Noções básicas sobre normalização por recozimento

O recozimento de normalização é usado principalmente para obter uma estrutura perlitico-ferrítica refinada e uniforme no aço, bem como propriedades mecânicas previsíveis. O conceito de normalização implica tanto alívio de tensão quanto transformação estrutural. Ao contrário do alívio de tensão, a normalização introduz mudanças estruturais; e ao contrário do amolecimento ou esferoidização, não resulta na estrutura mais macia possível para um determinado aço. Frequentemente, o aço normalizado passa por um tratamento térmico ou usinagem adicional. Os produtos de aço que são normalizados ou moldados (por exemplo, laminados) em condições de normalização são marcados com o símbolo adicional +N (ou +TN), enquanto aqueles que são normalizados e temperados são marcados com +NT (ou +TNT).

Objetivo da normalização do aço

A deformação ou distribuição inadequada da temperatura durante os processos térmicos pode levar a uma estrutura de aço não uniforme com grãos e carbonetos grandes, o que pode causar distorções no processamento posterior. A normalização garante a recristalização completa, alivia as tensões internas e elimina alterações estruturais desfavoráveis, garantindo assim que as propriedades necessárias sejam alcançadas.

A normalização é usada para temperar aço, nitretar aço e aço para caldeiras como uma etapa preparatória antes do endurecimento para reduzir tensões e distorções de têmpera. Os aços de carburação são normalizados antes da carburação para reduzir a deformação. É também um dos tratamentos mais comumente aplicados para aços carbono e estruturais, às vezes usado como tratamento final — certos aços estruturais podem ser entregues na condição +N ou +NT. Barras, peças forjadas e componentes maiores são normalmente normalizados.

A normalização após a laminação a quente é aplicada a algumas chapas, como chapas de aço elétrico.

No aço para rolamentos, a normalização corrige defeitos microestruturais, como redes de carboneto ou bandas, grãos grossos e variação excessiva no tamanho do carboneto. Essas falhas surgem devido à temperatura final inadequada do trabalho plástico, resfriamento muito lento ou erros de esferoidização, resultando em uma estrutura esferoidizada excessivamente grossa e não uniforme. Produtos de aço para rolamentos trabalhados adequadamente não são normalizados. A normalização é realizada a 900–920 °C, de preferência em atmosfera protetora. Alguns defeitos não podem ser corrigidos pela normalização e requerem homogeneização.

Os aços inoxidáveis, resistentes a ácidos e de corte livre raramente são normalizados.

Normalização e uma rota típica de processamento de aço

1. O aço está em uma condição amolecida, com uma estrutura esferoidizada - carbonetos dispersos em uma matriz de ferrite.
2. Após o trabalho plástico (especialmente o trabalho a quente), o aço pode apresentar uma estrutura não uniforme com grãos grandes e carbonetos dispersos. Podem estar presentes tensões internas e a estrutura requer homogeneização.
3. O aço é submetido a normalização. A estrutura resultante é de grão fino e perlita ou ferrite uniforme.
4. O produto normalizado pode então ser endurecido, melhorado termicamente, cementado ou colocado em serviço.

Recozimento de normalização - Temperatura

Aço carbono — A normalização do aço carbono envolve o aquecimento do aço a uma temperatura 30–50 °C acima de A_C3 (para aço hipoeutetóide e aço fundido) ou 50 °C acima de A_CM (para aço hipereutetóide), imersão até que se obtenha austenite uniforme e, em seguida, arrefecimento em ar parado. Alguns aços hipereutetóides propensos ao crescimento de grãos são normalizados em A_CM ou ligeiramente abaixo.

Aços-liga – São normalizados de acordo com as especificações do fabricante e normas relevantes, com base na sua composição química. Exemplos incluem:

• Aço de cementação 1.5918 / 17CrNi6-6: normalizado a 850–890 °C antes da cementação para reduzir a deformação.
• Aço tratado termicamente 35HGS / 35HGSA: normalizado a 860–880 °C antes do endurecimento para reduzir as tensões de têmpera e a distorção.
• Aço tratado termicamente 50CrMo4 / 1.7228: normalizado a 840–880 °C antes do endurecimento.
• Aço de nitretação 41CrAlMo7 / 1.8509: normalizado a 900–940 °C antes do endurecimento.
• Aço estrutural 34CrMo4 / 1.7220: normalizado a 850–880 °C antes do endurecimento.
• Aço para caldeiras 21CrMoV5-7 / 1.7709: normalizado a 950–980 °C antes do endurecimento.
• Aço para caldeiras 13CrMo4-5 / 1.7335: normalizado a 910–940 °C antes do endurecimento.

• Aço resistente ao calor X11CrMo5 / 12CrMo19-5: normalizado a 930–980 °C antes do endurecimento.

Laminação normalizante

A laminação normalizante é uma laminação a quente em que a fase final de laminação ocorre dentro da faixa de temperatura de austenitização, seguida de arrefecimento ao ar. Esse processo molda o produto e remove as tensões internas em um único ciclo.

Normalização e esferoidização combinadas

Em algumas instalações, a normalização é realizada em um único ciclo, juntamente com o recozimento esferoidizante em fornos contínuos para peças forjadas de grande seção transversal. O refinamento da perlita obtido através da normalização acelera o processo de esferoidização.

Transformações estruturais

Durante a normalização, o aço transforma-se em austenita com grãos inicialmente finos, que ao arrefecer se transformam numa estrutura perlítica-ferrítica. A estrutura inicial antes da normalização é geralmente irrelevante.

Regeneração do aço

O recozimento de normalização pode corrigir certos defeitos que normalmente resultam do endurecimento.

O aço superaquecido (aquecido a uma temperatura muito alta, causando crescimento excessivo dos grãos) pode ser regenerado por normalização. No entanto, o aço queimado (com oxidação nas fronteiras dos grãos) não pode ser reparado dessa forma.

O aço distorcido ou deformado devido ao endurecimento inadequado pode ser reparado da seguinte forma: normalize o aço, arrefeça-o ao ar, endireite-o e, em seguida, endureça-o novamente.

Recozimento total

O recozimento total pode ser considerado uma variante da normalização. Ele difere apenas na fase de arrefecimento, que é significativamente mais lenta e ocorre no forno ou em cinzas. O recozimento total produz uma estrutura mais próxima do equilíbrio - ferrite com perlita, perlita pura ou perlita com cementite. É usado principalmente para ligas de aço.