Recozimento suave: princípios, métodos e aplicações

O recozimento suave (também chamado de amolecimento, esferoidização, recozimento esferoidizante ou recozimento para produzir cementite globular) permite que o aço atinja a dureza mínima possível para um determinado grau. Por exemplo, o aço eutectóide pode ser tão macio quanto HB 160 kg/mm². Os produtos de aço fornecidos na condição de recozimento suave são marcados com +A, +AT ou +AC (quando esferoidizados).

Transformações estruturais e cementite globular

Os aços com maior teor de carbono são geralmente duros, o que dificulta a usinagem. Essa dureza se deve às formas laminares e agulhiformes da cementite (ou outros carbonetos), que fortalecem a estrutura. O recozimento esferoidizante faz com que a cementite assuma a forma de pequenas partículas esféricas distribuídas uniformemente na matriz. Isso é chamado de cementite globular ou perlita granular. O termo “esferoidal” pode ser mais preciso, pois elimina as ambiguidades dos termos mencionados e explica melhor a formação da estrutura. Nos aços carbono, essas esferas são carbonetos de ferro (cementita), enquanto nos aços ligados, outros carbonetos complexos estão presentes. A cementita globular representa a estrutura mais macia possível para um tipo de aço.

Uma condição crucial para a formação da cementite globular é a presença de resíduos finos e não dissolvidos de cementite durante o aquecimento ao estado austenítico, que então atuam como locais de nucleação durante o arrefecimento. Se o aço estiver totalmente dissolvido na solução sólida, uma estrutura perlitica cristalizará após o arrefecimento.

A cementite globular é classificada em vários tipos usando micrografias de referência, simplificadas abaixo para aço para rolamentos 1.3505:

• Cementita globular muito fina com resíduos de perlita: HB = 229 kG/mm²
• Cementite globular fina: HB = 207–197 kG/mm²
• Cementite globular média: HB = 187 kG/mm²
• Cementite globular grossa: HB = 179 kG/mm²
• Cementite globular grossa e não uniforme com resíduos de perlita lamelar grossa: HB = 179–170 kG/mm²

Recozimento logo abaixo de A_C1start

Envolve uma manutenção prolongada logo abaixo da temperatura de transformação A_C1, seguida de arrefecimento a qualquer velocidade. Como A_C1start não é excedido, a velocidade de arrefecimento não afeta a estrutura e tem um efeito mínimo na dureza. Este método não é económico devido ao longo tempo de imersão e não reduz as redes de carboneto.

Recozimento na faixa A_C1

Imersão mais curta dentro da faixa A_C1start a A_C1end. O arrefecimento até 600 °C deve ser lento, depois disso, qualquer taxa de arrefecimento é permitida. Este método é mais simples e ligeiramente mais rápido, e evita o sobreaquecimento das camadas superficiais.

Recozimento logo acima de AC1endImersão curta acima de AC1end (temperatura mais alta para maior teor de carbono), seguida de arrefecimento lento até logo abaixo de Ar1 e, em seguida, qualquer taxa de arrefecimento. Este é o método mais utilizado e facilmente escalável.Recozimento isotérmico suaveEnvolve o aquecimento acima de AC1fim e a transferência para uma temperatura de transformação isotérmica. O aço é mantido nessa temperatura até que a transformação seja concluída. O arrefecimento até 600 °C deve ser lento; depois, qualquer taxa é aceitável. Este é o método de recozimento suave mais curto. Também permite atingir uma dureza muito elevada após o arrefecimento rápido, mas requer equipamento especializado.Recozimento cíclicoVários ciclos de aquecimento até 20 °C acima de AC1 e arrefecimento até um pouco abaixo de Ar1, seguidos de um arrefecimento muito lento até 600 °C, após o qual o arrefecimento pode ser feito livremente. Esta é a maneira mais fácil de conseguir esferoidização total em aço hipoeutectóide. No entanto, não reduz as redes de carboneto, leva muito tempo, pode causar descarbonização e é difícil de controlar em grandes lotes. Às vezes, é usado para corrigir defeitos estruturais causados por superaquecimento.

A forma da cementita no aço recozido determina a sua dureza e, portanto, a sua usinabilidade em processos de deformação plástica e de cavacos. Também afeta a cinética de austenitização durante o endurecimento, o tamanho do grão e a composição química. A composição da austenita influencia a temperabilidade do aço e as propriedades da martensita — a microestrutura crucial de rolamentos e ferramentas.

Objetivo do recozimento suave

O recozimento suave é usado principalmente em metalurgia para reduzir a dureza de uma peça antes de processamento adicional. Um exemplo é o recozimento de hastes antes da trefilagem a frio. A maioria dos aços para ferramentas também é fornecida em uma condição amolecida para melhorar a usinabilidade e reduzir a tensão e a deformação durante o endurecimento.

Recozimento suave vs. recozimento esferoidizante

Esses termos são frequentemente usados de forma intercambiável, mas podem haver diferenças. Nem todo procedimento de amolecimento resulta numa microestrutura esferoidal pura.

Assim, o termo “recozimento esferoidizante” indica mais claramente que a estrutura alvo é a cementita globular.

Portanto, todo recozimento esferoidizante é um tipo de recozimento suave, mas nem todo recozimento suave é esferoidizante. Para a maioria dos aços, a diferença é mínima.

Novamente, +A ou +AT significa condição amolecida, enquanto +AC significa especificamente condição esferoidizada.

Métodos de recozimento suave

Existem vários métodos de recozimento suave:

Recozimento esferoidizante de aços carbono e aços para ferramentas de construção

Os produtos de aço para ferramentas são geralmente fornecidos na condição amolecida. As peças semiacabadas de ferramentas de alta velocidade após forjamento, soldagem, fundição ou uso requerem esferoidização antes de usinagem adicional ou alívio de tensão antes do endurecimento. Também necessário para ferramentas previamente endurecidas e que precisam de reendurecimento — isso evita superfícies de fratura “manchadas” após o têmpera.

• Aços ledeburíticos: Recozidos logo acima de A_C1.
• Aços quase eutectóides e hipereutectóides (por exemplo, U11A): Normalmente recozido logo acima de A_C1 ou (raramente) usando transformação isotérmica.
• Aços hipoeutectóides: Recozidos logo abaixo ou dentro da faixa A_C1 - produzem estrutura mista esferoidal/perlitica, recomendada para alguns aços para ferramentas. A dureza aumenta com o teor de perlita. A esferoidização total é melhor alcançada por recozimento oscilante, embora raramente usado na prática.

Recozimento esferoidizante de ligas e aços para ferramentas de alta velocidade

O recozimento suave de ligas e aços para ferramentas de alta velocidade é parecido com o dos aços para ferramentas de carbono.

Aços de alta velocidade: Recozidos logo acima de A_C1, ou seja, ~800–840 °C para aços de tungsténio/cobalto, ~780–790 °C para graus de tungsténio mais baixos. Também esferoidizado por transformação isotérmica: aquecido a 800–840 °C, equalizado e, em seguida, arrefecido até à temperatura de transformação (normalmente 700–740 °C), mantido até que a austenita se transforme em ferrite e carbonetos. O tempo e a temperatura são determinados a partir de diagramas de transformação de arrefecimento contínuo.

Não é recomendável recozer aço rápido abaixo de HB 240 kG/mm², pois isso piora o acabamento da superfície durante a usinagem. Para o acabamento, as ferramentas às vezes são endurecidas a HB 350–390 kG/mm² por aquecimento a 880 °C por 15 minutos e têmpera em óleo. Essas ferramentas podem então ser acabadas e endurecidas sem mais retificação.

Recozimento suave de aços para rolamentos

A microestrutura ideal pós-recozimento para aços para rolamentos é a cementita globular fina. A cementita globular média e grossa também é aceitável. A cementita com resíduos de perlita é permitida em pequenas quantidades por algumas normas, mas proibida por outras devido à degradação do acabamento da superfície.

O recozimento esferoidizante de aços para rolamentos é mais comumente feito aquecendo-se um pouco acima de A_C1end e, em seguida, aplicando-se transformação isotérmica. Embora mais caro e exigindo fornos de operação contínua, esse método produz uma estrutura altamente uniforme e finamente dispersa com dureza próxima ao limite superior da faixa exigida. Os rolamentos endurecidos a partir dessa estrutura apresentam maior dureza e resistência ao temperamento.