SLIDE 4(LER O SLIDE) Ao sofrer trabalho a quente, um metal ou liga metlica est sujeita a diversos mecanismos de endurecimento e restaurao, que podem ocorrer durante e aps a deformao(1) . Estes fenmenos metalrgicos sero abordados nos tpicos de processos de restaurao e mecanismos de endurecimento.SLIDE 5(LER O SLIDE)Durante a laminao a quente pode-se encontrar trs processos de restaurao dos gros: os estticos que iniciam e terminam aps a deformao, os metadinmicos que iniciam durante a deformao e se completam aps a deformao do material e os dinmicos que iniciam e terminam durante a deformao do material.SLIDE 6(LER SLIDE)No existe nenhum movimento de gro envolvido, mas um rearranjo das discordncias em contornos de subgro. Desta forma, este processo no causa mudanas significativas na microestrutura do material . O processo de recristalizao dinmica bastante parecido com o processo de recuperao dinmica, no sentido de que ambos ocorrem durante a deformao. A diferena entre estes processos que a recristalizao dinmica ocorre com o movimento de contornos de gro atravs de eliminao de discordncias. J a recuperao esttica tem seu incio imediatamente aps interrupo da deformao, sem a necessidade de um tempo de incubao, pois a aniquilao das discordncias d-se individualmente . Na Figura 3.1 possvel observar os estgios da recuperao desde um emaranhado de discordncias at uma estrutura rearranjada de subgros.SLIDE 7A taxa de aniquilao das discordncias depende da energia de falha de empilhamento (EDE) do metal. Alm disso, usualmente, as discordncias esto dissociadas em parciais prximas umas das outras, o que facilita os mecanismos de deslizamento cruzado e escalagem. Nos metais que apresentam alta EDE, as discordncias possuem maior mobilidade, o que permite que grandes concentraes de discordncias geradas durante a deformao se movimentem e fiquem nas paredes das clulas do gro. Em sequncia, algumas sero aniquiladas e transformadas em subcontornos de gro . Em metais que apresentam baixa EDE, devido baixa movimentao das discordncias, no possvel observar este tipo de arranjo . Na figura 3.2 podem ser visualizados os mecanismos de restaurao (recuperao e recristalizao), que atuam durante a deformao a quente dos metais.SLIDE 8A ocorrncia do processo de recristalizao dinmica est relacionada gerao de um nmero elevado de defeitos durante o trabalho a quente que, seja devido baixa EDE ou s altas taxas de deformaes no material, no podem ser aniquilados apenas pela recuperao dinmica. Se este fato ocorrer, h, ento, a recristalizao dinmica que se inicia durante deformao, sendo que a nucleao (figura 3.3), para a maioria das condies de trabalho a quente, ocorre de preferncia no contorno de gro . A ocorrncia da recristalizao dinmica causa um grande e rpido amaciamento no material.SLIDE 9Em altas taxas de deformao, a curva tenso x deformao apresenta um pico de tenso correspondente deformao de pico ( p ), seguida de decrscimo at chegar ao estado estacionrio (steady state stress), que causado pelo equilbrio entre a gerao e aniquilao das discordncias, assim, o material pode ser deformado sem nenhum aumento ou decrscimo da tenso. J para baixas taxas de deformao, a restaurao se processa em ciclos de deformao e recristalizao dinmica. Neste ltimo caso, a curva apresenta vrios picos de 21 tenso que aparecem com certa periodicidade. Na figura 3.4, a seguir, possvel observar ambos os casos:SLIDE 10A recristalizao dinmica s tem incio quando a deformao aplicada ultrapassa o valor da deformao mnima para incio da recristalizao dinmica, denominada de deformao crtica ( c ). (MOSTRAR FIGURA)O valor de c pode ser obtido tambm atravs da curva , sendo que o valor da taxa de encruamento, definida pela derivada parcial . O ponto em que a curva sai do comportamento, onde s acontece a recuperao dinmica, evidenciado pela ocorrncia de uma inflexo na curva . Primeiramente se obtm a tenso crtica com este valor e, em seguida, retorna-se para curva e se obtm a deformao crtica. possvel observar ambas as curvas na figura 3.5.SLIDE 11Em processos com vrios passes em metais com baixa EDE, os mecanismos de amaciamento podem atuar no intervalo entre passes durante a laminao a quente dos aos, sendo, ento, chamados de recuperao ou recristalizao esttica. A diferena entre a energia do material sem deformao e a energia acumulada no material durante a deformao age como fora motriz para recristalizao. Esta diferena de energia, chamada de fora motriz, tem como causa os defeitos cristalinos, sendo o principal deles a discordncia. A fora motriz depende da taxa de deformao e da deformao aplicada durante o passe de laminao para dar incio recristalizao esttica. Este processo de restaurao envolve a migrao de contornos de gro de grande ngulo, os quais aniquilam as discordncias, reduzindo, assim, a energia que foi armazenada e removendo a microestrutura deformada. Durante o processo de laminao a quente, a recristalizao esttica pode iniciar espontaneamente. O ncleo de recristalizao toma lugar preferencialmente nos contornos de gros alongados e nas bandas de deformao(18) . A figura 3.6 ilustra o processo de recristalizao esttica:SLIDE 12(LER SLIDE)SLIDE 13A recristalizao metadinmica, tambm conhecida como ps-dinmica, um mecanismo que consiste no crescimento de ncleos gerados durante o processo de deformao a quente, os quais crescem aps interromper a deformao. Ou seja, um mecanismo de recristalizao que inicia dinamicamente e cresce estaticamente, sem a presena de tenses, j que a deformao cessada. Em grande parte dos casos, este fenmeno normalmente ocorre na laminao a quente, quando a deformao crtica atingida, mas o regime estacionrio (steady state) no alcanado para as redues usuais, s quais o material submetido. Este tipo de recristalizao tem cintica muito rpida e diferente dos outros mecanismos de recristalizao (dinmica e esttica), pois no precisa de um perodo de incubao, visto que os ncleos foram formados dinamicamente e crescem livres de tenso aplicada. A figura 3.7 ilustra o processo de recristalizao metadinmico.(MOSTRAR FIGURA)SLIDE 14(LER SLIDE)Devido multiplicao das discordncias durante a deformao de um metal, a densidade aumenta, diminuindo a separao mdia entre elas. Como, em mdia, as interaes entre as discordncias so repulsivas, o resultado que o movimento de uma discordncia acaba sendo dificultado pela outra. Destarte, a tenso imposta para deformar o material aumenta. Quanto maior a dificuldade das discordncias mveis caminharem e vencerem os campos de tenses gerados na rede cristalina, maior ser o encruamento. Este bloqueio continua at o estgio em que algumas discordncias conseguem contornar os obstculos atravs de deslizamento cruzado.SLIDE 15A presena dos elementos microligantes Nb, Ti, V ou B juntamente com os elementos C e N nos aos, geram o surgimento de precipitados (carbo-nitretos) na rede cristalina do ferro. Tais precipitados, quando finos, agem como bloqueio ao movimento das discordncias, causando um endurecimento adicional. Conforme a natureza dos precipitados, a discordncia ir apresentar comportamentos distintos para ultrapass-los. A resistncia das partculas que vai determinar se a discordncia ir cortar ou mover-se ao redor do precipitado. Durante a deformao a quente, estes precipitados formam-se rapidamente porque o aumento da quantidade de discordncias atua como stio de nucleao. No entanto, existem estgios intermedirios em que, por meio de difuso, os tomos de soluto podem iniciar a agregao em grupos para formar partculas isoladas de segunda fase, tornando, assim, determinadas regies mais concentradas com tomos precipitados. Quando a rede cristalina permanece contnua, apesar de distorcida, denomina-se a formao de precipitados coerentes. Precipitados arranjados desta forma produzem um grande efeito de aumento de resistncia. Entretanto, se a precipitao continuar, os tomos de soluto se separam da rede cristalina, formando estruturas no-coerentes. Para que este fato ocorra, um grande nmero de tomos sai de soluo slida, facilitando assim o movimento das discordncias atravs do metal base e, como consequncia, causa a diminuio da resistncia mecnica (23) . A figura 3.8 ilustra este mecanismo.SLIDE 16Durante a deformao, o movimento das discordncias deve ter lugar atravs do contorno de gro. O problema que gros adjacentes possuem orientaes cristalogrficas diferentes, conforme ilustrado na figura 3.9. Devido a este fato, o contorno atua como barreira movimentao das discordncias, j que ela ter que alterar sua direo de movimento para passar de um gro para o outro e, alm disto, no interior do contorno, a desordem atmica ir resultar em uma descontinuidade de planos de escorregamento de um gro para dentro de outro(17) .SLIDE 17Pode-se dividir trs regies de temperaturas crticas, durante o processo de laminao, da seguinte maneira(8): - Ts - Temperatura de encharque (ou solubilizao) dos carbonitretos; - Tnr - Temperatura de no recristalizao;30 - Ar3 - Temperatura de incio de transformao de fase austenita-ferrita. A temperatura de Ar1, referente ao final da transformao da fase austenita ferrita, tambm importante, mas durante um processo de laminao controlada, a temperatura durante o acabamento est em torno de Ar3. A laminao controlada pode ser dividida basicamente em trs regies: - Regio 1 Processo ocorre a altas temperaturas. Nesta etapa, a austenita que est sendo deformada recristalizada promovendo um refinamento dos gros; - Regio 2 Processo ocorre em temperaturas intermedirias, onde a deformao da austenita realizada, sem que ocorra a recristalizao. Destarte, o material apresenta um encruamento residual, multiplicando, assim, o nmero de stios disponveis para nucleao posterior da ferrita; - Regio 3 Processo ocorre abaixo da Ar3, onde existem as duas fases austenita e ferrita. Durante o processo de deformao, a ferrita sofre um encruamento que ocasiona o aumento da resistncia do material. J a austenita, ao sofrer encruamento, aumenta ainda mais o nmero de stios disponveis para nucleao da ferrita. Desta forma, a ferrita produzida possui um gro ainda mais fino que o produzido na regio 2.SLIDE 18Os ensaios de toro so muito teis em diversas aplicaes de engenharia e em estudos tericos, pois podem ser utilizados para determinar o mdulo de elasticidade em cisalhamento, a tenso de escoamento em toro e o mdulo de ruptura. J nos ensaios de toro a quente, com controle eficiente da temperatura e da taxa de deformao, possvel simular estruturas metalrgicas como as produzidas na laminao. No entanto, estes ensaios no foram padronizados como os ensaios de trao, sendo raramente requeridos nas especificaes dos materiais . O estado de tenses que atuam em uma barra metlica cilndrica submetida a um esforo de toro pode ser observado na figura 3.10. (MOSTRAR FIGURA)Neste caso, a tenso cisalhante mxima ocorre em dois planos mutuamente perpendiculares, ou seja, perpendicular ao eixo transversal yy e paralelo ao eixo longitudinal xx. 1 e 3 que so as tenses principais que fazem um ngulo de 45 com o eixo longitudinal e so iguais em magnitude s tenses cisalhantes. Sendo 1 a tenso de trao, 3 a tenso compressiva igual a 1.Quando a barra cilndrica submetida toro, o momento torsor oposto pelas tenses cisalhantes que esto na seo transversal desta barra. A tenso cisalhante zero no centro da barra e vai aumentando na direo do raio at atingir o valor mximo na superfcie.No processo de deformao do metal, primeiramente, ocorre a deformao elstica que no permanente. Nesta etapa do processo, a tenso e deformao so proporcionais resultando em um segmento linear. A inclinao (coeficiente angular) deste segmento corresponde ao mdulo de cisalhamento, quando trata-se de toro.No caso dos materiais isotrpicos, ou seja, aqueles nos quais as propriedades medidas so as mesmas independentes da direo que se mede, o mdulo de cisalhamento e de elasticidade esto relacionados entre si e com o coeficiente de Poisson

SLIDE 19(EXPLICAR A FIGURA)SLIDE 20(MOSTRAR A FIGURA)SLIDE 21O ensaio de toro realizado em altas temperaturas tem grande importncia para rea de estudo da metalurgia, pois pelo fato de o corpo de prova no estar sujeito ao empescoamento como na trao, possvel se aplicar grandes deformaes antes que a amostra seja fraturada. Neste caso, com somente um ensaio pode-se simular a laminao a quente, obtendo, por exemplo, a microestrutura final, que s seria determinada por uma planta de laminao piloto. A modelagem das curvas tenso versus deformao essencial para melhorar o processo de conformao dos metais quando produzidos em altas temperaturas. Nestes ensaios pode-se controlar a temperatura, a deformao aplicada, a taxa de deformao e o tempo entre os passes. Deste modo, possvel reproduzir os processos de pr-aquecimento, esquemas de deformao e taxas de resfriamento prximas s do processamento de laminao industrial. As amostras para realizao dos ensaios so obtidas de esboos aps a laminao de desbaste ou de materiais no estado de laminao final. Atravs da leitura do torque e do ngulo, possvel calcular a tenso e a deformao equivalentes.(MOSTRAR A FIGURA)SLIDE 22ENSAIOS COM MLTIPLAS DEFORMAES EM RESFRIAMENTO CONTNUONa figura 5.3, percebe-se a variao da tenso em relao mudana de temperatura na qual aplicada a deformao. Nota-se que a tenso aumenta com a diminuio da temperatura, evidenciando a regio austentica e que, a partir de temperaturas menores do que 960 C h um aumento mais acentuado no crescimento da tenso. Isto caracteriza uma mudana de regio de recristalizao para regio de encruamento, ou seja, a Tnr. Posteriormente, com a diminuio da temperatura, a queda da tenso evidencia o aparecimento da ferrita, que o incio da regio intercrtica (+) ou Ar3 do diagrama Fe3C. Finalmente, o aumento da tenso, novamente com a diminuio da temperatura, evidencia o aparecimento da cementita, que o incio da regio ferrtica-cementita ou Ar1.SLIDE 23Na figura 5.4, esto representados os grficos da tenso mdia equivalente versus 1000x1/T. Atravs da anlise das curvas desta figura, podem-se determinar, mais precisamente, os valores de Tnr, Ar1 e Ar3. (MOSTRAR FIGURA)SLIDE 24ENSAIO DE TORO ISOTRMICO REALIZADOAs curvas de escoamento plsticos obtidas nos ensaios foram separadas em dois grficos: um para temperaturas maiores que 900 C e outro para temperaturas menores que 850 C. Estes resultados podem ser vistos nas figura 5.5 e figura 5.6.nota-se a elevao da tenso medida que a temperatura decresce. Este comportamento esperado, visto que a densidade e distribuio de discordncias, assim como a energia armazenada na deformao so fatores que dependem diretamente da temperatura durante a deformao do metal. O abaixamento da temperatura diminui a mobilidade das discordncias, causando o aumento da tenso e um deslocamento das curvas para a esquerda, mostrando que existe um encruamento mais rpido do material. V-se que em temperaturas maiores que 900 C, as curvas de escoamento plstico tm forma tpica de materiais que se recristalizam dinamicamente, ou seja, nestas curvas, inicialmente, a tenso de escoamento plstico aumenta com a deformao at um valor mximo, sendo que, em seguida, h uma diminuio da tenso at um estado estacionrio. No entanto, em temperaturas menores que 850 C, a forma tpica da curvas de materiais que apenas se recuperam dinamicamente, isto , primeiramente acontece um endurecimento brusco em um 56 curto perodo de deformao, apresentando, portanto, uma alta taxa de endurecimento at atingir um pico de tenso, seguido de um estado estacionrio, causado pelo processo de recuperao dinmica. A queda abrupta da tenso para as temperaturas de 750, 700 e 650 C, antes de atingir uma deformao de 3, causada pelo rompimento da amostra.SLIDE 25 A 27(MOSTRAR O REFINAMENTO DO GRO)o material apresentou deformao homognea por toda a regio til do corpo de prova, aps o ciclo de deformao aplicada durante o ensaio para todas as temperaturas. Verifica-se, atravs das metalografias, que ocorre um refinamento do gro, medida que a temperatura de aplicao da deformao decresce. Nota-se que o empanquecamento dos gros, devido deformao, mais difcil de ser observado em temperaturas superiores a 900 C, em virtude da recristalizao dos gros. O mesmo no ocorre em temperaturas inferiores a 900 C, em que fica evidente o empanquecamento dos gros.