Mec. de Endur. - 2 - Sol. Sólida

Prévia do material em texto

Prof. Luiz Cláudio Cândido
MECANISMOS DE ENDURECIMENTO
Prof. Leonardo Barbosa Godefroid
candido@em.ufop.br leonardo@em.ufop.br
ENDURECIMENTO POR SOLUÇÃO SÓLIDA
METALURGIA MECÂNICA – MET 158
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br
ENDURECIMENTO POR SOLUÇÃO SÓLIDA
1 – Introdução
2 – Energia de interação por desajuste elástico
3 – Interação entre átomos de soluto e discordâncias
4 – O problema estatístico do endurecimento
5 – Efeitos mecânicos
a) Escoamento bem definido
b) Envelhecimento por deformação
c) Efeito Portevin - Le Chatelier
d) Fragilização azul
6 – Efeito da solução sólida em outros mecanismos e em outras propriedades
7 – Aços Interstitial-Free
8 – Aços Bake-Hardening
ENDURECIMENTO POR SOLUÇÃO SÓLIDA
Introdução
 Em metais puros, as discordâncias são moderadamente móveis, e a deformação
plástica ocorre pelo seu movimento.
 Uma das maneiras de restringir o movimento das discordâncias é com a introdução
de átomos de soluto no metal puro formando uma solução sólida.
 Com a restrição ao movimento das discordâncias, a solução sólida fica endurecida.
Exemplo: aumento do limite de escoamento do ferro,
com a introdução de átomos de soluto –
 PICKERING (1978).
Introdução
Ligas de Ouro
Type
Gold % 
wt 
Silver % Copper % Colour
22 ct
91.6 8.4 - Yellow
91.6 5.5 2.8 Yellow
91.6 3.2 5.1
Deep 
yellow
91.6 - 8.4 Pink/rose
18 ct
75.0 25.0 -
Green-
yellow
75.0 16.0 9.0 
Pale 
yellow, 2N
75.0 12.5 12.5 Yellow, 3N
75.0 9.0 16.0 Pink, 4N
75.0 4.5 20.5 Red, 5N
14 ct 
58.5 41.5 - Pale green
58.5 30.0 11.5 Yellow
58.5 9.0 32.5 Red
9 ct 
37.5 62.5 - White
37.5 55.0 7.5 
Pale 
yellow
37.5 42.5 20.0 Yellow
37.5 31.25 31.25 
Rich 
yellow
37.5 20.0 42.5 Pink
37.5 7.5 55.0 Red
Introdução
Typical Nickel White Golds
Gold,
% wt 
Copper,
% wt
Nickel,
% wt 
Zinc,
% wt 
Hardness
Hv 
Liquidus
C
18ct 
75 2.2 17.3 5.5 220 960 
75 8.5 13.5 3.0 200 955 
75 13.0 8.5 3.5 150 950
14ct 58.5 22.0 12.0 7.4 150 995
10ct 41.7 32.8 17.1 8.4 145 1085
9ct 37.5 40.0 10.5 12.0 130 1040
Introdução
Physical Properties of Typical Gold Alloys
Carat
Composition %
Colour
Density
g/cm3
Melting 
Range
CSilver Copper
24 - - Yellow 19.32 1064
22 
5.5 2.8 Yellow 17.9 995-1020
3.2 5.1 Dark yellow 17.8 964-982
21 
4.5 8.0 Yellow-pink 16.8 940-964
1.75 10.75 Pink 16.8 928-952
- 12.5 Red 16.7 926-940
18 
16.0 9.0 Pale yellow 15.6 895-920
12.5 12.5 Yellow 15.45 885-895
9.0 16.0 Pink 15.3 880-885
4.5 20.0 Red 15.15 890-895 
Introdução
Mechanical Properties of Typical Gold Alloys
Carat 
Composition %, wt. 
Condition 
Hardness 
HV 
Tensile 
Strength 
N/mm² Silver Copper 
24 - -
Annealed 20 45 
Worked 55 200 
22 
5.5 2.8 
Annealed 52 220 
Worked 138 390 
3.2 5.1 
Annealed 70 275
Worked 142 463 
21 
4.5 8.0 
Annealed 100 363
Worked 190 650
1.75 10.75 
Annealed 123 396
Worked 197 728 
18 
12.5 0 12.5 
Annealed 150 520
Worked 212 810
4.5 20.5 
Annealed 165 550
Worked 227 880 
Introdução
Mechanical Properties of 18 Carat Golds
Composition, wt% Hardness, HV Elongation, %
Gold Silver Copper Annealed
Cold 
worked
Annealed c.w.
75 25 - 36 98 36.1 2.6
75 21.4 3.6 68 144 39.3 3.0
75 16.7 8.3 102 184 42.5 3.2
75 12.5 12.5 110 192 44.8 3.3
75 8.3 16.7 129 206 47.0 2.6
75 3.6 21.4 132 216 42.0 1.5
75 - 25 115 214 41.5 1.4
c.w. = cold worked
Introdução
Aumento do limite de escoamento de aço ferrítico, com a introdução de átomos de soluto. 
Introdução
Aumento do limite de escoamento de ligas de cobre, com a introdução de átomos de soluto.
Introdução
(Aumento do limite de escoamento de aço austenítico, com a introdução de átomos de soluto) 
Introdução
 A análise do endurecimento pode ser feita em termos de energia de interação entre
discordâncias e átomos de soluto.
 Esta interação leva a uma migração de átomos de soluto para as discordâncias, formando
as chamadas “atmosferas de COTTRELL”.
 A temperatura é uma grande variável do endurecimento: existe uma faixa na qual existem as
atmosferas de Cottrell.
 Para o cálculo da energia de interação, consideram-se as várias contribuições
independentemente. Esta suposição é válida para soluções diluídas.
Introdução
Interação entre átomos de soluto e discordâncias
a) Interações por desajuste elástico
b) Interações por diferença de rigidez
c) Interações elétricas
d) Interações químicas
e) Interações de ordem local
 Consideremos a substituição de um átomo de solvente, de raio ro, por um átomo de soluto,
de raio R (R > ro).
 O deslocamento radial ur, em função da distância r, a partir do centro do átomo de soluto, vale:
 Para uma deformação   rr
o
o
 , temos:
Energia de Interação por Desajuste Elástico
u R r
r
rr o
o
  





( )
2
2
0
)( 






r
r
ru o
r

Considerando a simetria do problema, e tomando coordenadas esféricas, temos:


rr
ru
r

 

 
  
u r
r2
    r r   0
Deslocamento somente na direção radial
u = u = 0
 Aplicando ao nosso problema, vem:
Energia de interação por desajuste elástico
3
0
2







r
r
rr  
 As expressões acima fornecem as componentes de deformação quando uma esfera de raio R é inserida
em uma cavidade de raio ro.
Conhecendo-se estas deformações, podemos calcular a força total que atua em uma discordância.

Para átomos de soluto que apresentem um campo de tensões elásticas simetricamente
esférico, só haverá interação com discordâncias que tenham componentes hidrostáticas em
seu campo de tensões. Isto só acontecerá com as discordâncias em cunha.
Em geral, átomos de soluto substitucionais apresentam a distorção esférica, e são exemplos
do modelo acima.
Interação entre átomos de soluto e discordâncias
Interações entre Átomos de Soluto e Discordâncias
 INTERAÇÕES ELÁSTICAS
Para esta situação, a energia de interação elástica será:U = p . V
Esta equação não é válida no núcleo da discordância. É uma aproximação, pois no núcleo a elasticidade linear não é válida.
U = 1
1


v
v
 

Gb
3 
sen
r
 . 4 
3
o
r
 
 
 Para átomos de soluto que apresentem um campo de tensões elásticas simetricamente esférico, só
haverá interação com discordâncias que tenham componentes hidrostáticas em seu campo de tensões.
Isto só acontecerá com as discordâncias em cunha.
Em geral, átomos de solutos substitucionais apresentam a distorção esférica, e são exemplos do modelo acima.
r
AU
sen

U = p . V

p - componente hidrostático do campo de tensão de uma discordância
V - mudança em volume induzida pela introdução de um átomo de
soluto de raio r = r0 (1 + ) em uma cavidade de raio r0, sendo
 > 0.
Para  bem pequeno: V = 4   r0
3
O campo de tensões de uma discordância em cunha, em coordenadas cilíndricas, é dado por:
A pressão hidrostática é, por definição, - 1/3 (rr +  + zz) 
Assim, 
Interação entre átomos de soluto e discordâncias – Interações elásticas
Para converterem coordenadas retangulares, usam-se:
r = (x2 + y2)1/2 e sen  = y / (x2 + y2)1/2
A energia elástica de interação, U (r,), fixando átomo de soluto ao ponto (r,), é dada por
(Usa-se a teoria da elasticidade linear)
U (r,) = p . V = [(1 + )/(1 - )] . [(Gb/3 ) . (sen)/r] . 4   ro
3
U = A . sen
r
Interação entre átomos de soluto e discordâncias – Interações elásticas
 Acima do plano de deslizamento as tensões atuantes são compressivas, abaixo são trativas.
 Para uma variação de volume V > 0, acima do plano de deslizamento
(o <  < ) a energia é positiva, porém logo abaixo ( <  < 2) a energia é
negativa.
 Para uma variação de volume V < 0, acima do plano de deslizamento
(o <  < ) a energia é negativa, porém logo abaixo ( <  < 2) a energia é
positiva.
 Para R < ro  o átomo de soluto tende a se localizar acima do plano de deslizamento.
 Em ambos os casos, tem-se uma diminuição da energia do sistema com a migração de átomos
de soluto para a linha de discordância.
 Para R > ro  o átomo de soluto tende a se localizar abaixo do plano de deslizamento.
Interação entre átomos de soluto e discordâncias – Interações elásticas
COCHARDT (1955) - modelo para energia de interação:
Exemplo: (a) posições de átomos intersticiais em um cubo.
(b) átomos de carbono produzindo a distorção tetragonal.
Interação entre átomos de soluto e discordâncias – Interações elásticas
 Para átomos de soluto que, além da variação de volume (devido às componentes hidrostáticas),
apresentem uma distorção tetragonal, a situação é diferente.
Esta distorção tetragonal interage também com componentes cisalhantes e então estes átomos podem
também interagir com discordâncias em hélice, além das discordâncias em cunha. Estes átomos
endurecem mais a matriz do que átomos com apenas distorção esférica.
Em geral, átomos de soluto intersticiais apresentam a distorção tetragonal (mas nem toda solução
intersticial), e são exemplos do modelo acima.
 heliceijijU  30
3
4
3
r
V 




Interação entre átomos de soluto e discordâncias – Interações elásticas
C = Co exp 
U
kT






C: concentração de soluto
Co: concentração média
U: energia de interação elástica
k: constante de Boltzmann
T: temperatura
Exemplo: cálculo da temperatura
abaixo da qual as atmosferas de
Cottrell condensam-se completamente:
C = 1 ; Co = 10
-4
 ; Umáx = 0.5eV
  T=700K
 Um outro efeito que ocorre com átomos intersticiais é o “efeito SNOEK”: átomos de
soluto intersticiais mudam de posição quando uma tensão é aplicada na direção [100].
Esta mudança de posição também causa um efeito elástico.
 Segundo COTTRELL (1953), a concentração de átomos de soluto ao redor de uma
 discordância varia com a temperatura da seguinte maneira:
Exemplo: cálculo da temperatura abaixo da qual as “Atmosferas de Cottrell” condensam-se 
completamente:
C = 1
Co = 10
-4
Umáx = 0,5eV
T = 700K
Interação entre átomos de soluto e discordâncias – Interações elásticas
Efeito do parâmetro de desajuste elástico no 
endurecimento de ligas de cobre.
Energia de interação por desajuste elástico
  3
4
 GC
c



 Mesmo quando a diferença de tamanho entre soluto e solvente é nula ( = 0), uma contribuição à
energia de interação entre átomos de soluto e discordâncias pode resultar devido à diferença nos
módulos de cisalhamento dos dois átomos.
Exemplo: soluto de módulo G’ embebido numa matriz de módulo G.
Para G’ < G, a energia do campo de deformação da discordância é reduzida pela distorção
do soluto. A energia será negativa, e haverá atração entre o soluto e o solvente.
 Para G’ < G, a energia do campo de deformação da discordância é reduzida pela
distorção do soluto. A energia será negativa, e haverá atração entre o soluto e o
solvente.
 Para G’ > G, acontecerá o contrário.
Interação entre átomos de soluto e discordâncias – Interações devido à 
diferença de módulo
 Segundo KRÖNER (1964), a energia de interação para uma discordância em hélice vale:
U
G b
r
mód . 
  

2
2 28
 

Comparando esta equação com a obtida por COCHARDT, vemos que a energia devido à
diferença de módulo é menor do que a energia devido à diferença de tamanho. Entretanto, o
parâmetro  vale cerca de 20, o que mostra ser significativo o efeito de Umód.
 Ocorre principalmente com soluções iônicas.
 A linha da discordância terá íons positivos e negativos, o que provocará atração e repulsão de íons
de soluto.
 Para mover as discordâncias entre estes íons um trabalho adicional deverá ser realizado.
Interação entre átomos de soluto e discordâncias – Interações devido à 
diferença de módulo
Interação entre átomos de soluto e discordâncias – Interação Elétrica
 Segundo SUZUKI (1952), ao considerarmos a dissociação de uma discordância, a região
falhada tem uma concentração de soluto diferente do restante do material.
 Assim, quando a discordância dissociada se move no material, há uma transferência de átomos
de soluto, da região falhada para a região não falhada. O trabalho para realizar este
deslocamento corresponde à energia de interação química entre a discordância e os átomos de
soluto.
 Em diversas soluções, a distribuição dos átomos não é aleatória. Quando existe
uma ordem , a solução é dita ordenada.
 Ocorrendo um arranjo ordenado de átomos de soluto, para haver o movimento das
discordâncias este arranjo deve ser destruído. Assim, um trabalho adicional deve ser realizado.
Interação entre átomos de soluto e discordâncias – Interação Química
Interação entre átomos de soluto e discordâncias – Interação de Ordem Local
O Problema Estatístico do Endurecimento
 Até agora foram consideradas as diversas interações entre uma discordância e um átomo
de soluto. No entanto, em soluções reais a interação é com diversos átomos de soluto.
 Segundo LABUSCH (1969-1977), deve-se levar em conta o aspecto estatístico do
movimento da discordância através de um arranjo aleatório de átomos de soluto.
 Sua teoria resulta na seguinte expressão para a tensão crítica ys de cisalhamento:


YS
má x
b
F e z
T
 
  
3
4
2
3
1
3
1
3
ys: tensão crítica
e: concentração de soluto
b: vetor de Burgers
Fmáx: máxima resistência do obstáculo
z: distância dos átomos de soluto ao
plano de deslizamento
: fator numérico, da ordem da unidade
T: tensão de linha da discordância.
Escoamento bem definido
Quando curvas tensão-deformação de metais são traçadas, dois
comportamentos típicos são observados na região de escoamento:
a) Curva com limite de escoamento nítido;
b) Curva contínua.
Efeitos Mecânicos Associados com a Solução Sólida
Materiais com limite de escoamento nítido apresentam as seguintes características:
a) Ponto de escoamento superior;
b) Ponto de escoamento inferior;
c) Patamar de escoamento com carga constante;
d) Bandas de Piobert/Lüders na superfície do corpo de prova.
Escoamento bem definido
Escoamento bem definido
Formação de bandas de Piobert (1842) + Lüders (1860):
a) A deformação plástica inicia-se de forma não homogênea, em algum ponto de concentração de
tensão do corpo de prova (por exemplo, suas extremidades);
b) O início corresponde ao ponto superior de escoamento, e se manifesta com o aparecimento de
bandas, orientadas aproximadamente a 450 com o eixo da tensão aplicada;
c) As bandas não são simples linhas de deslizamento: centenas de grãos cooperam para formar
uma banda, cada um deslizando de forma complexa em seus próprios planos de deslizamento;
d) Uma vez formadas, as bandas propagam-se para o interior do corpo de prova de maneira
relativamente fácil, correspondendo ao ponto inferior de escoamento;
e) Quando as bandas percorrem todo o corpo de prova, a curva tensão-deformação passa
novamente a ter a forma crescente.
 Alterar a composição química da liga , como é o caso da adição de Ti, B, Nb no aço  formação decarbonetos,
eliminação dos intersticiais.
Solução do problema:
 Pré-deformar a liga numa deformação superior à região de escoamento bem definido – skin pass rolling - de tal forma que a
operação de conformação mecânica principal ocorra na região de encruamento.
Escoamento bem definido
Um aspecto de grande importância tecnológica é a formação das bandas de Lüders
durante a conformação mecânica de chapas de um aço baixo carbono, com
conseqüentes irregularidades - distorções de estiramento - no material.
Aço AISI 1008
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
0
200
400
600
800
1000

 
(
M
P
a
)
 (%)
 AISI 1015
 AISI 1080
 AISI 4140
 ARBL
 Dual Phase
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0
200
400
600
800
1000
 
(M
P
a)
 (%)
 AISI 1015
 AISI 1080
 AISI 4140
 ARBL
 Dual Phase
Escoamento bem definido
Escoamento bem definido
a) Teoria específica de COTTRELL e BILBY (1949)
Átomos de soluto “atmosfera”
discordâncias com
dificuldade de movimentação
a partir do limite superiordiscordâncias livresmultiplicação de 
discordâncias
deslizamento
cruzado múltiplo
discordâncias móveis escoamento fácil
carga no limite inferior
Bandas de Lüders:
se formam e se propagamcarga  constante
discordâncias se libertam deformação homogênea encruamento
Escoamento bem definido - Teorias
(atmosferas de átomos de soluto ao redor das discordâncias)
b) Teoria geral de JOHNSTON e GILMAN (1959)
A região de escoamento bem definido pode ocorrer para materiais bem puros. Daí, a teoria
de Cottrell e Bilby precisa ser adaptada, para que se tenha uma explicação mais geral sobre
o aparecimento daquela região.
Como,
v - velocidade de discordâncias
 - densidade de discordâncias
 - tensão aplicada
De acordo com este modelo, os parâmetros controladores do fenômeno são a densidade de
discordâncias móveis e o expoente m da relação entre a tensão e a velocidade de
discordâncias. Rearrumando as expressões anteriores, vem :
onde os índices U e L denotam a situação para o limite superior e inferior de escoamento, respectivamente.
v
D
v be
m








 
m
1
U
L
L
U











Se m < 20 (ex.: materiais iônicos e covalentes, alguns metais CCC)  carga para v
m > 100 (metais CFC)  carga para produzir uma mudança substancial em v
v
D
v be
m








 

.
e
Escoamento bem definido - Teorias
 Envelhecimento por deformação – strain aging – é um tipo de comportamento,
geralmente associado com o fenômeno do escoamento bem definido, onde ocorre
aumento de resistência e diminuição de ductilidade do material, através de paradas
sucessivas em certos níveis de deformação, com grandes intervalos de tempo e/ou
com aquecimento a uma certa temperatura, relativamente baixa.
Curva tensão x deformação em aço baixo carbono;
A - material original; B - material retestado após alcançar o ponto X; 
C - reaparecimento e aumento do escoamento, após aquecimento a 130oC.
Envelhecimento por deformação
Envelhecimento por deformação estático:
Envelhecimento por deformação
Minimização do fenômeno para conformação mecânica: 
adição de Mn ao aço, para combinar com N, diminuindo sua mobilidade e o envelhecimento.
Envelhecimento por deformação dinâmico:
a) Consiste no envelhecimento por deformação que ocorre durante a deformação plástica
do material.
b) O fenômeno manifesta-se numa larga faixa de temperatura.
c) Aumentando-se a taxa de deformação, aumenta-se também os limites inferior e
superior do intervalo de temperatura.
d) Quando ocorre, o limite de escoamento do material torna-se independente da
temperatura e também da taxa de deformação.
Envelhecimento por deformação
Variação do limite de escoamento com a temperatura, para titânio de pureza comercial.
Envelhecimento por deformação
Envelhecimento por deformação dinâmico:
Conseqüências:
a) Efeito Portevin – Le Chatelier (1923)
b) Fenômeno de Fragilização Azul
 O envelhecimento por deformação também está associado com a ocorrência de
serrilhados na curva tensão x deformação. Este comportamento dinâmico é chamado de
efeito Portevin – Le Chatelier.
Aço baixo carbono
Os átomos de soluto são capazes de se difundirem no material numa taxa maior do que a velocidade das
discordâncias, provocando o seu aprisionamento.
Assim, a carga deve aumentar, para destravar as discordâncias, ocorrendo então uma queda na carga. Este
processo ocorre diversas vezes, daí o serrilhado na curva tensão x deformação.
Envelhecimento por deformação
Efeito Portevin – Le Chatelier
Efeito Portevin – Le Chatelier para aço macio.
Envelhecimento por deformação
 O envelhecimento por deformação dinâmico não é o único fenômeno que pode causar um
serrilhado na curva tensão x deformação. Maclação por deformação ou transformação
martensítica assistida por deformação produzirão o mesmo efeito.
 
 Aços carbono tratados na faixa de 230oC a 370oC apresentam um escoamento descontínuo, com 
grande redução na ductilidade e na tenacidade à fratura. Trata-se da fragilização azul, fenômeno 
intimamente relacionado com as atmosferas de átomos de soluto ( C e N ) aprisionando as 
discordâncias. A palavra “fragilização”, embora mal empregada, traduz o efeito da redução 
drástica da ductilidade do material. A palavra “azul” refere-se à coloração que o aço adquire, 
quando aquecido naquela faixa de temperatura. Pode-se dizer que a fragilização consiste num 
processo de envelhecimento por deformação acelerado. 
 
 O fenômeno de envelhecimento por deformação deve ser distinguido do processo de
envelhecimento por têmpera. Neste caso, trata-se de um endurecimento por precipitação, muito
empregado nos aços carbono, que ocorre com a têmpera a partir da máxima temperatura de
solubilidade do carbono e do nitrogênio na ferrita. Após a têmpera, realiza-se um envelhecimento
na temperatura ambiente, ou ligeiramente acima desta, para aumento da resistência mecânica do
material.
(por tensão também)
Envelhecimento por deformação – Fragilização Azul
Efeito da Fragilização Azul na deformação em tração de uma amostra de titânio comercialmente puro.
Envelhecimento por deformação – Fragilização Azul
 Além de produzir endurecimento, átomos de soluto alteram outros mecanismos
 de endurecimento, provocando um acréscimo no endurecimento do material:
 Os solutos podem produzir uma reação de precipitação, sob certas condições de tratamento térmico.
 Alterando as características da transformação, os solutos podem modificar consideravelmente a
estrutura transformada como, por exemplo, facilitar o aparecimento de bainita ou de martensita nos
aços, em detrimento da ferrita, reduzir o tamanho de grão e elevar a densidade de discordâncias.
 Tanto solutos substitucionais como intersticiais podem influenciar de maneira
significativa outras propriedades mecânicas dos materiais:
 Diminuição da ductilidade, tanto a deformação uniforme como a deformação na fratura.
 Aumento da taxa de encruamento.
 Redução da tenacidade ao impacto, através do aumento da temperatura de transição dúctil-frágil. 
 Diminuição da temperatura de transformação martensítica, alterando a soldabilidade e a
resistência ao trincamento por têmpera ou distorção.
 Alteração da temperatura de recristalização.
 Indução de várias formas de fragilização, quando ocorre segregação de soluto em contornos de grãos.
Efeito da Solução Sólida em outros Mecanismos de Endurecimento e em
outras Propriedades
C e/ou N
endurecimento de aços
{ 
formabilidade a frio
estampagem profunda
comprometida
 A presença de titânio (e também nióbio) reduz a quantidade de carbono e de nitrogênio em
solução, através da formação de carbonetos precipitados. Com isto, a formabilidade torna-se bem
elevada.
Uma alternativa para resolver este problema é o desenvolvimento dos chamados aços livres
de interstícios – interstitial-free steels. Uma composição química típica destes aços é a
seguinte:
C % Mn % Al % Ti % N %
< 0,003 0,18 0,040,04 0,002
 Para manter a resistência mecânica destes aços em níveis satisfatórios, são feitas adições
 de fósforo (0,1%Pmáx.), de manganês e silício.
Aços “Interstitial Free”
Aços “Interstitial-Free” (IF)
Microscopia óptica (1000X). MEV
 O termo bake hardening é derivado do processo de cura que é aplicado nos automóveis
 após a estampagem a frio e a operação de pintura. Este processo envolve um tratamento
 a 170
o
C por 20 minutos.
 Durante a estampagem a frio, o aço é submetido a uma deformação da ordem de 5 a 10%, 
resultando num acréscimo do limite de escoamento de 40 N/mm
2
. A partir de uma 
composição química adequada e de um tratamento prévio, átomos de carbono precipitarão 
durante a cura nas discordâncias geradas na conformação mecânica. Com efeito, esta cura 
consiste num processo de envelhecimento por deformação, que causa perda de ductilidade no 
material, mas que pode ser utilizado de maneira vantajosa após a conformação mecânica, 
promovendo um incremento no limite de escoamento da ordem de 5kgf/mm
2
 ou 50MPa. 
Aços “Bake-Hardened” (BH)
Aços Bake Hardening