Post on 03-Nov-2015
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Influncia das particularidades da
solidificao na qualidade de tarugos
e placas de diferentes teores de
carbono
Jorge Madias
metallon, San Nicolas, Argentina
Contedo 2
Introduo
Ao ultra baixo carbono
Ao baixo carbono
Ao perittico
Ao meio teor de carbono
Ao alto carbono
Concluses
Introduo 3
As ligas ferro carbono tm comportamento diferenciado na solidificao, dependendo do teor de carbono
A fase primria ferrita delta desde zero at 0,50% de carbono, onde a austenita a primeira fase a precipitar na solidificao
A ferrita admite um mximo de 0,1% C a 1495 oC
Entre 0 e 0,1% C, a curva de liquidus apresenta pouca pendente, desde 1539 oC at 1528 oC
A curva de solidus apresenta uma forte pendente, descendo desde os 1539 oC at 1495 oC
os aos ultra baixo carbono tm uma faixa de solidificao de uns poucos graus
um ao de 0,10% C tem um faixa de solidificao de 33 oC
Introduo 4
A temperaturas ainda elevadas, entre 1495 e 1401 oC, a estrutura de 100% de ferrita transforma a austenita, com mudana de volume
Para ao ultra baixo carbono, a transformao ocorre em uma faixa estreita de temperatura; para um ao de 0,08% de carbono, a faixa de temperaturas para a transformao bem maior
Nos aos de 0,10 a 0,50% de C vai ter lugar a transformao perittica ao atingir os 1495 oC. O lquido remanente a essa temperatura e a ferrita primria se transformam em um slido com outra microestrutura, em uma proporo dada e a uma temperatura definida: L +
A transformao est acompanhada de uma contrao de volume de 0,3 0,5%
Acima de 0,50%C, a fase primria a austenita
A diferena entre a temperatura de liquidus e a temperatura de solidus vai crescendo medida que o teor de carbono maior
Para 0,50% de C de uns 43 oC e para 1%C de 91 oC.
Introduo 5
Digrama Fe-C relevante para a solidificao dos
aos
Introduo 6
Clculo dos pontos relevantes
Ao ultra baixo carbono 7
Geralmente lingotados com formato de placas
Existe sensibilidade ao arraste de p fluxante e bolhas de argnio perto da superfcie da placa, devido formao do gancho subsuperficial curvo
Os arrastes do lugar ocorrncia de slivers e blisters nas tiras laminadas a quente e a frio
A formao dos ganchos curvos est ligada formao das marcas de oscilao. Comea pela solidificao do menisco. A forma do menisco no instante da formao determina a curvatura da linha de origem do gancho. O evento ocorre no comeo do perodo do tempo de estripamento negativo
O menisco, durante o tempo de estripamento negativo, to pronto como as foras inerciais no lquido excedem a foras de tenso superficial, sobe acima da linha do gancho e derrama metal lquido
A forma final do gancho se completa quando a ponta se fratura e arrastada pelo lquido
A tendncia dos aos ultra baixo carbono ocorrncia do gancho e a uma maior profundidade de penetrao, com proclividade ao arraste de p e gs, atribuda a sua elevada temperatura de liquidus e zona pastosa estreita, se comparado com outros tipos de ao
As solues propostas para minimizar a profundidade do gancho (e da marca de oscilao) so
lingotar com maior sobreaquecimento a maior velocidade de lingotamento
otimizar as propriedades do p fluxante e minimizar variaes de nvel
O controle das condies de lingotamento relacionadas com o fluxo de calor na regio perto do menisco a chave para diminuir a profundidade do gancho
Ao ultra baixo carbono 8
Formao de gancho
Ao ultra baixo carbono 9
Influncia do teor de carbono na penetrao do
gancho
0,002 % C 0,033 % C 0,10 % C
Ao baixo carbono 10
Formao de poros
Ao baixo carbono 11
Tendncia ao colamento
Cp (%) = C% + 0,02Mn% + 0,04Ni% - 0,1Si%-
0,04Cr%-0,1Mo%-0,7S%
Potencial de ferrita = 2,5 (0,5 Cp)
Ao baixo carbono 12
Placas
Ps fluxantes que proporcionem a maior lubrificao possvel, formando vidro na solidificao, sem precipitao de fases cristalina
Devido criticidade das perfuraes de veio para a produtividade, os moldes esto equipados usualmente com termopares
Tarugos
Pequenas perfuraes do veio, que solidificam no contato com o molde, do lugar ao defeito de dupla pele, ou bleeding
Ao baixo carbono 13
Influncia do teor de carbono na formao de
bleeds
Ao perittico 14
A mudana de volume decorrente da transformao de ferrita para austenita estimada como o fator que justifica a tendncia dos aos que passam por essa transformao a ter uma solidificao irregular e tender ao trincamento longitudinal
A transformao perittica ocorre para todos os aos entre 0,10 e 0,50% C, mas a proporo de ferrita mxima para 0,10% C
No lingotamento de placas, geralmente os aos com composio perto de 0,10% C so lingotados
a velocidades menores que os de carbono mais baixo
utilizando ps fluxantes que cristalizam durante sua solidificao, restringindo a transferncia de calor do veio para o molde
Ainda sob essas condies, requerem usualmente mais escarfagem
Ao medio carbono 15
A maior fatia de aos
mdio teor de carbono
lingotada em forma
de tarugos
O problema vinculado
solidificao mais usual
neste tipo de aos e a
romboidade
Ao medio carbono 16
Romboidade
Quando a romboidade muda de direita a esquerda
em distncias curtas, muitas das explicaes ficam
fora
Alinhamento da camisa de gua
Alinhamento da vlvula
Distorso do molde
Ao alto carbono 17
Trata-se usualmente de ao lingotado com formato de tarugos ou blocos, para usos como fio-mquina de alta resistncia, ao rolamento, corpos moedores, etc.
O problema tpico ligado solidificao a segregao e porosidade centrais
Geradas em forma peridica ao longo do veio, devido formao do minilingote, implicam a gerao de um ncleo com estrutura grosseira e teor mais elevado de carbono e outros elementos
No caso do fio-mquina, pode-se gerar uma rede de cementita proeutetoide no ncleo, que durante a trefilao vai dar trincas do tipo Chevron
Em outros produtos como barras grossas e barras para corpos moedores, a estrutura grosseira do ncleo pode interagir com o hidrognio para gerar trincas internas
Concluses 18
As particularidades decorrentes da trajetria de
solidificao dos aos tm influncia na qualidade
do produto lingotado
Diferentes caminhos de solidificao, dependentes
principalmente do teor de carbono, mas tambm
dos elementos de liga, tm como consequncia
distintos tios de defeitos.
Ao perittico
A transformao se est estudando com ferramentas como o microscpio confocal de varredura a laser
Observou-se num banho de ao inicialmente lquido de uma composio de 0,1% C e com os tenores de Mn e Si altos tpicos dos aos com efeito TWIP e TRIP
o crescimento da ferrita primria
a transformao da ferrita e o lquido em austenita (reao perittica)
a transformao da ferrita remanente em austenita, a tr6es velocidades de resfriamento
velocidade mais alta, com sub-resfriamento maior, a ltima transformao ocorria em forma massiva, sem estar controlada pela difuso do carbono
Isto implica que a contrao que acompanha essa transformao sucede em forma instantnea e no gradativamente, com o descenso da temperatura
As consequncias deste fenmeno na solidificao no menisco seriam importantes
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