O que é recozimento e como funciona?

O recozimento é um processo de tratamento térmico que pode alterar as propriedades físicas de um material e, às vezes, suas propriedades químicas, geralmente aumentando a ductilidade e reduzindo a dureza, tornando-o mais fácil de usinar ou trabalhar.

Visão geral do recozimento

O recozimento é um processo de tratamento térmico que consiste em aquecer um metal a uma temperatura adequada, mantê-lo nessa temperatura por um determinado período e, em seguida, resfriá-lo lentamente (normalmente por resfriamento em forno) até a temperatura ambiente. A essência do recozimento é aquecer o aço até a austenitização completa, seguida por um processo de resfriamento lento que facilita a transformação perlítica, resultando em uma microestrutura próxima ao equilíbrio.

Função do Recozimento

O recozimento é realizado para atingir diversos objetivos críticos:

• Refino de grãos e homogeneização da microestrutura: Refina a estrutura dos grãos, homogeneiza a microestrutura interna e reduz a segregação química, preparando estruturalmente o material para processos subsequentes de tratamento térmico.
• Alívio de tensões: Elimina as tensões internas residuais na peça, prevenindo possíveis fissuras ou deformações excessivas que essas tensões poderiam causar.
• Redução da dureza e melhoria da plasticidade: Reduz a dureza do material e aumenta sua plasticidade, o que é crucial para melhorar as operações subsequentes de trabalho a frio, conformação a frio e usinagem.

O processo de recozimento é geralmente dividido em 3 etapas principais:

1. Etapa de recuperação: Na etapa de recuperação, um forno ou outro tipo de dispositivo de aquecimento é usado para elevar a temperatura do material até um ponto em que suas tensões internas sejam liberadas.
2. Etapa de recristalização: Na etapa de recristalização, o material é aquecido acima de sua temperatura de recristalização, mas mantido abaixo de sua temperatura de fusão. Isso faz com que novos grãos livres de tensões se formem.
3. Estágio de crescimento dos grãos: À medida que os novos grãos se formam, eles continuam a se desenvolver completamente. Esse crescimento é controlado permitindo que o material esfrie a uma taxa específica.

A conclusão de três etapas resulta em maior ductilidade e menor dureza do material. Às vezes, processos subsequentes podem ocorrer após o recozimento para modificar ainda mais as propriedades mecânicas do material.

Tipos de recozimento

Os métodos de recozimento são amplamente categorizados com base na temperatura de aquecimento em relação às temperaturas críticas (Ac1 ou Ac3):

O recozimento de recristalização por transformação de fase (acima de Ac1 ou Ac3) inclui recozimento completo, recozimento por difusão, recozimento incompleto e recozimento de esferoidização.

O recozimento abaixo da temperatura crítica (abaixo de Ac1 ou Ac3) inclui o recozimento de recristalização e o recozimento de alívio de tensões.

Recozimento Completo

O processo envolve aquecer o aço a 20–30°C acima da linha Ac3, manter nessa temperatura por um período e, em seguida, resfriá-lo lentamente (resfriamento em forno) para obter uma microestrutura próxima ao equilíbrio (atingindo a austenitização completa).

• Aplicação: Utilizado principalmente em aços hipoeutetóides (teor de carbono de 0.3% a 0.6%), tipicamente em aços de médio carbono e aços-liga de baixo carbono fundidos, forjados, laminados a quente e, por vezes, em peças soldadas.
• Objetivo: Refinar a estrutura granular, homogeneizar a microestrutura, eliminar tensões internas, reduzir a dureza e melhorar a usinabilidade do aço. A estrutura resultante no aço hipoeutetóide é Ferrita + Perlita (F+P).
• Observação: Na produção, para aumentar a produtividade, as peças são frequentemente retiradas do forno e resfriadas ao ar quando atingem cerca de 500°C.

Recozimento Isotérmico

O recozimento completo pode ser demorado, especialmente para aços-liga com austenita super-resfriada relativamente estável. O recozimento isotérmico reduz significativamente o tempo, resfriando rapidamente o aço austenitizado a uma temperatura ligeiramente abaixo de Ar1, mantendo-o isotermicamente para transformar a austenita (A) em perlita (P) e, em seguida, resfriando-o ao ar até a temperatura ambiente.

É adequado para aços com microestruturas estáveis, como aços de alto carbono (C > 0.6%), aços-ferramenta ligados e aços de alta liga (teor total de liga > 10%). Auxilia na obtenção de uma microestrutura uniforme e propriedades consistentes. Não é ideal para peças de aço de grande seção transversal ou grandes cargas em fornos, pois alcançar uma temperatura isotérmica uniforme em toda a carga pode ser um desafio.

Recozimento Incompleto

O aço é aquecido a uma temperatura entre Ac1 e Ac3 (para aço hipoeutetóide) ou entre Ac1 e Acm (para aço hipereutetóide), mantido nessa temperatura e, em seguida, resfriado lentamente para obter uma microestrutura próxima do equilíbrio.

É utilizado em aços hipereutetóides para obter uma estrutura perlítica esferoidal, o que ajuda a eliminar tensões internas, reduzir a dureza e melhorar a usinabilidade. O recozimento de esferoidização é uma forma de recozimento incompleto.

Recozimento Esferoidizante

Um processo específico de tratamento térmico projetado para esferoidizar os carbonetos no aço, resultando em uma estrutura granular de perlita (carboneto esferoidal). O material é aquecido a 20–30 °C acima de Ac1, mantido nessa temperatura por um período adequado (normalmente de 2 a 4 horas) e, geralmente, resfriado lentamente no forno ou mantido isotermicamente por um longo período a cerca de 20 °C abaixo de Ar1.

É utilizado principalmente em aços eutetóides e hipereutetóides, como aços-carbono para ferramentas, aços-liga para ferramentas e aços para rolamentos.

A estrutura pós-forjamento ou pós-laminação do aço hipereutetóide — perlita lamelar com redes de cementita — é dura, quebradiça e difícil de... Máquina cnce propenso a deformações/fissuras durante a fase final. extinçãoO recozimento de esferoidização produz perlita esferoidal, onde partículas finas e globulares de cementita estão dispersas na matriz de ferrita. Essa estrutura apresenta menor dureza, melhor usinabilidade e, crucialmente, impede o crescimento dos grãos de austenita durante o resfriamento subsequente, reduzindo assim a tendência à deformação e ao surgimento de trincas.

Caso exista uma rede de cementita no aço hipereutetóide, ela deve ser eliminada por normalização antes que o recozimento de esferoidização possa prosseguir de forma eficaz.

Recozimento por difusão

Consiste em aquecer lingotes, peças fundidas ou grandes peças forjadas a uma temperatura elevada, ligeiramente abaixo da linha de solidificação, mantê-las nessa temperatura por um período prolongado e, em seguida, resfriá-las lentamente para eliminar a não uniformidade química (segregação dendrítica e regional).

A temperatura de aquecimento é muito alta, normalmente 100–200°C acima de Ac3 ou Accm, dependendo do grau de segregação e da classe do aço. O tempo de permanência no estado sólido é geralmente de 10 a 15 horas.

Para eliminar a segregação gerada durante a solidificação dos lingotes, homogeneize a composição química e a microestrutura.

O recozimento por difusão é geralmente seguido por um recozimento completo ou normalização para refinar a estrutura de grãos grosseiros.

É aplicado principalmente em aços-liga de alta qualidade e em peças fundidas ou lingotes de aço-liga com problemas severos de segregação.

Recozimento para alívio de tensões

O recozimento para alívio de tensões consiste em aquecer a peça de aço a uma temperatura específica abaixo de Ac1 (tipicamente entre 500 e 650 °C), mantê-la nessa temperatura (pavimento térmico) e, em seguida, resfriá-la lentamente (resfriamento em forno). Como a temperatura utilizada para o recozimento de alívio de tensões está abaixo da linha crítica A1, o processo não induz alterações microestruturais. Seu objetivo é eliminar as tensões internas residuais no componente.

Recozimento de recristalização

O aquecimento de um metal trabalhado a frio a uma temperatura acima de sua temperatura de recristalização por um período adequado faz com que os grãos deformados se transformem em grãos uniformes e equiaxiais, eliminando assim o encruamento e as tensões residuais.

A temperatura de aquecimento deve ser de 100 a 200 °C acima da temperatura mínima de recristalização (para o aço, em torno de 450 °C). A temperatura mínima de recristalização é geralmente Tc = 0.4*Tm (temperatura absoluta).

Considerações para a escolha do processo de recozimento

A seleção do método de recozimento apropriado geralmente segue estes princípios:

• Para aços com microestruturas hipoeutetóides, geralmente opta-se pelo recozimento completo. O recozimento isotérmico pode ser escolhido para reduzir o tempo de recozimento.
• O aço hipereutetóide geralmente passa por recozimento de esferoidização. Se as exigências não forem altas, pode-se optar por um recozimento incompleto. Aços para ferramentas e aços para rolamentos são comumente submetidos a recozimento de esferoidização. O recozimento de esferoidização também é usado, às vezes, para peças extrudadas a frio e conformadas a frio, feitas de aço de baixo ou médio carbono.
• O recozimento de recristalização pode ser selecionado para eliminar o endurecimento por deformação.
• O recozimento para alívio de tensões pode ser selecionado para eliminar tensões internas causadas por diversos processos de fabricação. O recozimento por difusão é frequentemente escolhido para peças fundidas de grandes dimensões de alguns aços-liga de alta qualidade, visando melhorar a não uniformidade da microestrutura e da composição química.