podem ser subproduto da própria indústria ou pode ser comprada. 
d) Desoxidantes: São materiais que corrigem o grau de desoxidação do aço e também auxiliam no controle da temperatura. Os principais desoxidantes são o alumínio e a sílica, utilizados na forma de ferro-liga.
5. Tratamento preliminar da Matéria-prima 
Anteriormente ao início da fabricação do aço nas usinas siderúrgicas, as matérias-primas empregadas são submetidas a processos de tratamento prévio, visando otimizar o rendimento do processo produtivo e reduzir os custos a ele associado.
 O carvão mineral é submetido ao processo de coquerização, resultando na obtenção do coque. Por intermédio desse procedimento o carvão mineral é enviado para fornos, dispostos de modo adjacenteentre si, onde permanece confinado em média 16 horas exposto a temperaturas da ordem de 1300°C, sem que haja contato com o ar. Mediante esse aquecimento, ocorre a destilação do carvão pela evaporação de seus constituintes voláteis, bem como a obtenção de subprodutos químicos do carvão, como o alcatrão. A massa sólida que permanece fixa no forno ao final do tratamento é denominada coque, de composição maioritariamente carbonácea, que é resfriada nas estações de apagamento (YAZAKI, 1991). 
Segundo Paciornik e Schinazi (2008), o minério de ferro utilizado na fabricação do aço, no início da cadeia produtiva, apresenta-se sob a forma de partículas muito finas, chamadas sínter-feed, inadequadas à alimentação do alto-forno. Logo, o minério de ferro é submetido à sinterização, que consiste em aglomerar, no forno de sinterização, as finas partículas do minério com elementos fundentes (calcário e dolomita) e coque de carvão e seus finos. O produto resultante, denominado sínter, é direcionado ao alto-forno para fusão. Mais recentemente, tem galgado êxito no contexto siderúrgico o processo de pelotização, que consiste na formação de “bolas” ou “pelotas” resultantes da aglomeração de partículas finas e cruas de minério de ferro. Frequentemente, esse ajuntamento de partículas é facilitado pela adição de líquido combustível, que aglutina os grãos de ferro e provê suprimento inicial para geração de calor via queima. Ocasionalmente, elementos como dolomita e barrilha são incluídos no processo, conferindo maior coesão às pelotas formadas.
	
6. Etapas do Processo Siderúrgico
Tanto o ferro quanto o carbono são encontrados abundantemente na natureza. Consequentemente, isso faz com que a produção seja feita em larga escala e com baixo custo.
A figura a seguir apresentada, mostra o fluxo esquemático dos processos envolvidos na produção do aço, envolvendo as etapas de redução e refino, com as suas respectivas rotas (inclui as etapas até o lingotamento dos aços). Este fluxo não inclui a terceira etapa do processo siderúrgico, que é a conformação mecânica.
Figura 2 - Fluxo esquemático dos processos envolvidos na produção do aço.
6.1 Redução
 As mais importantes matérias-primas utilizadas em uma usina siderúrgica integrada são: o minério de Ferro, o carvão mineral e os fundentes (calcário e dolomita). O Brasil possui minério de Ferro em abundância e de alta qualidade para a siderurgia. Também possui minas de calcário de dolomita. O carvão mineral, que dá origem ao coque que é utilizado em altos-fornos é importado de diversos lugares ao redor do mundo, como Rússia e Austrália. O processo de fabricação de aço em uma usina integrada inicia com a formação de reservas destes insumos principais, denominados pátios de insumos que visam garantir o pronto abastecimento do processo, figura 3.
Figura 3 - Esquema do controle de insumos de uma usina siderúrgica integrada.
Primeiramente, o carvão mineral é processado na coqueria. A coqueria é constituída por um conjunto de fornos dispostos lado a lado, onde o carvão mineral é depositado, permanecendo por aproximadamente 16 horas a 1300ºC sem contato com o ar. Durante o aquecimento os componentes voláteis do carvão são destilados e evaporados. O material sólido que resta nos fornos é uma massa de Carbono, denominada coque. O coque é retirado dos fornos e esfriado na estação de apagamento, figura 4.
Figura 4 - Esquema da transformação do carvão mineral em coque
Paralelamente ao processo de produção de coque, o minério de Ferro é preparado para a utilização. A sinterização é um processo de aglomeração a quente de pequenas partículas de minério de Ferro juntamente com uma mistura com fundentes e finos de coque. O produto da sinterização é o sínter, que é uma forma de carga preparada para uso em altos-fornos de grande porte, figura 5.
Figura 5 - Esquema da sinterização
Uma vez preparadas as matérias-primas, inicia o processo de produção de aço, a partir da primeira etapa do processo siderúrgico, que é a Redução dos minérios de Ferro. Os insumos principais para o abastecimento dos altos-fornos (fornos utilizados para a redução de minérios de Ferro) são: sinter, coque, fundentes e minério de Ferro bitolado, figura 6.
Figura 6 - Esquema da produção de Ferro gusa
Figura 7 - Esquema de um alto-forno
As matérias-primas são adicionadas pela parte superior do alto-forno, que promove a redução dos minérios, dando origem ao Ferro gusa. A redução do minério de Ferro em Ferro metálico ocorre aproximadamente a entre 1500 e 1600ºC, pela reação do Carbono e monóxido de Carbono com a hematita, magnetita e wüstita, conforme segue:
3Fe2O3 (Hematita)+ CO 2Fe3O4 (Magnetita)+ CO2 (1)
Fe3O4 (Magnetita)+ CO 3FeO (Wüstita) + CO2 (2)
FeO (Wüstita) + CO Fe + CO2 (3)
2FeO (Wüstita) + C 2Fe + CO2 (4)
OBS: O CO2 entra em contato com o coque aquecido e prontamente é transformado em CO, que promove a redução juntamente com o Carbono presente no coque aquecido e que está em contato com o FeO.
Após a redução, saem do alto-forno o Ferro gusa e a escória, ambos no estado líquido, são separados por diferença de densidade. A escória tem composição aproximada de 40% SiO2, 50% CaO (+MgO) e 10% Al2O3. O Ferro gusa líquido é transferido para a aciaria por meio de carros-torpedo, figura 8.
Figura 8 - Visão esquemática da redução
6.2 Refino (Aciaria) 
O Ferro gusa ainda nos carros-torpedo (antes de chegar na aciaria) é levado à uma estação de dessulfuração de gusa (EDG). O Enxofre presente no gusa é um elemento indesejável pois afeta a transformação mecânica dos aços e, na maior parte dos casos, é prejudicial às propriedades mecânicas. Na EDG, uma lança é imersa no Ferro gusa líquido que está dentro do carro-torpedo, soprando Nitrogênio (N), Carbeto de Cálcio em pó (CaC2), Óxido de Cálcio (CaO) e Magnésio, ou ainda misturas destes. Ocorre uma reação de formação de CaS (Sulfeto de Cálcio) que é menos denso que o gusa líquido e flota até a superfície, sendo então removido. Serão apresentadas a seguir as principais reações que ocorrem na dessulfuração. 
CaO + SFe CaS + OFe
CaC2 + SFe CaS + 2CFe
MgFe + SFe MgS
Desta forma, o Enxofre é removido até os teores especificados para cada tipo de aço. Caso a dessulfuração não leve o teor de Enxofre aos limites especificados, nova dessulfuração deverá ser realizada após a transferência do Ferro gusa para a panela transferidora na aciaria. 
A transformação do Ferro gusa em aço é largamente realizada em conversores por meio do sopro de Oxigênio, que promove a oxidação dos elementos do Ferro gusa que se deseja remover ou diminuir o teor, como o Carbono, Silício e Fósforo, figura 9. O teor destes elementos no Ferro gusa torna esse metal demasiadamente frágil para ser útil como material de engenharia, além de impossibilitar a sua transformação posterior. 
O Carbono é queimado e evolui para fora do banho de metal líquido na forma de CO e CO2. Os elementos Silício, Manganês e Fósforo são oxidados durante o sopro de Oxigênio e, juntamente com a adição de CaO (fluxo) formam escória rica nestes elementos, a qual sobrenada o banho sendo removida. As principais reações que ocorrem nesta etapa de refino são:
SiFe + O2 (SiO2)Escória
2CFe + O2 2CO
MnFe + 1/2O2 (MnO)Escória
2PFe + 5/2O2 (P2O5)Escória
Figura 9 - Esquema do refino em conversor a Oxigênio.
Figura 10 - Fotografia mostrando o carregamento de Ferro gusa no Conversor a Oxigênio.
A adição de sucata de aço nos conversores evita que a temperatura atinja valores muito altos durante a oxidação, já que as reações de queima de C e Si são exotérmicas, figura 11.
Figura 11 - Fotografia mostrando o carregamento de sucata no conversor.
O sopro de Oxigênio leva de 15 a 20 minutos, tempo adequado para que os teores de C, Si, Mn e P atendam especificações do aço. Este ciclo transforma o Ferro gusa em aço e é também chamada de metalurgia primária. O aço produzido é dito efervescente, pois contém elevados teores de Oxigênio. O aço efervescente é, então, acalmado durante a transferência para outra panela, iniciando a metalurgia secundária.Os principais objetivos desta etapa são: 
Acalmar o aço (desoxidar), acertar a composição química para atendimento às normas, acertar a temperatura para o lingotamento contínuo. 
A metalurgia secundária pode ser realizada de diferentes maneiras, dentre elas podemos citar: 
a) Estação de Borbulhamento (figura 12), 
b) Forno Panela (forno elétrico, figura 13) e 
c) Forno a Vácuo (Ruhrstahl Heraeus – RH, figura 14). 
A rota mais simples de produção é via estação de borbulhamento, em que a panela contendo o aço acalmado recebe sucata para a redução da temperatura ou Ferro ligas (FeSi) para o aquecimento da carga a partir do sopro de Oxigênio. Nitrogênio é posteriormente soprado para homogeneizar a temperatura.
Figura 12 - Fotografia da estação de borbulhamento.
A segunda alternativa, mais utilizada para a produção de aços com teor mais elevado de elementos de liga é a rota forno panela. Neste caso, uma abóboda contendo elétrodos fecha a panela e estabelece arco elétrico elétrodos/aço líquido. Isto permite que adição de ligas (frias) sejam realizadas sem a redução da temperatura do banho.
Figura 13 - Fotografia do Forno-Panela
A terceira opção é a rota de forno a vácuo (RH). Nesta rota, aços especiais com teores baixíssimos de elementos intersticiais são produzidos, como aços para estampagem extra profunda para a indústria automobilística. Estes aços são referidos como aços IF (Intersticial Free). Neste processo, uma abóboda contendo duas colunas é imersa no aço líquido. Uma das colunas borbulha Argónio e reduz a densidade relativa naquela perna. Como consequência, o aço circula na parte superior da abóboda que apresenta uma atmosfera de baixa pressão. Desta forma, elementos intersticiais como Hidrogênio, Nitrogênio, Carbono e Oxigênio são removidos.
Figura 14 - Fotografia do Forno à Vácuo. RH (Ruhrstahl Heraeus)
6.3 Lingotamento contínuo 
O lingotamento contínuo transforma o aço líquido em placas ou tarugos sólidos de aço, em dimensões apropriadas ao seu manuseio e subsequente transformação mecânica por laminação. O aço é moldado e solidificado de maneira progressiva da superfície para o núcleo do veio, formando a placa, bloco ou tarugo, figuras 15 à 17. 
Neste momento, a siderurgia é dividida em função dos produtos. Os aços são denominados Planos ou Não-Planos (longos), sendo que o primeiro grupo é originado na laminação de placas e o segundo na laminação de blocos ou tarugos. As placas, blocos ou tarugos são cortados ao final do lingotamento em comprimentos pré-definidos como função da faixa de peso do produto final, buscando-se maximizar a produtividade dos processos subsequentes, figura 2.18.
Dimensões das Placas: espessura = 50 - 250 mm; largura = 600 a 2000 mm; comprimento = 4900 a 10500 mm. - Dimensões dos Blocos: seção quadrada com lado entre 150 e 300mm. - Dimensões dos Tarugos: seção quadrada ou circular com lado entre 50 e 125mm (ou diâmetro).
Figura 15 - Esquema do sistema de lingotamento de aços.
Figura 16 - Esquema do lingotamento contínuo de placas.
Figura 17 - Fotografias da máquina de lingotamento.
7. Tecnologia de Conformação do Aço
Os processos de conformação mecânica são aqueles que alteram a geometria do material (forma) por deformação plástica, através de forças aplicadas por ferramentas adequadas, que podem variar desde pequenas matrizes até grandes cilindros. As vantagens com este processo são muitas: bom aproveitamento da matéria; rapidez na execução; possibilidade de controle das propriedades mecânicas; e possibilidade de grande precisão e tolerância dimensional. É importante observar, entretanto, que o ferramental e os equipamentos possuem um custo muito elevado, exigindo grandes produções para justificar o processo economicamente. Existem algumas centenas de processos unitários de conformação mecânica, desenvolvidos para aplicações específicas. Mas é possível classificá-los num pequeno número de categorias, com base em critérios tais como: o tipo de esforço, deformação do material, variação relativa da espessura da peça, o regime da operação de conformação e o propósito da deformação. Basicamente, se dividem em:
	
7.1. Laminação
Laminação é o processo de conformação mecânica que consiste em modificar a seção transversal de um material passando-o entre dois cilindros que giram em sentido contrário. Os produtos podem ser planos (chapas) ou não planos (perfis mais ou menos complexos). Na laminação o material é submetido a tensões compressivas elevadas, resultantes da ação de prensagem dos rolos e a tensões cisalhantes superficiais, resultantes do atrito entre os rolos e o material. As forças de atrito são também responsáveis pelo ato de "puxar" o metal para dentro dos cilindros. É o processo de transformação mecânica mais utilizado na fabricação de chapas e perfis, pois apresenta alta produtividade e um controle dimensional do produto acabado que pode ser bastante preciso, além de uma grande variedade de produtos.
Figura 18 – Exemplo de laminação usando cilindros
7.2. Forjamento
Forjamento é o nome genérico de operações de conformação mecânica efetuadas com esforço de compressão sobre um material dúctil, de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou perfil da ferramenta de trabalho. Na maioria das operações de forjamento emprega-se um ferramental constituído por um par de ferramentas de superfície plana ou côncava, denominado matriz ou estampo. A maioria das operações de forjamento é executada a quente; contudo, uma grande variedade de peças pequenas, tais como parafusos, pinos, porcas, engrenagens, pinhões, etc., são produzidas por forjamento a frio. O forjamento é o mais antigo processo de conformar metais, tendo suas origens no trabalho dos ferreiros de muitos séculos antes de Cristo. A substituição do braço do ferreiro ocorreu nas primeiras etapas da Revolução Industrial. Atualmente existe um variado maquinário de forjamento, capaz de produzir peças das mais variadas formas e tamanhos, desde alfinetes, pregos, parafusos e porcas, até rotores de turbinas e asas de avião. 
Figura 19 – Esquema do processo de forjamento
O forjamento pode ser dividido em dois grandes grupos de operações: A) Forjamento em Matriz Aberta (Forjamento Livre) O material é conformado entre matrizes planas ou de formato simples, que normalmente não se tocam (ver figura ao lado). É usado geralmente para fabricar peças grandes, com forma relativamente simples (por exemplo, eixos de navios e de turbinas, ganchos, correntes, âncoras, alavancas, excêntricos, ferramentas agrícolas, etc.) e em pequeno número; e também para pré-conformar peças que serão submetidas posteriormente a operações de forjamento mais complexas
Figura 20 - Forjamento em matriz aberta
Forjamento em Matriz Fechada O material é conformado entre duas metades de matriz que possuem, gravadas em baixo-relevo, impressões com o formato que se deseja fornecer à peça (ver figura ao lado). A deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade fechada ou semifechada, permitindo assim, obter-se peças com tolerâncias dimensionais melhores do que no forjamento livre.
Figura 21 - Forjamento em matriz fechada
Os equipamentos mais empregados incluem duas classes principais: (a) Martelos de forja, que deformam o metal através de rápidos golpes de impacto na superfície do mesmo. Geram deformação irregular nas fibras superficiais, dando grande resistência mecânica a pontas de eixo, virabrequins, etc. (b) Prensas, que deformam o metal submetendo-o a uma compressão contínua com velocidade relativamente baixa. Todas as camadas da estrutura são atingidas, dando maior homogeneidade à estrutura da peça.
7.3. Estampagem 
A estampagem. Em seu sentido mais exato, compreende todas operações executadas em prensas, utilizando chapas, incluindo operações de corte e de conformação (Blass, 1985).
A estampagem ou embutimento e um processo de conformação que envolve uma continua intervenção entre ferramenta, lubrificante, material de conformação e equipamento. Exemplo típico deste processo e o embutimento de recipientes cilíndricos, obtidos a partir dediscos planos previamente recortados. A grande vantagem da fabricação de componentes a partir de chapas metálicas e o reduzido custo originado pela minizacao do uso da matéria-prima, aliado a baixa necessidade de usinagem. Com o aumento da motorização, a longo prazo, os processos de estampagem tornam-se cada vez mais importantes e significativos (Schaeffer, 2004).
Seguindo a classificação da norma DIN 8580 os processos de estampagem pertencem a dois grupos principais (Schaeffer, 1999):
· Grupo principal dos processos de conformação (nᵒ2);
· Grupo principal dos processos de separação (nᵒ3);
Ao grupo principal de conformação pertencem todos os processos que alteram a forma geométrica da peca sem separar ou adicionar material como, por exemplo, a estampagem profunda (embutimento profundo) e o dobramento. Ao grupo principal de separação, pertencem os processos de corte como, por exemplo, o cisalhamento e o corte fino.
7.3.1 Processo de estampagem profunda
E um processo onde uma chapa, inicialmente plana, e transformada em um corpo oco sem que haja aparecimento de rugas e trincas. As ferramentas que permitem a obtenção da forma desejada são chamadas de estampos, constituídos por um punção, uma matriz e um sujeitador chamado de prensa-chapas.
Figura 22 - Esquema de ferramenta de estampagem profunda (Schaefeer 2004)
Durante o processo, o punção obriga a chapa penetrar na matriz movido pela ação de uma força denominada de força de repuxo (FR). O material da chapa flui para dentro da matriz, configurando gradativamente as paredes laterais da peça (Mesquita et al., 2005).
O processo de estampagem profunda implica simultaneamente em deformações de tração e compressão. Neste processo a pressão do prensa-chapas (anti-ruga) é regulada de maneira a permitir a alimentação constante de material para dentro da matriz. Porém, a pressão ajustada deve ser suficiente para impedir o enrugamento do flange (Guida, 2006).
8. Tratamento Térmico do Aço
Existem muitas maneiras de alterar as formas como os metais atuam e reagem à usinagem de precisão. Um desses métodos é o tratamento térmico do aço. Existem diferentes tipos de tratamentos térmicos. Eles podem afetar uma série de aspetos do metal, incluindo resistência, dureza, tenacidade, usinabilidade, ductilidade e elasticidade.
Os tratamentos térmicos são um grupo de processos industriais e de usinagem executados ​​para alterar as propriedades físicas, e às vezes químicas, de um material. A aplicação mais comum é metalurgia.
Eles envolvem o uso de aquecimento ou resfriamento, normalmente a temperaturas extremas, para atingir o resultado desejado, como o endurecimento ou amolecimento de um metal. Assim, esses tratamentos são, frequentemente, associados ao aumento da resistência do aço.
É digno de nota que, embora o termo tratamento térmico se aplique apenas a processos em que o aquecimento e o resfriamento são feitos com o propósito específico de alterar as propriedades intencionalmente, o aquecimento e o resfriamento muitas vezes ocorrem incidentalmente durante outros processos de fabricação, como conformação a quente ou soldagem.
8.1. Têmpera
A têmpera é o termo da indústria para o rápido resfriamento do aço quente para torná-lo duro novamente. Dependendo do projeto, o aço quente e maleável será mergulhado em água ou óleo para esfriar. Isso traz o aço de volta ao estado sólido e frequentemente o deixa quebradiço.
O aço tratado termicamente também pode ser deixado para esfriar. Mas, a maneira como o aço é resfriado afetará muito a qualidade do acabamento.
O mesmo aço será aquecido e resfriado muitas vezes. Isso é para garantir que ele esteja pronto para sustentar edifícios, pontes ou qualquer estrutura nas próximas décadas.
Figura 23 – Ilustração do processo de têmpera
8.2. Recozimento
O recozimento é um método de tratamento térmico em que um metal como alumínio, cobre, aço, prata ou latão é aquecido a uma temperatura específica, mantida nessa temperatura por algum tempo para permitir que a transformação ocorra e, em seguida, resfriado a ar.
Este processo aumenta a ductilidade do metal e diminui a dureza para tornar o metal mais trabalhável. Cobre, prata e latão podem ser resfriados rápida ou lentamente, enquanto os metais ferrosos como o aço devem sempre ser resfriados gradualmente para permitir que ocorra o recozimento.
O recozimento pode ser usado antes de um metal ser usinado para melhorar sua estabilidade. Isso torna os materiais mais duros menos propensos a rachar ou fraturar!
8.3. Revenimento
O revenimento é um método de tratamento térmico usado para aumentar a resiliência (tenacidade) das ligas de aço. Dessa maneira, esse tratamento térmico do aço pode ser usado para alterar a dureza, a ductilidade e a resistência do metal, o que geralmente facilita a usinagem.
O metal será aquecido a uma temperatura abaixo do ponto crítico à medida que as temperaturas mais baixas reduzem a fragilidade, mantendo a dureza. Para maior plasticidade com menos dureza e resistência, temperaturas mais altas são necessárias.
Outra opção é comprar material que foi endurecido ou endurecer o material antes da usinagem. Embora isso torne a usinagem mais difícil, elimina o risco de alteração do tamanho das peças, ao contrário de um processo de tratamento térmico pós-usinagem. Também pode eliminar a necessidade de uma retífica para obter acabamentos ou tolerâncias justas.
Figura 24 – Processo de recozimento
8.4. Cementação
A cementação é um processo de endurecimento no qual o carbono é adicionado à superfície do aço de baixo carbono. Isso resulta em um aço cementado com uma superfície com alto teor de carbono e um interior com baixo teor de carbono. Quando o aço cementado é tratado termicamente, a caixa torna-se endurecida e o núcleo permanece macio e resistente.
Dois métodos são usados ​​para cementar aço. Um método consiste em aquecer o aço em um forno contendo uma atmosfera de monóxido de carbono. No outro método, o aço é colocado em um recipiente cheio de carvão ou algum outro material rico em carbono e então aquecido em um forno.
Para resfriar as peças, você pode deixar o recipiente no forno para resfriar ou removê-lo e deixá-lo esfriar. Em ambos os casos, as peças são recozidas durante o resfriamento lento. A profundidade da penetração do carbono depende da duração do período de imersão. Com os métodos atuais, a cementação é quase exclusivamente feita por atmosferas gasosas.
8.5. Normalização	
A normalização é um processo de recozimento para aço em que ele é aquecido a 150-200° F – mais alto do que no recozimento – e mantido na temperatura crítica por tempo suficiente para que a transformação ocorra. O aço tratado desta forma deve ser resfriado ao ar.
O tratamento térmico na normalização causa grãos austeníticos menores, enquanto o resfriamento a ar produz grãos ferríticos mais refinados. Este processo melhora a usinabilidade, a ductilidade e a resistência do aço. A padronização também é útil para remover grãos colunares e segregação dendrítica que pode ocorrer durante a fundição de uma peça.
 8.6. Nitretação
Este método de endurecimento produz a superfície mais dura do que qualquer um dos processos de endurecimento. Ele difere dos outros métodos porque as partes individuais foram tratadas termicamente e temperadas antes da nitretação. As peças são então aquecidas em um forno que possui uma atmosfera de gás amônia.
Não há necessidade de têmpera, então não há preocupação com empenamento ou outros tipos de distorção. Este processo é usado para endurecer itens, como engrenagens, mangas de cilindro, eixos de comando e outras peças do motor, que precisam ser resistentes ao desgaste e operar em áreas de alta temperatura.
Figura 25 – Exemplo de algumas barras de aço
9. Conclusão
No atual estágio de desenvolvimento da sociedade, é impossível imaginar o mundo sem o uso do aço. A produção desse material é um forte indicador do estágio de desenvolvimento econômico de um país, pois seu consumo cresce proporcionalmente à construção de edifícios, fabricação de veículos, instalaçãode meios de comunicação e produção de equipamentos domésticos e industriais. Esses produtos já se tornaram comuns em nosso cotidiano, mas fabricá-los exigem técnicas que devem ser renovadas.
10. Referências Bibliográficas
MARTINS, Conceição G. Aspectos Gerais da Conformação Mecânica e Forjamento. Florianópolis: Apostila de Processos de Fabricação da Escola Técnica Federal de Santa Catarina, 1993.
Processos de Fabricação. Volume I. Apostila do Curso Técnico em Mecânica. Telecurso 2000.
ARAÚJO, L. A.. Manual de siderurgia. São Paulo: Editora Arte & Ciência, 1997.
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