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Os Processos de Produção do aço
1) Descreva as reações de Redução direta no Alto Forno. R. O processo de redução direta é uma alternativa ao uso do alto forno para a fabricação de um produto intermediário com as mesmas funções básicas do ferro gusa produzido pelo alto forno, pois este outro produto intermediário, denominado ferro esponja, também se destina ao uso na aciaria para a produção de aço 2) Comente o processo de formação do coque R. O coque é obtido pelo processo de "coqueificação", que consiste, em princípio, no aquecimento do carvão mineral a altas temperaturas, em câmaras hermeticamente fechadas (exceto para saída de gases). 3) Comente o processo de pelotização R. A pelotização (eventualmente o termo coloquial peletização também é usado), é o processo de compressão ou moldagem de um dado material na forma de um pellet. Uma grande variedade de materiais diferentes podem passar por tal processo, incluindo produtos químicos, minério de ferro, ração animal composta, dentre outros. 4) Quais são os minérios de ferro mais utilizados na fabricação do gusa. R. A produção do ferro gusa é um processo químico que utiliza a redução de minérios de ferro para gerar o principal formador do aço. 5) Qual é a composição do gusa? R. Geralmente nos processos industriais, o ferro gusa é considerado como uma liga de ferro e carbono, contendo de 2,11 a 5,00 % de carbono e outros elementos ditos residuais, como silício, manganês, fósforo e enxofre. ... Os lingotes são então usados para produzir ferro fundido e aço, ao extrair-se o carbono em excesso. 6) Comente o processo do conversor a oxigênio. R. O conversor de oxigênio baseia-se na injeção de oxigênio dentro da massa líquida de ferro fundido. O ar injetado queima o carbono na forma de monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO₂) em um processo que dura aproximadamente 20 minutos 7) Comente as principais reações de redução secundária que ocorrem na aciaria. R. Aciaria é a unidade de uma usina siderúrgica onde existem máquinas e equipamentos ... A principal reação química no convertedor ocorre entre o oxigênio
injetado e o carbono presente no ferro gusa, gerando gases que são eliminados O processamento na aciaria divide-se em refino primário e refino secundário. 8) Comente o processo do forno elétrico a arco. R. No processo do forno, existe uma etapa de fusão da carga metálica, seguida de uma etapa de refino, chamada de refino primário do aço. O carregamento do forno é feito por cima, abrindo-se a abóbada. ... Assim, é possível controlar a composição química do aço líquido, seu nível de oxidação e sua temperatura. 9) Como é realizado o processo de desfosforação, desulfuração no forno panela. R. O processo tem início com a redução do teor de enxofre contido no gusa, na Estação de Dessulfuração. Em seguida, na Estação Desfosforante, aplicase ao gusa o agente desfosforante, como primeiro refino, visando à redução do teor de fósforo. 10) Como é realizado e qual é a aplicação do processo de refusão a vácuo R. Esse processo tem como principal característica a promoção de fusão contínua de um eletrodo consumível por meio de arco elétrico em corrente contínua sob condições de vácuo. O material fundido assim produzido solidifica-se em um cadinho que consiste em um molde de cobre refrigerado a água. 11) Quais são os fundentes utilizados no alto forno? R. No alto forno, obtêm-se o chamado ferro gusa, no qual uma certa percentagem de (perfil) variam em razão do tipo de minério e do coque a ser utilizado
Fases e Constituintes de Equilíbrio no sistema Fe-C
1) Quais são os elementos estabilizadores de Ferrita CCC e quais são os elementos estabilizadores de austenita CFC? R. Elementos estabilizadores da austenita: níquel, cobalto, manganês, carbono e nitrogênio. Elementos estabilizadores da ferrita: silício, alumínio, berílio, fósforo, titânio, vanádio, molibdênio, cromo, boro, enxofre, tântalo, zircônio e nióbio 2) Qual é a força motriz para transformação de fase no aço? R. A cinética de transformação de fase da austenita em ferrita em aços é o ... da taxa de resfriamento implica a necessidade do aumento dessa força motriz 3) Defina Ferrita e Cementita.
redistribuição de soluto e, portanto, a morfologia da interface sólido líquido 4) Como é formado a dendrita? R. Uma dendrita definida é formada ao longo da direção preferencial de crescimento. Influência da força de anisotropia na formação da dendrita.Influência do super- resfriamento em K na formação da dendrita. 5) O que é reação peritética para as ligas ferrosas e qual é a influência nestes materiais. R. Reação peritética: reação em que uma fase líquida e outra sólida se transformam, no resfriamento, em uma outra fase sólida distinta 6) Comente sobre a microporosidade. R. Os macroporos são os espaços maiores, onde a água transita e percola pela ação da gravidade. Os microporos, normalmente, estão localizados dentro dos agregados ou elementos estruturais." 7) Comente a segregação interdendrítica. R. Interdendrítica: É o tipo mais predominante e problemático de microsegregação. Ocorre na solidificação dendrítica quando os ramos crescem com as extremidades voltadas para o líquido, porém entre estes o líquido remanescente é enriquecido pelo soluto rejeitado pelo sólido, 8) Como é formado a trinca a quente? R. A trinca a quente pode ser definida como a fissuração formada a altas temperaturas perto do solidus de metal, onde o metal tem coerência, mas é completamente frágil. Pode ocorrer em metais de solda e na Zona Termicamente Afetada (ZTA) 9) O que é macrosegregação? R. Macrossegregação (normal e inversa): A macrossegregação tem a mesma origem da microsegregação, isto é, é causada pela rejeição de soluto do sólido para o líquido durante a solidificação. A diferença está no fato de que a macrossegregação ocorre ao longo da peça (e não apenas dentro do grão).
Tratamentos Térmicos convencionais constituintes comuns e
sua formação.
1) Comente a teoria de nucleação na decomposição da austenita. R. A Bainita é um microconstituinte tipicamente formado nos aços, resultante da decomposição da austenita em ... A outra teoria, acredita na formação da bainita por difusão, assim como ocorre para a ferrita, a cementita e a perlita. Ambas ... acima da qual a martensita se forma, mas abaixo da qual perlita fina é encontrada. 2) Em relação a difusão comente como se dá a decomposição da Austenita. R. A austenita ou ferro gama (\u3b3-Fe) é uma fase sólida, constituída de ferro na estrutura CFC. Essa fase geralmente se encontra muito acima da temperatura ambiente, tendo seu mínimo a 912°C para o ferro puro e a 727°C para o aço carbono eutetóide (perlita). Através do resfriamento é possível obter outras fases além das presentes no diagrama Fe-C, como a martensita e a bainita (COLPAERT, 2008), e para se acompanhar a formação desses constituintes torna-se necessário utilizar as curvas TTT (time, temperature and transformation). A transformação da austenita em outras fases ocorre por difusão, cisalhamento ou ambos os mecanismos (SILVA e MEI, 2006). Ainda segundo Silva e Mei (2006), o processo de difusão é lento, ocorrendo por movimentação e rearranjo de átomos no sentido de se obter uma estrutura mais estável termodinamicamente. Já o processo de cisalhamento ocorre de forma instantânea, sem difusão e com deformação da rede cristalina, como exemplo desse mecanismo tem-se a formação da martensita. 3) Qual é a utilidade da curva TTT? R. Para auxiliar metalurgistas nos processos de tratamento térmico existe a curva TTT. Trata-se de uma espécie de diagrama que descreve o que acontece com o aço, por meio de um resfriamento a diferentes velocidades, em diversas temperaturas abaixo de 723 0C, observando a transformação isotérmica da austenita em perlita. 4) Como se dá a formação da martensita? R. A martensita ou martensite é feita a partir da austenita, uma solução sólida de carbono e ferro com um formato centro-estrutural cristalino cúbico, que é formado pelo aquecimento de ferro a uma temperatura de pelo menos 723 graus Celsius. 5) Comente sobre a morfologia da martensita R. É uma estrutura monofásica(TCC), tetragonal de corpo centrado e se encontra
o mais maleável, sua resistência a tração é de 28 daN/mm2 e alongamento de 35%. Sua solubilidade máxima é de 0,008 % 12) Qual é a diferença entre ferrita Alotriomorfa; Idiomorfa e Widmastatten? R. Ferrita de Widmanstätten ocorre em temperaturas abaixo da ferrita alotriomórfica. Ferrita alotriomórfica (alotromorfa) se forma em uma ampla faixa de temperaturas no campo g-a. A nucleação desta fase ocorre inicialmente paralelamente ao contorno de grão austenítico. Na ferrita idiomorfa a nucleação ocorre sem o contado com o contorno de grão austenítico. A nucleação tende a ser heterogênea normalmente em uma inclusão não metálica. Ferrita de Widmanstätten: Nucleiam nos contornos de grão da austenita, mas crescem ao longo da matriz. Elas crescem diretamente dos contornos ou nucleiam em uma ferrita alotriomórfica pré-existente. 13) Por quê a dureza da martensita aumenta com aumento do teor de carbono no aço? R. A Rápida Queda de temperatura aprisiona os átomos de carbono dentro da estrutura cristalina dos átomos de ferro antes que eles possam se dissipar para fora, resultando em uma ligeira distorção da forma destas estruturas, aumentando a dureza do aço. 14) Por quê tamanho de grão grosseiro acaba deslocando para a direita a curva de TTT, comparado com o mesmo aço com granulação mais fina? R. O aço com granulação grosseira apresenta, em geral, propriedades inferiores às do mesmo aço com granulação fina, à temperatura ambiente. O tamanho de grão é determinado por comparação direta ao microscópio. 15) Por quê uma austenita não homogênea com restos de carbonetos não dissolvidos acaba deslocando para a esquerda a curva de TTT, comparado com o mesmo aço com uma austenita uniforme? R. Nesse processo, utiliza-se uma mistura de diferentes átomos de urânio, de forma a proporcionar uma concentração de apenas 4% de material físsil. Em bombas atômicas, são utilizadas concentrações acima de 20% de urânio físsil, cuja obtenção é trabalhosa, pois, na natureza, predomina o urânio não-físsil. 16) Por quê acima de 975ºC tende a formar grãos grosseiros na austenitização? R. A nucleação da fase sólida ocorre de forma epitaxial sobre a linha de fusão, onde grãos cuja orientação cristalográfica seja paralela a e ao fluxo térmico tem o seu
crescimento acelerado (1). O resfriamento subseqüente determina os produtos da transformação de fase no metal de solda.
Tratamento Térmico convencionais
1) Defina Recozimento Pleno. R. Recozimento pleno é um processo de grande utilidade para segmentos indústrias, sendo ele realizado em peças metálicas que possuam grande resistência térmica; todo o processo de recozimento pleno é realizado através do aquecimento e resfriamento do material, o que pode causar severos danos as suas estruturas em caso de uso de peças que não sejam compostas de aço ou ferro fundido. É recomendado em casos em que o material metálico necessita de uma dureza menor, sendo então utilizado um processo de resfriamento diferenciado do que o utilizado na fundição de metais. 2) Quais são os cuidados que deveremos ter ao realizar um ciclo térmico? R. A Velocidade de aquecimento muito elevadas podem causar distorções ou, até mesmo, trincas, porém, em alguns casos, velocidades muito baixas de aquecimento pode causar crescimento de grão. (ex: aços fortemente encruados.) 3) Como é realizado o recozimento para esferoidização e qual é a sua aplicação? R. A Esferoidização é um tratamento térmico de recozimento que visa obter a MÁXIMA DUCTIBILIDADE nos aços. Ele consiste de aquecimento SUBCRÍTICO seguido por LONGO tempo no forno, para aglomeração dos carbonetos em partículas esféricas e resfriamento LENTO. Suas principais aplicações são:
- Reduzir Dureza
- Obter Máxima
- Ductibilidade
- Aumentar
- Usinabilidade
- Facilitar o trabalho à Frio 4)Como é realizado a normalização e qual é a sua aplicação? R. A Normalização é o processo de tratamento térmico que tem como objetivo diminuir a granulação do aço, é um tratamento que refina a estrutura do aço, dando
resfriamento ao longo da altura do cilindro, resultando em diferentes microestruturas e durezas nestas regiões distintas. Assim, obtém-se diferentes velocidades de resfriamento nas diferentes distâncias da extremidade. 9) Comente sobre os desvios que podem ocorrer no resfriamento e aquecimento no tratamento térmico de têmpera. R. Dois fatores influenciam a velocidade com a qual as diferentes posições na peça resfriam: Velocidade de extração do calor na superfície da peça: é função do meio de têmpera selecionado. Transmissão de calor por condução dentro da peça: é influenciada pela geometria da peça: dimensões e forma. Em função disso podem se formar diferentes microestruturas na superfície e no interior das peças. 10) Como pode ocorrer as trincas de têmpera? R. Expansão volumétrica decorrente da transformação de austenita em martensita em temperaturas abaixo de 250oC. Esta expansão é tanto maior quanto maior for o teor de carbono das peças fundidas. Transformação de austenita em martensita inicialmente na superfície das peças fundidas e, posteriormente, na região central das peças fundidas. Assim, quanto mais rápido for o resfriamento imposto pelo tratamento de têmpera (maior a severidade de têmpera), maior a diferença de tempo entre a transformação da superfície em relação ao núcleo das peças. 11) Qual a diferença de martêmpera e a têmpera convencional? R. Martêmpera, ou têmpera interrompida, é uma forma de tratamento térmico de têmpera indicada para aços de alta liga, obtendo-se ao final do processo aço em fase de martensita com uniformidade de grãos. O material é aquecido acima da zona crítica, assumindo a fase de austenita, e depois resfriado em duas etapas. A primeira etapa é um resfriamento rápido até uma temperatura ligeiramente acima da temperatura do início da mudança de fase martensita ↔ austenita (normalmente o material é mergulhado em sal fundido). Depois de um curto intervalo (da ordem de segundos) para obter a homogenização da temperatura,o material é deixado resfriar no ar calmo antes de se proceder ao revenido. Após a martêmpera (como qualquer têmpera, exceto a austêmpera), o aço deve ser revenido. Já a têmpera refere-se a um resfriamento brusco. Na química de polímeros e na ciência dos materiais, o processo de têmpera é usado para evitar processos que se dão em temperaturas mais baixas, tais como transformações de fase, disponibilizando apenas uma pequena janela de tempo em que a reacção é
termodinamicamente favorável e cineticamente acessível. Por exemplo, pode reduzir a cristalinidade e por consequência aumentar a rigidez de ligas e plásticos (produzidos através de polimerização). 12) Como é realizado o tratamento térmico Sub Zero e qual é a sua aplicação? R. Tratamentos realizados a temperaturas negativas (entre 80 e 196ºC) em articulação com a Têmpera e o revenido, destinando-se a permitir ganhos adicionais de dureza sem perda de tenacidade e uma maior estabilidade dimensional das Peças em serviço. Aplica-se mais frequentemente sobre Aços de Cementação e Aços de trabalho a frio. Os ganhos de dureza são de +2 a + 6 pontos HRC conforme os Aços tratados, garantindo maior estabilidade dimensional das Peças em serviço (ferramentas de conformação), ou maior resistência ao desgaste (Aços temperados ou cementados), ou maior tenacidade (Aços de corte e conformação a quente). Com estes tratamentos é assegurada uma maior durabilidade dos componentes de moldes ferramentas ou órgãos máquina. 13) O que é têmpera localizada ou superficial? R. A têmpera superficial, também conhecida como endurecimento de superfície, é um processo no qual a superfície de um metal é reforçada com a adição de uma camada fina por cima da outra com uma liga de metal, geralmente, mais durável.
- Comente sobre os tratamentos termoquímicos a)cementação; R. Consiste na introdução de carbono na superfície do aço, de modo que este, depois de temperado, apresente uma superfície mais dura. Para se produzir uma combinação de uma superfície dura com núcleo tenaz, deve-se partir de um aço com baixo carbono, (C < 0,30%), e aquecelo, geralmente, entre 815 a 950ºC. b) nitretação:
às vezes em altas temperaturas, mas com liquefação do metal (como no processo de fundição) ou com a difusão de partículas metálicas (como no processo de sinterização). 4) Qual o efeito do trabalho a quente nas inclusões não metálicas nos aços? R. No trabalho a quente de aços ferramenta a influência das inclusões na tenacidade está relacionada com a distribuição das inclusões e o nível de dureza do aço. 5) Explique a recristalização dinâmica na conformação a quente. R. A recristalização dinâmica requer condições bastante peculiares do processo de conformação a quente em termos de temperatura, grau e velocidade de deformação. 6) O que é bandeamento e como é formado? R. O bandeamento é causado pela segregação de elementos de liga durante a solidificação. As operações subsequentes de trabalho a quente resultam em um alinhamento da segregação na direção de trabalho, o qual resulta no surgimento de bandas delineadas na microestrutura. 7) Quais são os principais defeitos da conformação a quente e como são formados? R. São formados por trincas ou dobras na superfície ou abaixo dela. O fluxo metálico local é, por sua vez, influenciado pelas variáveis do processo. 8) Comente sobre a laminação e o forjamento à quente. R. Laminação é o processo de conformação mecânica que consiste em modificar a seção transversal de um material passando-o entre dois cilindros que giram em sentido contrário. Os produtos podem ser planos (chapas) ou não planos (perfis mais ou menos complexos). Forjamento a quente envolve aquecer o metal, depois moldá-lo. Em resumo é uma prensa que esmaga o metal quente em uma matriz.
Trabalho a frio
1) Quais são os principais mecanismos de aumento de resistência nos metais e suas ligas? R. Os principais mecanismos de aumento de resistência são: encruamento; endurecimento por solução sólida; controle do tamanho de grão; endurecimento por
dispersão ou precipitação.
- Qual é o efeito da deformação a frio na microestrutura do aço? Quais são as vantagens do processo a frio quando comparado com o processo a quente? R. O primeiro é feito é a ocorrência da de Formação heterogênea (em Aços com escoamento nítido fecha parentes ou aparecimento de banda de deslizamento abre parentes ou de escoamento fecha parentes em alguns grãos para deformação Profundas é possível mostrar que os grãos mais favoravelmente orientados armazenam mais energia. O aumento da deformação causa mudança na forma do grão e sua reorientação introduzindo ansiotopia associada a orientação Cristalina dos grãos. 3) O que é encruamento? R. O encruamento, também chamado de trabalho a frio, é um fenômeno modificativo da estrutura cristalina dos metais e ligas pouco ferrosas, em que a deformação plástica realizada abaixo da temperatura de recristalização causará o aumento de discordâncias na estrutura cristalina e consequentemente o aumento de resistência do metal. Resumindo, o encruamento é o aumento do limite elástico do material (resistência a tração) por deformação plástica. 4) Comente o efeito do recozimento subcrítico em aços para conformação. R. Os grãos na região de recuperação ainda estão deformados os novos grandes que surgem na recristalização não estão deformados alterando o tamanho do grão resistência dureza e ductibilidade e tensões residuais. 5) Comente sobre a textura cristalográfica formada na deformação a frio e qual a sua importância? R. Quando a orientação dos grãos estão concentrados em forma de uma orientação particular diz que o material apresenta a textura cristalográfica em geral a textura é formada por componentes uma componente da textura é representada por uma orientação específica em torno da qual os cristais se alinham a textura cristalográfica tem grande importância em vários aplicações para as aplicações elétricas e azuis para a conformação mecânica são exemplos importantes no caso dos Aços planos a textura é especialmente importante para garantir a deformação homogênea no plano da chapa com mínimo de redução de espessura.
- Comente sobre a recristalização. R. É possível observar o progresso da recristalização por microscópio óptico recristalização gera grãos grosseiros dispostos em alinhamento fragmentados
Aços estruturais e Metalurgia da Soldagem
1) Comente o processo de refino de grão e aumento de resistência nos aços estruturais. R. O refino de grão consiste na obtenção de grãos finos e axiais através da adição controlada de inoculantes no metal líquido, antes da solidificação, proporcionando o mecanismo que é conhecido como nucleação heterogênea. O refino de grão melhora a homogeneidade, as propriedades mecânicas, reduzindo as porosidades, as fraturas a quente e melhora a usinabilidade das peças e com isso aumenta sua resistência mecânica e rigidez estrutural. 2) Comente o processo de laminação controlado (tratamento termomecânico). R. Para aços obtidos por meio da laminação controlada as propriedades mecânicas são maiores na direção perpendicular à de laminação devido à orientação dos grãos deformados antes da transformação de fase. A 45° da direção de laminação podem ser, ou não, menores do que a 0° e 90° dependendo das práticas de laminação. estão ilustradas a variação do limite de escoamento e a variação energia absorvida no ensaio de tenacidade ao impacto do material em dependência da orientação do ensaio em relação à direção de laminação. 3) Comente a influência da taxa de resfriamento com a variação Micro estrutural dos aços. R. A influência das taxas de resfriamento sobre metais de solda, KARLSSON et al. comentam que as microestruturas de metais de solda de alta resistência contendo de 2 a 3% Ni, são constituídas de ferrita acicular, martensita e bainita, e dependendo do percentual de cada um destes constituintes haverá mudança nas propriedades mecânicas do metal de solda. Logo, nesta faixa de composição química, não é surpreendente que a velocidade de resfriamento tenha uma forte influência nas propriedades mecânicas. 4) Comente a metalurgia da soldagem com as variações Micro estruturais na Zona afetada pelo calor ZAC. R. Na ZAC mais afastada da linha de fusão, chamada de zona afetada pelo calor de granulação fina (ZAC-GF), não ocorrem transformações significativas na microestrutura em relação à morfologia da austenita, ao balanço de fases e ao tamanho de grão. Nesta região, praticamente toda austenita que existia originalmente foi transformada durante o aquecimento em ferrita, com exceção de
pequenas partículas de austenita. Esta dissolução da austenita permitiu a formação de grandes grãos de ferrita. Durante o resfriamento, a austenita nucleia nos contornos de grão da ferrita de forma alotrimórfica e algumas precipitações de austenita intragranular tendem a ocorrer nas regiões de baixo cromo, onde a austenita originalmente existia. 5) Faça um resumo sobre galvanização à fogo ou zincagem a fogo e como é realizado a folha de flandres? R. Galvanização à quente ou à fogo é o processo de aplicação de revestimento de zinco a componentes de aço ou ferro fundido, através da imersão do componente em um banho de zinco fundido. O processo de zincagem a fogo, também chamado de galvanização a fogo, é um processo de revestimento realizado por meio da aplicação de zinco sobre uma superfície de ferro ou aço, agregando um alto poder de resistência a corrosões e evitando a perda de ferro ou oxidação, por conta disso. Nesse processo de zincagem a fogo, a camada de zinco aplicada na superfície de destino se funde na composição do material base, transmitindo todas as suas propriedades para a superfície e assim, aumentado sua resistência a temperaturas quentes elevadas, evitando a oxidação por meio disso. A folha de flandres ou simplesmente flandre é um material laminado estanhado composto por ferro e aço de baixo teor de carbono revestido com estanho
