Aula 3 SolidificacaoDosAcos

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Solidificação dos aços
Após a etapa de refino, o aço está pronto para ser “vazado” e solidificado. Esta etapa de solidificação chama-se lingotamento, o qual pode ser convencional ou contínuo. No lingotamento convencional, moldes metálicos (“lingoteiras”), feitos normalmente de ferro fundido, são utilizados na solidificação do aço, que após completamente solidificado recebe o nome de lingote. Já no lingotamento contínuo, o aço líquido é vazado em um grande reservatório chamado distribuidor. Do distribuidor, o aço líquido segue por dois moldes metálicos de cobre na forma de tubos que são refrigerados com água. Quando saem destes moldes, o aço já solidificado recebe “sprays” de água para completar o resfriamento. Durante o resfriamento, o aço é cortado com dimensões padronizadas por tesouras, recebendo o nome de tarugo.
Tanto o lingote quanto
 o tarugo são, então, levados para a etapa de laminação, onde serão transformados em uma série de produtos, tais como barras, perfis, chapas, fio máquina etc...
Algumas heterogeneidades dos aços
O aço líquido é homogêneo, mas durante a solidificação surgem defeitos que tornam o material sólido heterogêneo. 
Alguns defeitos ( eliminados durante a fabricação do produto final (acabado).
Outros defeitos ( tornam-se até mais evidentes no produto final.
Tipos de defeitos
Não esgotando-se as possibilidades de defeitos durante a solidificação dos aços, os defeitos apresentados abaixo são os mais comuns.
Vazio (“chupagem” ou “rechupe”)
Início da solidificação ( Paredes do molde
 ( Parte superior do molde que está em contato com o ar
Sólido na periferia (Figura 16). Líquido preso.
Contração de volume ( parte oca (vazio).
Rechupe ( parte central superior do lingote (última a solidificar).
Rechupe ( uma ou várias cavidades ( cone com vértice voltado para baixo (Figura 17).
Vazio ( eliminado quando ao rubro
Mal eliminado ( restos de vazios (Figuras 75 a 80).
Atenuar o corte ( massalote (Figura 19). Prolongamento sobreposto à lingoteira. Existe também a “cabeça quente” (material exotérmico e isolante).
Fundição de peças moldadas ( necessidade de canais de alimentação para atrair os defeitos para si (Figura 20).
Porosidade ( pequenos vazios ou rechupes formados durante o resfriamento devido a falta de material (Figura 21).
Lingotes ( parte oca não tiver contato com o ar ( esta parte terá atmosfera redutora (CO) ( impede a oxidação das paredes do vazio. Laminação a quente ( soldagem destas paredes ( atenuando o inconveniente.
Vazio em contato com o ar ( oxidação das paredes ( oxidação ( fendas ( perigo de trincas e falha por fadiga.
Segregação
Aço ( liga Fe-C com impurezas (principalmente o P e o S).
Metal líquido ( impurezas dissolvidas uniformemente.
Solidificação ( menor solubilidade no metal sólido do que no líquido.
Solidificação ( fora para dentro ( acúmulo de impurezas no centro.
Centro ( último a solidificar ( resfriamento mais lento e porque as impurezas (principalmente o fósforo) baixam o ponto de solidificação.
Acúmulo de impurezas = segregação
Segregação ( resultado ( gradiente de composição química ( principalmente de fósforo e enxofre.
Variação de composição química ( variação de propriedades mecânicas.
( P ou S ( propriedades mecânicas inferiores (mais duro e quebradiço).
Impurezas ( pequena movimentação ( permanecem no produto acabado (Figura 23).
Segregação ( maior dureza e posição central ( menor deformação do que a periferia ( durante laminação ou forjamento (Figura 87).
Lingote grande ( segregação mais intensa ( mais tempo para a separação (difusão).
Estrutura dendrítica
Solidificação de metais ( formação de cristais ou núcleos ou centro de cristalização ( desenvolvimento a partir de eixos de cristalização (três eixos ortogonais entre si).
Cada eixo ( certo tamanho ( emite novos eixos até a massa inteira de solidificar (Figura 24).
Cada eixo principal + eixos secundários = dendrita – ramificação de árvores (dendron).
Dendrita ( crescimento limitado ( vizinha
Solidificação completa ( cada dendrita = cristal de contornos irregulares.
Dendrita = grão primário em formação.
Metais ( após solidificação ( formado por muitos grãos fortemente unidos ( com orientação cristalográfica independente dos demais.
Falar sobre a segregação interdendrítica.
Dendritas formadas no centro do lingote ( grãos mais ou menos equiaxiais.
Dendritas formadas perto das paredes do lingote ( grãos alongados e perpendiculares às paredes da lingoteira, isto é, são grãos colunares (Figuras 26 e 27).
Dendritas grandes ( grãos grandes ( maior quantidade de impurezas nos contornos de grão ( propriedades mecânicas inferiores. Peças fundidas X peças conformadas.
Figura 28 ( interessante ( segregação entre os grãos colunares formam linhas ou planos mais fracos.
Figura 29 ( cantos vivos devem ser eliminados!!! Notar a geometria da lingoteira.
Tamanho das dendritas ( função da velocidade de resfriamento ((((((((((( - Temperatura de vazamento
 - Tamanho do molde
 - Condutibilidade térmica
 - Espessura e forma das paredes
 - Aço acalmado
Rápido resfriamento ( numerosos núcleos de solidificação ( dendritas de pequenas dimensões ( segregação dendrítica menos intensa ( melhor dividida ( aço menos heterogêneo.
Bolhas
Pequenas cavidades cheias de gases, principalmente CO. Podem também conter impurezas de baixo ponto de fusão.
Fontes dos gases: - Aprisionamento de gases mecanicamente arrastados durante o vazamento no lingote.
 - Gases dissolvidos no material em fusão.
 - Gases que se formam devido a reações químicas antes da solidificação do lingote.
Aço líquido ( dissolve grandes quantidades de H2, N2 e O2
Aço em solidificação ( menor solubilidade para estes gases ( estes gases se desprendem para a atmosfera, enquanto a viscosidade da massa permitir.
Casca superior solidificada ( aprisiona os gases na forma de bolhas (perto da cabeça).
Laminação ou forjamento ( paredes das bolhas não oxidadas (gases redutores) ( soldam-se ( sem problemas nas propriedades mecânicas.
Bolhas ( impurezas ( não ocorre o caldeamento ( formação de “fissuras” ( influência sobre, principalmente, resistência à fadiga.
Forma de atenuar a sua formação ( adição de desoxidantes ( ferros-ligas (Fe-Mn, Fe-Si ou Al). Conseqüência ( reduzem o teor de O2 ( formação de escória ( não reage com o carbono do aço durante a solidificação ( não forma CO ou CO2.
Figura 33 – Distribuição de bolhas no lingote de acordo com o grau de desoxidação.
Aço efervescente ( ??????
Trincas
Trincas ( fissuras que podem ser superficiais, profundas ou internas.
Fontes ( - choques térmicos durante resfriamento ou aquecimento acelerados.
 - durante laminação ou forjamento
Trincas superficiais ( removidas por esmeril etc...
Gotas frias
Vazamento na lingoteira ( pequenas gotas respingam contra as paredes da lingoteira, resfriando-se e oxidando-se. 
Gotas frias ( - presas a parede ( não aderem muito bem ao lingote e são um defeito.
 - caem na massa líquida ( fundem ( sem problemas.
Importante
Heterogeneidades ( afetam as propriedades dos aços ( um aço não é igual ao outro. 
( heterogeneidades ( ( problemas de propriedades.
2. Para evitar ( ( custo ( assim ( depende da responsabilidade do componente.