Revista Industrial Heating Jul-Set/ 2020

BRASIL

Abr a Jun 2019 The International Journal Of Thermal Processing

Jul a Set 2020

Sistemas de Remoção de Lubrificantes na Sinterização ÍNDICE

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26 Revenimento de Aços PM de Baixa Liga Tratados Termicamente (Parte 2) 30 Confiabilidade e Eficiência do Processo de TT 34 Como Selecionar o Melhor Recirculador para o seu Processo 42 Modelamento de TT para Refinamento de Microestruturas Bainíticas Combustol Vende Forno a Vácuo da Seco Warwick para a Supertrat A maior e mais conceituada revista da indústria térmica • www.sfeditora.com.br

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38 34 CONTEÚDO

42 JUL A SET 2020 - NÚMERO 48

ARTIGOS 26

Tratamento Térmico

A Influência de Parâmetros de Revenimento na Microestrutura e Propriedades Mecânicas de Aços PM de Baixa Liga Tratados Termicamente (Parte 2) Amber Tims, Roland Warzel III and Bo Hu – North American Höganäs; Hollsopple, Pa. Bob Aleksivich – Vision Quality Components, Inc.; Clearfield, Pa., EUA

Revenimento é uma técnica de tratamento térmico usada para melhorar a resistência, ductilidade e resistência dos aços carbono temperados.

Para recapitular um pouco do que vimos na edição passada, estabelecemos os conceitos básicos e começamos a revisar o procedimento experimental e os resultados.

30

Gases Industriais & Combustão

Como Maximizar a Confiabilidade e a Eficiência do Processo no Tratamento Térmico Chris Ebeling – U.S. Bulk at Messer; Bridgewater, N.J., EUA

A confiabilidade do processo é essencial para a produção de peças metálicas com tratamento térmico de alta qualidade. A confiabilidade pode ser melhorada por meio da vigilância e as respostas eficazes para a solução de problemas podem estender a vida útil para dar aos tratadores térmicos mais oportunidades de responder às demandas do mercado.

34

Tratamento Térmico

Como Selecionar o Melhor Recirculador para o seu Processo Eric S. Boltz and Aaron Saldanha – Howden Americas; Fairfield, Ohio, EUA

Os recirculadores são parte integrante do tratamento térmico com atmosfera, mas quais são os melhores projetos de recirculadores para um determinado processo?

38

Sinterização & Teste de Materiais

Sistemas de Remoção de Lubrificantes na Sinterização: Revisão e Tecnologia mais Recente Stephen L. Feldbauer – Abbott Furnace Company; St. Marys, Pa., EUA

Quer um produto sinterizado seja produzido por meio de fabricação de aditivos binder-jet, moldagem por injeção de metal ou prensa e sinterização convencionais, a necessidade de remoção de lubrificante continua a ser um dos problemas mais comuns na sinterização.

42

Tratamento Térmico

Modelamento e Aplicação de um Novo Tratamento Térmico para Refinamento de Microestruturas Bainíticas em um Aço de Baixo Carbono Resfriado Continuamente Pedro José de Castro, Thiago Marques Ivaniskia, Antonio Carlos de Figueiredo Silveira, Cristiano José Turra, Alexandre da Silva Rocha, Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM), Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, Brasil

A crescente demanda em vista da eficiência energética no setor industrial exige que este setor apresente inovações tecnológicas e científicas continuamente.

4 JUL A SET 2020

Industrial Heating

BRASIL

EQUIPE DE EDIÇÃO BRASILEIRA SF Editora é uma marca da Aprenda Eventos Técnicos Eireli (19) 3288-0437 - ISSN 2178-0110 Rua Ipauçu, 178 - Vila Marieta, Campinas (SP) www.sfeditora.com.br Udo Fiorini Publisher, udo@sfeditora.com.br • (19) 99205-5789 Gabrielly Guimel Redação - Diagramação, gabrielly@sfeditora.com.br • (19) 3288-0437 André Júnior Vendas, andre@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437 Iago Emerick Publicidade & Propaganda, pedro@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437

23 DEPARTAMENTOS 06 Índice de Anunciantes 23 Novidades

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As opiniões expressadas em artigos, colunas ou pelos entrevistados são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente a opinião dos editores.

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CONTEÚDO

JUL A SET 2020 - NÚMERO 48

COLUNAS 08 Editorial EUA

Improvise, Adapte e Supere

Mudança. É algo que todos nós enfrentamos hoje em dia.

De COVID-19 a distúrbios civis, estamos enfrentando novos desafios comerciais e pessoais que também podem fornecer oportunidades, dependendo de como você os encara.

10 Editorial Brasil

Nossa História – Continuidade

No editorial publicado nesta edição sob o título Improvise, Adapte e Supere, Erik Klingerman, Publisher da revista nos EUA, comenta que na BNP, dona do título Industrial Heating Magazine descobriu que os leitores visualizam apenas uma média de 25 páginas de cada edição de revista digital.

12 Siderurgia

Aço, o Pobre Menino Rico Já vão longe os tempos em que a siderurgia era um componente vital na estratégia das grandes potências – afinal, era com aço que eram feitos os grandes encouraçados e porta-aviões, além dos veículos da infantaria mecanizada e outros artefatos de guerra. Além disso, o aço era virtualmente hegemônico na fabricação de inúmeros artigos de consumo..

14

Simulação Computacional Projeto

Otimizado - Baseado na Simulação do Tratamento Térmico A tecnologia de fabricação de uma peça por

tratamento térmico pode ser otimizada modificando-se o design da peça ou o seu processo. Essa otimização pode acontecer ainda durante a fase de concepção do produto ou como uma melhoria de uma tecnologia já existente.

18 Pesquisa e Desenvolvimento

IP&D-I: O Incrível Momento dos Fomentos Públicos Caros

leitores, gostaria de debater um assunto que permeia em nossa sociedade, neste momento de incertezas provenientes da pandemia. Relacionado com os investimentos e oportunidades na área de pesquisas e desenvolvimento, já de início posiciono vocês para um momento excepcional, mesmo com todas estas “intempéries” presentes localmente. Difícil é imaginar como as empresas podem se beneficiar neste momento crítico, mas em paralelo a tudo isto, existem muitas formas de avançar em PDI.

16 Combustão

Sistema de Combustão a Gás

Define-se como sistemas de combustão o conjunto de equipamentos constituído basicamente pelos queimadores, ventiladores e cavaletes (ou rampas) e painéis de comando, controle e segurança. Os sistemas de combustão devem estar em conformidade com a Norma Brasileira da ABNT NBR 12313:2000, intitulada “Sistemas de combustão – Controle e segurança para utilização de gases combustíveis em processos de baixa e alta temperatura”.

20 Doutor em Tratamento Térmico

Carbonitretação de Parafusos A carbonitretação de parafusos é de importância crítica para sua funcionalidade e um dos tratamentos térmicos de endurecimento mais comuns. Estudar como o processo funciona nesta aplicação ajudará a esclarecer todos os processos de carbonitretação. Vamos aprender mais. A carbonitretação a gás é uma forma modificada do processo de cementação e não uma forma de nitretação.

Industrial Heating

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EDITORIAL EUA

Improvise, Adapte e Supere

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ERIK KLINGERMAN Group Publisher Thermal Processing Group +1 440-292-7580 klingermane@bnpmedia.com

8 ABR A JUN 2020

udança. É algo que todos nós enfrentamos hoje em dia.

De COVID-19 a distúrbios civis, estamos enfrentando novos desafios comerciais e pessoais que também podem fornecer oportunidades, dependendo de como você os encara.

Se você for como eu, olho para o copo meio cheio e sempre procuro uma oportunidade. Adaptar-se às mudanças e como você fará isso determinará como você prosperará nos dias que virão. As empresas que podem girar e se adaptar às mudanças têm mais sucesso no longo prazo - a história provou isso.

Como muitos de vocês sabem, a Industrial Heating Magazine está mudando para um formato de revista digital. Nossa transformação digital garantiu nosso futuro.

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Tenha certeza de que continuaremos a fornecer conteúdo valioso que ajudará nossos leitores a se tornarem mais conhecedores das últimas tendências e tecnologias. Para citar um de nossos anunciantes: “Isso não é apenas mudança - é progresso!”

Pense nisso - todo mundo está online.

Quer seja o seu telefone ou PC, temos acesso 24 horas por dia, 7 dias por semana ao conteúdo online. Além disso, a pegada digital de uma empresa é mais importante do que nunca em uma economia global. Por exemplo, o gasto com anúncios do Google em 2009 foi de US$ 22 bilhões. Em 2019, os gastos com publicidade do Google foram de US$ 134 bilhões! (*) Inscrever-se no conteúdo que deseja receber será mais importante do que nunca, à medida que avançamos e mais empresas se

EDITORIAL EUA adaptam a essa mudança. Há muito por aí, mas você pode continuar a contar com a Industrial Heating Magazine - uma fonte confiável por quase 90 anos - para fornecer conteúdo de qualidade que pode ajudar você e sua empresa. À medida que todos continuam a construir sua presença online, veremos novas leis que regem as comunicações online. Você pode confiar que estamos na linha de frente dessas mudanças. Nossos canais digitais cumprirão e fornecerão às empresas uma maneira livre de riscos de comercializar seus produtos e serviços para nosso público qualificado. Você sabia que limpamos nossos bancos de dados a cada 90 dias? Isso exige tempo e recursos, mas fazemos isso para garantir que nossos leitores estejam ativos e interessados em nosso conteúdo.

Sempre estivemos no negócio de desenvolvimento de público, fornecendo ótimo conteúdo e recursos, gratuitamente, para nossos leitores que os ajudam com problemas ou os educam sobre as tecnologias mais recentes.

Além disso, estaremos continuamente ajustando nossos produtos para fornecer uma experiência excepcional ao leitor e métricas em tempo real para nossos parceiros.

A partir de outubro, a Industrial Heating americana será enviada digitalmente duas vezes por mês em

revistas menores do que a versão impressa original.

Cada uma conterá um conteúdo novo e exclusivo. Na BNP, descobrimos que, em todas as empresas, os leitores visualizam uma média de 25 páginas de cada edição de revista digital. Ao dividir nosso conteúdo em duas edições mais fáceis de digerir, isso ajudará nossos leitores a ver ainda mais conteúdo.

Em 2020, a IH também adicionou uma nova plataforma de aprendizagem online, o Thermal Processing Group Continuing Education Center. Isso é GRATUITO para nossos assinantes. Você pode ganhar créditos CE diretamente do seu computador sem nenhum custo. Se você ainda não viu ou não se inscreveu, encorajo-o a fazêlo. Visite Thermalcenter.bnpmedia.com para conferir.

Obrigado aos nossos leitores e parceiros de publicidade por seu apoio contínuo. Esperamos continuar trabalhando com você para se adaptar às mudanças do mercado e aos desafios que você enfrenta.

Boa leitura!

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EDITORIAL BRASIL

Nossa História – Continuidade

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UDO FIORINI Editor 19 99205-5789 udo@sfeditora.com.br

10 JUL A SET 2020

a edição passada, com o mesmo início de título, eu comentei um pouco sobre a trajetória do Grupo Aprenda e a rasteira que foi, e está sendo, a pandemia do Corona vírus. Agora, como se fosse continuação, comento sobre o desafio que é publicar revistas técnicas e também realizar eventos técnicos, no meio dessa crise do Covid-19. E as soluções que surgem para dar continuidade à atividade de difusão técnica no campo da metalurgia.

No editorial publicado nesta edição sob o título Improvise, Adapte e Supere, Erik Klingerman, Publisher da revista nos EUA, comenta que na BNP, dona do título Industrial Heating Magazine descobriu que os leitores visualizam apenas uma média de 25 páginas de cada edição de revista digital. Com a partir de outubro próximo a empresa passará a editar apenas revistas digitais, abandonando o formato impresso, tomaram a decisão de publicar edições menores.

Assim, a partir de outubro, a Industrial Heating americana será enviada digitalmente duas vezes por mês em revistas menores do que a versão impressa original. Cada uma conterá um conteúdo novo e exclusivo. Ao dividir o conteúdo em duas edições mais fáceis de digerir, isso ajudará aos leitores a ver ainda mais conteúdo.

Aqui no Brasil ainda estamos por decidir como seguiremos com todas as nossas revistas, que este ano foram todas publicadas em formato digital. Mas confesso que a ideia de dividirmos as edições em duas, publicadas com maior frequência, agrada em muito. Não posso deixar de comentar que essa novidade talvez seja um dos poucos resultados positivos da pandemia em nossa atividade. Nessa edição além das já tradicionais colaborações técnicas de nossos colunistas apresentamos também 5 artigos: Sistemas de Remoção de Lubrificantes na Sinterização: Revisão e Tecnologia mais Recente, de Stephen L. Feldbauer, diretor de P&D da Abbott Furnace Company. O autor

Industrial Heating

discorre sobre a solução encontrada pela Abbott para a remoção do lubrificante adicionado ao pó durante o processo de compactação e sinterização de peças metálicas. Solução tecnológica que a empresa batizou de Vulcan. Como Selecionar o Melhor Recirculador para o seu Processo, de Eric S. Boltz, engenheiro de aplicação da Howden Americas. O artigo apresenta os diferentes tipos de Hélices de recirculadores, comparando vantagens e desvantagens na utilização em fornos de tratamento térmico.

A Influência de Parâmetros de Revenimento na Microestrutura e Propriedades Mecânicas de Aços PM de Baixa Liga Tratados Termicamente (Parte 2), de Amber Tims, Roland Warzel III e Bo Hu da North American Höganäs; e Bob Aleksivich, da Vision Quality Components. Nesta segunda parte do artigo, os autores apresentam o resultado do trabalho de pesquisa comparativo entre os materiais pré-ligados e pré-difundidos na Metalurgia do Pó.

Como Maximizar a Confiabilidade e a Eficiência do Processo no Tratamento Térmico, de Chris Ebeling, vice-presidente executivo de Vendas e Marketing US Bulk na Messer. Neste artigo o autor apresenta os pontos positivos na utilização de injeção de gás de alta velocidade para formação da atmosfera.

Modelamento e Aplicação de um Novo Tratamento Térmico para Refinamento de Microestruturas Bainíticas em um Aço de Baixo Carbono Resfriado continuamente, de Pedro José de Castro, Thiago Marques Ivaniski, Antonio Carlos de Figueiredo Silveira, Cristiano José Turra e Alexandre da Silva Rocha, do Laboratório de transformação mecânica (LdTM), da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Neste interessante trabalho os autores discorrem sobre a aplicação e modelamento por simulação computacional de uma nova rota térmica em aços bainíticos de baixo teor de carbono resfriados ao ar. . Boa leitura!

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SIDERURGIA

Aço, o Pobre Menino Rico

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ANTONIO AUGUSTO GORNI agorni@iron.com.br www.gorni.eng.br Engenheiro de Materiais pela Universidade Federal de São Carlos (1981); Mestre em Engenharia Metalúrgica pela Escola Politécnica da USP (1990); Doutor em Engenharia Mecânica pela Universidade Estadual de Campinas (2001); Especialista em Laminação a Quente. Autor de mais de 200 trabalhos técnicos nas áreas de laminação a quente, desenvolvimento de produtos planos de aço, simulação matemática, tratamento térmico e aciaria.

12 JUL A SET 2020

á vão longe os tempos em que a siderurgia era um componente vital na estratégia das grandes potências – afinal, era com aço que eram feitos os grandes encouraçados e porta-aviões, além dos veículos da infantaria mecanizada e outros artefatos de guerra. Além disso, o aço era virtualmente hegemônico na fabricação de inúmeros artigos de consumo durável, como automóveis, e mesmo nas embalagens.

Mas o mundo dá voltas e, progressivamente, novos desenvolvimentos solaparam a onipresença do aço. Os avanços da balística, associados aos da eletrônica e informática, já fizeram com que um almirante americano declarasse ao Congresso daquele país que um portentoso porta-aviões nuclear não duraria mais do que três dias num ambiente de guerra total. Novos materiais, mais leves e com desempenho comparável, conquistaram antigas posições do aço na área de consumo, inclusive durável. Ainda assim, o aço continua sendo um material extraordinário e é virtualmente insubstituível numa miríade de aplicações, em função de seu desempenho cada vez melhor, preço módico e ampla disponibilidade, aspectos que também foram muito melhorados nas últimas décadas.

Surge então uma questão intrigante: por que ficou tão difícil obter um bom retorno financeiro através da fabricação do material mais útil conhecido pelo homem? Afinal, em qualquer país do mundo, já faz meio século que a lucratividade da atividade siderúrgica vem se mantendo muito baixa, o que naturalmente afasta os investidores.

Uma das primeiras soluções para esse problema foi a estatização da siderurgia, particularmente naqueles tempos em que esse setor era considerado estratégico para a segurança nacional. Mas, décadas depois,

Industrial Heating

elas retornaram à iniciativa privada, já que haviam se tornado um peso insuportável para os orçamentos nacionais e o segmento não mais era considerado tão estratégico assim. Em alguns países, como é o caso do Reino Unido, essa decisão está até mesmo ameaçando erradicar a siderurgia do país.

Uma das razões para a baixa lucratividade é o fato de que países em desenvolvimento precisaram desenvolver sua própria siderurgia para dispor de oferta farta e barata de aço para implantar a sua infraestrutura, além da produção de bens industriais e de consumo durável. Contudo, uma vez que sua infraestrutura estava implantada, algo que leva em torno de 10 a 20 anos, seu mercado interno não mais absorve toda a produção local, sendo necessário que a sobra seja exportada para manter o nível de ocupação e, consequentemente, a competitividade de suas usinas. Muitos países desenvolveram seu próprio parque siderúrgico após a Segunda Guerra Mundial, justamente para garantir seu acesso a aço barato, mas que agora está sobrando e inundando o mercado mundial, obviamente a preços aviltados, já que a lei da oferta e da procura é inexorável. Para agravar (e muito) a situação, a China, que já era grande produtora de aço, expandiu absurdamente sua capacidade siderúrgica nas últimas décadas e também acabou por se tornar exportadora desse material.

Infelizmente, sob este aspecto, o Brasil é uma exceção tristemente notável: enquanto nosso consumo per capita de aço caiu nos últimos quarenta anos, o da China subiu vertiginosamente e hoje é muito superior ao nosso. Entre 1980 e 2016 o consumo per capita de aço no Brasil caiu de 100,6 para 88,4 kg/habitante (-12%), ao passo que o da China subiu de 34,1 para 492,7 kg/

SIDERURGIA habitante (1345%)! A situação de outros países recémdesenvolvidos, como a Coréia do Sul, é semelhante.

Daí a ocorrência de algumas estarrecedoras “proezas” nacionais, como o sucateamento da metalurgia primária de uma de nossas maiores siderúrgicas integradas, algo até esperado em países plenamente desenvolvidos, onde a prestação de serviços assumiu maior importância na economia, mas inconcebível num país onde ainda há toda uma infraestrutura a ser implantada para proporcionar qualidade de vida à maior parte de sua população e garantir competitividade ao país.

A reação natural (e mais fácil) a essa superprodução mundial tem sido o protecionismo, ou seja, a restrição de importações, pela implantação de cotas ou de sobretaxas.

Os Estados Unidos são o exemplo mais famoso dessa tendência, caso em que as razões econômicas se aliaram às políticas – afinal, é uma forma de prejudicar a China, seu antagonista da hora na nova Guerra Fria 2.0. Mas o protecionismo não é uma situação ideal. Em primeiro lugar, ao favorecer as siderúrgicas locais, as empresas que processam produtos siderúrgicos tem seu acesso bloqueado a produtos mais baratos, e eventualmente,

até melhores, o que prejudica a sua competitividade.

Além disso, o protecionismo é um forte desestímulo ao desenvolvimento de inovações, já que um mercado cativo as torna desnecessárias.

Isso pode ser uma solução a curto prazo, mas convém ficar alerta para o que o futuro reserva à siderurgia. A questão da emissão de gases geradores de efeito estufa, como o dióxido de carbono, está ficando cada vez mais crítica, e constitui um ponto particularmente fraco da siderurgia: um alto-forno produz, em termos de massa, mais dióxido de carbono do que de gusa – e não é pouca coisa: 80% a mais! A solução para esse problema será o aumento da reciclagem, uso de redutores alternativos, captura de carbono ou simplesmente fazer menos aço – ou, provavelmente, todas elas. A recente inauguração de uma unidade piloto do processo Hybrit, da SSAB, que efetua redução de minério de ferro por hidrogênio, é uma das primeiras realidades que confirmam essa nova tendência.

Industrial Heating

JUL A SET 2020 13

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

Projeto Otimizado Baseado na Simulação do Tratamento Térmico

A

ALISSON DUARTE alisson@sixpro.pro Atua no setor de Engenharia da SIXPRO Virtual&Pratical Process. É também professor do Dep. de Eng. de Materiais da UFMG e do Dept. de Eng. Metalúrgica da PUC Minas. Possui Pós-Doutorado em Metalurgia da Transformação.

tecnologia de fabricação de uma peça por tratamento térmico pode ser otimizada modificando-se o design da peça ou o seu processo. Essa otimização pode acontecer ainda durante a fase de concepção do produto ou como uma melhoria de uma tecnologia já existente. Nesta edição eu trago um estudo de caso da DANTE Solutions para mostrar a importância de utilizarmos a simulação em nossos processos de tratamento térmico, aumentando assim a nossa competitividade.

Em geral, peças tratadas termicamente por têmpera podem sofrer distorções excessivas e não uniformes. Esse tipo de problema é normalmente identificado somente quando a produção já se iniciou, o que faz com que os custos de correção do problema neste estágio sejam muito altos. Exemplificando, suponha-se que seja definida uma solução de usinar a peça ao final do tratamento térmico, o que acarretaria retrabalho, aumento nos custos e redução na produtividade. Ainda que seja aceito todo esse aumento nos custos, a qualidade do produto é

comprometida, pois a usinagem irá remover as tensões compressivas, prejudicando a vida em fadiga.

Tomemos o caso mostrado na Fig. 1, no qual o tratamento térmico de uma engrenagem cônica foi realizado via simulação computacional.

O processo de tratamento térmico empregado foi: (i) cementação; (ii) transferência para o tanque de têmpera; (ii) têmpera em óleo; e (iv) resfriamento final até a temperatura ambiente.

Após a simulação desse processo, observouse uma distorção não uniforme do dente da engrenagem, com uma variação de 334 μm na ponta do dente.

Uma possibilidade de se reduzir a distorção da engrenagem seria modificar o design do produto de maneira a aumenta a sua rigidez. A modificação mostrada na Fig. 2 resultou em uma sensível redução na distorção da engrenagem após a simulação. Uma outra possibilidade seria modificar não o produto, mas o processo.

Consideremos agora uma modificação no processo de tratamento térmico, fazendo:

70 ANOS de BRASIL

Consulte-nos: +55 19 3090-2444 kanthal.brasil@kanthal.com

14 JUL A SET 2020

Industrial Heating

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL Deslocamento axial, mm 0.338 0,306 0.274 0.242 0.211 0.179 0.147 0.115 0.083 0.052 0.020 -0.012 (a) 0.044

LEIA ONLINE

117, 3 μm 377,7 μm

(b)

Fig. 1. (a) Design inicial de uma engrenagem cônica e a (b) sua variação dimensional no dente obtida após a simulação do tratamento térmico [DANTE Solutions] 70, 7 μm

Deslocamento axial, mm

(a)

0.119 0.018 0.097 0.086 114,7 μm 0.074 0.063 0.052 0.041 0.029 0.018 0.007 -0.004 -0.016

(b)

Fig. 2. (a) Otimização do design da peça resultando em uma (b) menor variação dimensional do dente obtida após a simulação do tratamento térmico [DANTE Solutions]

(i) pré-aquecimento por indução; (ii) austenitização por indução; e (iii) têmpera por spray utilizando uma solução de polímero. Antes de consideramos as distorções, é importante salientar que o perfil de dureza final na camada superficial foi o mesmo comparado com o processo original.

Com relação às distorções, foi possível observar uma redução drástica da variação geométrica, como pode ser visto na Fig. 3. Esse resultado reduz a necessidade de usinagem, preservando a resistência à fadiga do produto final.

Bate um papo com a gente. A simulação do processo pode melhorar o seu produto e assim podemos tornar a nossa indústria mais competitiva.

E CONFIRA ÀS PUBLICAÇÕES

A revista Industrial Heating é disponibilizada gratuitamente na área de PUBLICAÇÕES no site Portal Aquecimento Industrial, junto dos Artigos e Colunas mais relevantes sobre a indústria no Brasil e no mundo.

Deslocamento axial, mm 0.026

13,8 μm

0.019 0.012 0.005 -0.002

-40,1 μm

-0.009 -0.016 -0.024 -0.031 -0,038 -0.45 -0.052 -0.059

aquecimentoindustrial.com.br/publicacoes Fig. 3. Redução drástica na variação dimensional do dente obtida após a simulação do tratamento térmico otimizado, mantendo o design original da peça [DANTE Solutions] Industrial Heating

JUL A SET 2020 15

COMBUSTÃO

Sistema de Combustão a Gás

D

FERNANDO CÖRNER DA COSTA fcorner@uol.com.br Doutor em Energia pela USP, Mestre em Engenharia de Processos Químicos e Bioquímicos pela Mauá, Eng. de Segurança pela UERJ e Eng. Mecânico pela PUC-RJ, consultor sênior da ULTRAGAZ.

16 JUL A SET 2020

efine-se como sistemas de combustão o conjunto de equipamentos constituído basicamente pelos queimadores, ventiladores e cavaletes (ou rampas) e painéis de comando, controle e segurança.

Os sistemas de combustão devem estar em conformidade com a Norma Brasileira da ABNT NBR 12313:2000, intitulada “Sistemas de combustão – Controle e segurança para utilização de gases combustíveis em processos de baixa e alta temperatura”. Esta norma é aplicável para equipamentos térmicos instalados em estabelecimentos comerciais e industriais. E estabelece os requisitos mínimos de segurança para as condições de partida, operação e parada dos sistemas de combustão que utilizam os seguintes gases combustíveis: gás natural (GN), gás liquefeito de petróleo (GLP), misturas GLP-ar (conhecidas como gás natural sintético), gás manufaturado reformado e gás de refinaria. Por extensão de conceito, é recomendável que esta norma seja também aplicada a outros gases combustíveis como biogás, biometano, gás de coqueria e gás de alto forno, principalmente no que se refere aos aspectos de segurança.

Esta norma foi desenvolvida visando a aplicação de queimadores gás-ar. Não existe norma brasileira para sistemas de combustão com queimadores gás-oxigênio e gás-ar enriquecido com oxigênio, portanto é recomendável que sejam aplicadas normas e códigos internacionais. Porém nada impede que alguns conceitos e filosofia básica da norma ABNT NBR 12313 sejam aplicados quando cabíveis.

A norma NBR 12313 subdivide os processos térmicos em dois grupos, de acordo com as temperaturas nas superfícies internas da câmara de trabalho ou processo: • abaixo ou igual a 750°C (baixa

Industrial Heating

temperatura), situação onde não está garantida a ignição espontânea da mistura gás-ar sem fonte externa de ignição e, portanto, condições de segurança tornam-se mais importantes; • acima de 750°C (alta temperatura), onde a ignição está garantida.

Note-se que a temperatura mínima de autoignição das misturas gás-ar do GN está na faixa 630°-750°C e a do GLP de 410° a 580°C (JENKIN, 1962), dependendo da composição do gás e das condições de teste.

As condições gerais impostas pela norma em pauta referem-se: • ao suprimento de gás, como: tubulações, pressões, filtros, válvulas, reguladores de pressão e pressostatos de baixa e alta pressão; • ao suprimento de ar de combustão, incluindo ventiladores, sistemas de tiragem e seus periféricos; • ao suprimento de energia elétrica; • a equipamentos e informações auxiliares, como placas de identificação, visualização da chama, dispositivos para alívio de explosões e informações para o comissionamento.

E, em sequência, a norma estabelece as condições específicas do sistema, como: • requisitos para falha ser levada à condição segura; • condições para pré-purga; • ignição da chama de partida; • detecção de chama; • ignição da chama principal; • sistema de bloqueio de segurança; • válvulas de descarga automática; • controles da demanda térmica; • e relação gás – ar.

Os requisitos dos sistemas de bloqueio de segurança (para alta e baixa temperatura) são apresentados na Tabela 1 da norma, tanto para único como múltiplos queimadores. O grau de segurança exigido depende da faixa de temperaturas, sendo proporcional à potência

COMBUSTÃO liberada na câmara de combustão: maior o risco, maiores são as exigências de segurança.

E os capítulos finais da norma descrevem os requisitos para ensaios de estanqueidade das tubulações e das válvulas do sistema de combustão, para comissionamento e paralisação de forma a impossibilitar uma situação de risco.

Nos anexos, a norma apresenta o fluxograma típico para sistema de combustão de baixa temperatura com único queimador e respectivo diagrama de blocos típico com a sequência de partida; e o fluxograma para sistema de alta temperatura com múltiplos queimadores, também acompanhado pelo diagrama de blocos.

Cabe alertar, no caso de múltiplos queimadores alimentados por único ventilador do ar de combustão e cavalete de gás, a atenção para o dimensionamento dos coletores de distribuição de ar e gás de forma a proporcionarem a mesma pressão dinâmica para cada utilidade na alimentação de cada queimador. A inobservância deste aspecto dificultaria a regulagem dos queimadores, impedindo sua otimização sob os pontos de vista energético e/ou ambiental.

E, no final dos anexos, a norma apresenta métodos

de cálculo para orifícios de restrição, dos sistemas de comprovação de estanqueidade por desvio.

Concluindo, fica ressaltado que o projeto, a especificação e a montagem dos sistemas de combustão no Brasil devem estar em conformidade com a Norma da ABNT NBR 12313, a qual rege o assunto. A não conformidade normativa pode ser cláusula excludente da cobertura do seguro, além de outras implicações legais. Como filosofia, os requisitos apresentados pelas normas representam sempre as exigências mínimas, portanto não impedindo que procedimentos mais conservativos sejam adotados.

Referências ABNT NBR 12313:2000, Sistemas de combustão – controle e segurança para utilização de gases combustíveis em processos de baixa e alta temperatura, Rio de Janeiro, 2000.

JENKIN, D.B., The Properties of Liquefied Petroleum Gases, SHELL, London, 1962.

Industrial Heating

JUL A SET 2020 17

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

P&D-I: O Incrível Momento dos Fomentos Públicos

C

MARCO ANTONIO COLOSIO marcocolosio@gmail.com Diretor da Regional São Paulo da SAE BRASIL. Engenheiro Metalurgista e Doutor em Materiais pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares-USP, pós doutorado pela EESC-USP. Professor titular do curso de Engenharia de Materiais da Fundação Santo André e professor da pós graduação em Engenharia Automotiva do Instituto de Tecnologia Mauá. Colaborador e associado da SAE BRASIL com mais de 30 anos de experiência no setor automotivo nos campos de especificações de materiais, análise de falhas, P&D e inovações tecnológicas.

18 JUL A SET 2020

aros leitores, gostaria de debater um assunto que permeia em nossa sociedade, neste momento de incertezas provenientes da pandemia.

Relacionado com os investimentos e oportunidades na área de pesquisas e desenvolvimento, já de início posiciono vocês para um momento excepcional, mesmo com todas estas “intempéries” presentes localmente.

Difícil é imaginar como as empresas podem se beneficiar neste momento crítico, mas em paralelo a tudo isto, existem muitas formas de avançar em PDI. Para discutir este tema, precisamos olhar primeiro para as empresas de forma diferenciadas, entre as pequenas para as grandes. As grandes empresas do setor automotivo enfrentam dificuldades de fluxo de caixa e não têm recursos de investimento e privilegiam a sua saúde financeira, seguindo preferencialmente com as reduções de custo imediatas em suas operações e produtos, já as pequenas empresas, não muito diferentes, mas com uma única opção de sobrevivência, o investimento. Neste ponto, já se imagina um verdadeiro caos de estratégias no setor, mas isto não é fato, aparentemente os meios de fomentos brasileiros, felizmente, coincidem com o momento destas empresas, seja micro e até as grandes montadoras e é neste campo que dedico esta coluna.

Olhando para as gigantes do setor, conclui-se que o programa Brasileiro Rota 2030 [1] encaixou-se perfeitamente as atuais necessidades, onde a forma de participação das mesmas resume-se em contrapartidas econômicas, isto é, a ociosidade, relativa a postergação de projetos e a redução de atividades fabril deixaram-nas propícias para utilizarem horas, capacidade de testes internos,

Industrial Heating

disponibilidade de produtos como veículos e componentes e suporte técnico para os temas de PDI. Esta forma de atuação remete para as cinco PPPs (Programa de Projetos Prioritários) do Cap 3 do programa Rota 2030 e dentre estas PPPs (SENAI; EMBRAPI, FUNDEP linhas IV e V e FINEP) existe uma clara preferência para as duas PPPs da Fundep, que privilegiam a participação econômica das empresas e portanto, presencia-se uma enxurrada de propostas de estudos com as ICTs desde o ano passado. O modelo é simples, as ICTs dedicam-se a massa ativa para os estudos, utilizando alunos, professores e pesquisadores e contam com recursos financeiros provenientes de fomentos do programa e as montadoras assistem de perto, ofertando aquilo que elas têm de sobra neste momento, que referenciam os recursos econômicos. As empresa médias e ou os sistemistas também fazem parte destas ações acima, porém têm mais afinidade para atuar nas outras PPPs, onde a exigência de recursos financeiros coincidem com as suas estratégias internas de PDI e neste campo cito principalmente as PPPs do SENAI e EMBRAPI; vale aqui uma observação, os gastos normais em PDI que já faziam parte da natureza destas empresas como estratégia de sobrevivência neste mercado aproveitam-se destes editais no sentido de reduzir os custos de seus projetos correntes, através da participação nestas PPPs, claro que as montadoras, preferenciando uma atuação econômica, também estariam participando destes parceiros comerciais. No meio deste cenário, restam as pequenas empresas e startups e neste campo cito que existe espaço suficiente para atuar em todas PPPs, mas a FINEP [2] tem mostrado a que melhor atende a realidade deste segmento diante

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO estes recursos públicos”, um grande abraço e até a próxima de todas suas linhas de fomentos, que a partir da exigência de coluna da IH. contrapartidas financeiras, determina valores bem menores para este tipo de empresas e por outro lado, em alguns casos, exige a parceria delas com empresas maiores, que em Referências via de regra, arcarão com a maior parte das contrapartidas [1] COLOSIO, Marco A.; Revista Industrial Heating; A Complexidade dos financeiras; importante relatar que a FINEP além de atuar Revestimentos Protetivos em Aços Planos; JUL A SET 2019 23. dentro do Rota 2030 em um PPP, também disponibiliza [2] COLOSIO, Marco A.; Revista Industrial Heating; A complexidade outros recursos provenientes de editais do MCTI através de do uso de aços Inoxidáveis nos sistemas de exaustão automotivos; suas próprias estratégias de PDI. OUT A DEZ 2016 24.

Olhando para o cenário acima, fica muito difícil para os executivos das empresas entenderem aonde estão as oportunidades, sem antes se aprofundar em editais e participar da comunidade de fomento brasileiro, realmente é um mar repleto de regras e caminhos a seguir. Só para corroborar com esta complexidade, ainda cito oportunidades escondidas nestes editais, como por exemplo: a utilização destes recursos para aquisição de equipamentos e ativos, caracterizando uma forma elegante de equipar os laboratórios de Com geração ICTS e ou empresas a partir de compartilhamento própria de de estudos com a compra de equipamentos dentro hidrogênio de um mesmo budget; uma outra oportunidade é a Um eletrolisador geração de novos empregos, como a contratação de de Hidrogênio Nel vai “Gerente de Projeto” para atuar dentro do período ajudar a economizar dinheiro, otimizar operações de estudo, que tem a função nobre de garantir o e aumentar seu lucr. sucesso do projeto e ainda outras oportunidades, como as que direciono para treinamentos e • Tecnologias Alcalinas e Proton® PEM • Seguras, limpas e econômicas capacitações de empresas.

• Pureza e pressão consistentes Como percebido anteriormente, a visão relatada • Elimine a entrega e armazenamento de hidrogênio • Dimensionado para atender a qualquer aplicação é bem exclusiva e direta dentro de um meio em que poucos entendem o que está acontecendo e também percebe-se algumas fragilidades de editais e instituição criadoras, mas de qualquer forma, mesmo ocorrendo a falta de um alinhamento preliminar estratégico entre todos os caminhos de fomentos disponíveis no Brasil, incrivelmente todos se encaixaram dentro da magnitude de interesses do nosso País; diga-se de passagem, “temos mais sorte do que razão”, por fim e dentro deste tema, relato que a partir de uma predisposição de qualquer empresa para executar PDI e com Visite-nos on-line ou ligue hoje para uma consulta habilidades de seus especialistas dentro deste mar com um de nossos engenheiros de vendas! +1.203.949.8697 de ofertas são possíveis achar o melhor projeto www.nelhydrogen.com em um edital ideal com tremendas vantagens econômicas e tecnológicas e finalizo como o seguinte alerta, “se você não usa, outros irão usar

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JUL A SET 2020 19 4/16/20 3:04 PM

DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO

Carbonitretação de Parafusos

A

DANIEL H. HERRING +1 630-834-3017 dherring@heat-treat-doctor.com

carbonitretação de parafusos é de importância crítica para sua funcionalidade e um dos tratamentos térmicos de endurecimento mais comuns.

Estudar como o processo funciona nesta aplicação ajudará a esclarecer todos os processos de carbonitretação. Vamos aprender mais.

A carbonitretação a gás é uma forma modificada do processo de cementação e não uma forma de nitretação. Neste processo, tanto o carbono (C) quanto o nitrogênio (N) são introduzidos na superfície do aço pela introdução de amônia (NH3) e um gás enriquecedor de hidrocarbonetos na atmosfera do forno, a fim de adicionar nitrogênio à camada cementada à medida que está sendo produzida (Fig. 1).

O Processo de Carbonitretação Normalmente, a carbonitretação é feita em uma temperatura mais baixa do que a cementação - 700-900°C - e por um tempo mais curto. Combine isso com o fato de que o nitrogênio inibe a difusão de carbono e o que geralmente resulta é um caso mais raso do que

0.8

Caso martensítico

Núcleo

0.6

0.4 Carbonitretação a 850˚C 0.2 Nitrogênio

Carbono

0 0 50 100 150 200 250 Distância da superfície, µm

Fig. 1. Camadas superficiais produzidas por carbonitretação de aço a 850°C (1560°F), onde o carbono predomina na formação de uma camada martensítica [1] 20 JUL A SET 2020

Industrial Heating

o típico para peças cementadas. Uma camada carbonitretada geralmente tem 0,075-0,75 mm de profundidade. É importante notar que um contribuidor comum para profundidades não uniformes de revestimento é começar a adição de amônia antes que a carga seja estabilizada na temperatura. Esse erro geralmente ocorre em fornos descontínuos que iniciam as adições de gás assim que o setpoint se recupera ou em fornos contínuos onde as peças não estão em temperatura. É melhor introduzir um atraso de tempo para que toda a carga atinja a temperatura. Lembre-se também de que, quando termina a adição de amônia, começa a dessorção de nitrogênio.

A faixa de temperatura para carbonitretação não é arbitrária. A decomposição térmica da amônia é muito rápida em temperaturas de austenitização mais altas, o que limita a disponibilidade de nitrogênio. Uma estrutura quebradiça é formada em temperaturas mais baixas. Fornos operacionais abaixo de 760°C também podem representar uma preocupação de segurança.

A carbonitretação é conhecida por muitos nomes ao longo dos anos, incluindo “cianeto seco”, “cianeto a gás”, “nicarbonato” e “nitrocarbonetação” (Hoje, a nitrocarbonetação é usada para descrever outro tipo de processo de endurecimento.)

Conteúdo de Nitrogênio da Camada O nitrogênio no aço carbonitretado aumenta a temperabilidade e possibilita a formação de martensita em aços carbono simples e de baixa liga que inicialmente têm baixa temperabilidade.

Os exemplos incluem SAE 1018, 12L14 e 1117 que podem ser transformados no caso em martensita devido à redução da taxa de resfriamento crítico necessária para transformar o aço. Os nitretos formados contribuem para

DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO 1600-1625˚F

Profundidades da caixa, polegadas

0.032

1550-1575˚F

0.028 0.024

1475-1525˚F

0.060 0.016 1425-1450˚F

0.012 0.008 0.004 0

0

1 2 3 Tempo, horas

4

5

6

7

Fig. 2. Profundidade do caso plotada contra o tempo para vários temperaturas (dados baseados em informações de cerca de 30 plantas) [2]

forno e o efeito da variação do tempo de aquecimento.” % Carbono, %

1.1

900

1.0

800

0.9 0.8

700

Dureza

0.7 0.6

600

Carbono

0.5

500

0.4 0.3

400

Nitrogênio

0.2

Dureza, V.P.M.

Resistência ao Revenimento Vários outros pontos devem ser mencionados. O nitrogênio na camada carbonitretada aumenta a resistência do aço ao amolecimento no revenimento, assim como alguns elementos de liga fazem. Além disso, quanto maior for o teor de nitrogênio, maior será a resistência ao amolecimento. É por isso que temperaturas de revenido mais altas de até 225°C são freqüentemente usadas em peças carbonitretadas.

A resistência ao revenido se manifesta em melhor resistência ao desgaste. As engrenagens carbonitretadas, por exemplo, freqüentemente exibem melhores propriedades de desgaste do que as engrenagens cementadas. Além disso, muitas peças de camada rasa e seção fina feitas de aço sem liga, como punções de corte e vinco, podem ser usadas sem revenimento.

A profundidade da camada é uma função do tempo na temperatura (Fig. 2). Os dados coletados na Fig. 2 mostram uma distribuição considerável e são representados como uma largura de banda, o que é explicado pelos autores originais [1] como “nada surpreendente devido às diferenças nas definições de profundidade de camada e métodos de medi-la, falta de conhecimento preciso do período de tempo durante o qual uma determinada parte está realmente na temperatura do

0.036

Nitrogênio,

uma elevada dureza superficial.

Aços carbonitretados cobrem uma ampla seção transversal, incluindo aqueles nas séries SAE 10xx, 11xx, 12xx, 13xx, 15xx, 40xx, 41xx, 46xx, 51xx, 61xx, 86xx e 87xx. Teores de carbono de até cerca de 0,25% são típicos. Entretanto, teores de carbono tão altos quanto 0,50% nessas mesmas séries são carbonitretados para profundidades de camada de até cerca de 0,3 mm.

O nitrogênio - como o carbono, o manganês e o níquel - é um estabilizador da austenita. Portanto, a austenita retida é uma preocupação após a têmpera. A redução da porcentagem de amônia reduzirá a quantidade de austenita retida e deve ser feita se as reduções na dureza ou na resistência ao desgaste não puderem ser toleradas. Outra consequência do nitrogênio muito alto é a formação de vazios ou porosidade. Em geral, o teor de nitrogênio na superfície não deve ser superior a 0,40%.

Uma variação comum da carbonitretação é introduzir amônia próximo ao final do ciclo de cementação, normalmente 15-30 minutos antes de a carga ser temperada.

Qualquer perda de temperabilidade que possa ocorrer devido à oxidação interna (ou intergranular) é parcialmente compensada pela absorção de nitrogênio.

300

0.1 0

0

200 0.005 0.010 0.015 0.020

Tempo, horas Fig. 5. Perfis de dureza, carbono e nitrogênio de um caso típico [3]

Durante a carbonitretação, o nitrogênio é adicionado na forma de amônia, uma vez que a dissociação, ou quebra, da amônia produzirá nitrogênio atômico (ou nascente) em oposição ao nitrogênio molecular. O nitrogênio atômico se combinará para formar o nitrogênio molecular, mas se a dissociação ocorrer na superfície do aço, o nitrogênio nascente pode se difundir no aço simultaneamente com o carbono (Fig. 3 online).

A carbonitretação é normalmente realizada na faixa de temperatura de 800-900˚C, mas temperaturas tão baixas Industrial Heating

JUL A SET 2020 21

DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO 1.2

1.2

1.1

1.1

1.0

1.0 Carbono

0.9

7 NH3

0.8

0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2

5 NH3

15 NH3

15 NH3

7 NH 3 4 NH

3

Composição, %

Composição, %

0.9

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3

Nitrogênio

0.2

0.1

0.1

0

0

0 0.005 0.010 0.015 0.020 Profundidade abaixo da superfície, polegadas Fig. 3. Efeito da concentração de amônia na caixa composição [3]

a)

850˚

800˚ 900˚ Carbono 800˚ 850˚

Nitrogênio

900˚

0 0.005 0.010 0.015 0.020 Profundidade abaixo da superfície, polegadas Fig. 4. Efeito da temperatura na composição do case [3]

b)

camada cementada. Conseqüentemente, a carbonitretação cria uma camada mais dura em aços de baixo carbono ou baixa liga.

As vantagens específicas da carbonitretação para fixadores em comparação com a cementação incluem: • Uma camada carbonitretada tem melhor temperabilidade do que uma camada cementada. Isso se deve à adição de nitrogênio na camada superficial.

• Enriquecimento mais rápido em carbono, o que resulta em um tempo de tratamento mais curto em temperatura mais baixa • Melhor resistência ao desgaste e ao amolecimento (em temperaturas de serviço elevadas).

• Melhores propriedades de fadiga (ou seja, limites de fadiga mais elevados) do que peças cementadas • Menor custo de operação devido às temperaturas mais baixas e tempos de ciclo mais curtos envolvidos

Fig. 6. Perfil de caixa de parafuso típico após carbonitretação de caixa rasa

quanto 700˚C são algumas vezes usadas (Fig. 4 online). A faixa ideal parece estar entre 845-870˚C. As taxas de penetração são até 50% mais rápidas do que a cementação. Por exemplo, a carbonitretação a 850˚C e a cementação a 900˚C produzem aproximadamente a mesma profundidade de camada na mesma quantidade de tempo.

Uma vez que a carbonitretação é normalmente feita em temperaturas mais baixas e por tempos mais curtos do que a cementação gasosa, ela produz profundidades de camadas mais rasas, porém mais duras (Fig. 5); geralmente não maior que cerca de 0,030 polegada no máximo. Os fixadores carbonitretados são normalmente montados (Fig. 6a) e gravados (Fig. 6b) para revelar seu padrão de profundidade 22 JUL A SET 2020

Industrial Heating

de camada e microestrutura.

As razões para profundidades de camada mais rasas em peças carbonitretadas incluem: • A carbonitretação geralmente é feita em temperaturas mais baixas e por tempos mais curtos do que a cementação gasosa.

• A adição de nitrogênio é menos controlada do que a adição de carbono.

Isso leva a um excesso de nitrogênio no aço e, conseqüentemente, a altos níveis de austenita retida. O aumento da porosidade pode ocorrer quando os tempos de ciclo são muito longos.

A carbonitretação, assim como a cementação, é usada principalmente para produzir uma camada dura e resistente ao desgaste. Esta camada tem maior temperabilidade do que uma

Resumo A carbonitretação é uma excelente escolha para fixadores de baixo teor de carbono e materiais semelhantes que requerem uma camada uniforme, mas rasa, com boas propriedades de desgaste. Em geral, os tratadores térmicos que executam esses processos têm uma grande experiência e o know-how prático para controlar o tempo, a temperatura e as atmosferas do forno para atingir as propriedades e profundidades de camada exigidas.

A revisão da tradução desta coluna foi gentilmente feita por Shun Yoshida da Combustol Tratamento Térmico.

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Combustol vende forno a vácuo da Seco Warwick para a Supertrat

A empresa Seco Warwick vendeu através da Combustol um forno a vácuo 600 x 600 x 900 mm de câmara, com 15 Bar de pressão de gás de resfriamento. Temperatura de 1300 ºC . O equipamento está em fase de instalação pela Combustol que dará todo o atendimento local ao cliente final, a empresa Supertrat de Santa Bárbara d’Oeste, interior do estado de São Paulo. O forno deverá estar em operação no primeiro trimestre de 2021.

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Forno a Vácuo para cerâmicas avançadas e metálicas A TAV Vacuum Furnaces, representada pela LMTerm – Tecnologia em Processamento Térmico, conta com soluções inovadoras para o tratamento de cerâmicas avançadas e peças metálicas. Os projetos de fornos a vácuo são desenhados de acordo com a necessidade do cliente. Além disso, são sustentáveis: consomem energia quando há necessidade, não poluem o ar e nem a água.

O equipamento da imagem, por exemplo, chega a 2.200ºC, tem ø150x300mm, e foi o primeiro forno vertical instalado pela LMTerm, no início de 2017. O forno tem câmara de tungstênio, com pressão positiva de H2 e umidificação dos gases de processo. É aplicado para sinterização de cerâmicas translucidas e safira.

MAIS – Os projetos são sempre sob medida. Fornos desse tipo podem contar com sistema com bombeamento de grande dimensão que permite altos níveis de trabalho a vácuo; inovador sistema de refrigeração compacto que garante

altos desempenhos de refrigeração; taxa de resfriamento rápido em todas as temperaturas, ciclos curtos.

Depois da entrega do equipamento, o alto know-how em aplicação que a equipe LMTerm tem permite que a empresa forneça treinamentos e pronta assistência tanto para manutenção de maquinário

quanto para cada aspecto relacionado à tecnologia de processo.

A LMTerm é referência no segmento e se destaca no mercado nacional e também na América do Latina pela excelência no trabalho desenvolvido. www.tav-vacuumfurnaces.com www.lmterm.com.br

Combustol Fornos em parceria com a Seco Warick oferece forno VORTEX A Combustol Fornos em contínua parceria com a empresa Seco Warwick acaba de fornecer um forno de recozimento de bobinas de alumínio com tecnologia VORTEX , de alta convecção. O processo consiste em promover o carregamento em baixa temperatura, cerca de 100°C , efetuar purga com Nitrogênio, para reduzir teor de oxigênio da câmara, para baixos valores e da ordem de apenas 0,4%, iniciando o aquecimento programado para homogeneidade da temperatura do metal. O equipamento é provido de recursos de adequação ambiental, com a operação de after burner para incineração dos voláteis desprendidos no processo de aquecimento, uma vez que a carga possui leves resíduos de óleo ao serem laminadas e evaporados no processo de tratamento térmico.

24 JUL A SET 2020

Industrial Heating

Indústria & Negócios

Novidades

LMTerm inova e realiza montagem de forno de maneira inédita Pandemia e fronteiras fechadas. Esse cenário fez empresa a LMTerm, especialista em tecnologia para tratamento térmico de São José dos Campos, sair do óbvio e se reinventar na montagem de um forno a vácuo na Colômbia. O equipamento chegou em fevereiro da Itália para Bogotá e aguardava a visita dos técnicos da empresa joseense para entrar em operação.

“Achamos que o fechamento das fronteiras seria passageiro, porém, não foi o que aconteceu. Tivemos que traçar uma estratégia para que o cliente pudesse ser atendido”, disse o diretor da empresa, Luciano Micheletto, que destaca jamais ter cogitado realizar o trabalho, repleto de detalhes e altamente técnico, a quilômetros de distância.

Com a necessidade do cliente, o administrador reuniu a equipe e traçou uma estratégia para prestar o serviço de montagem do forno a vácuo.

“Calculamos os riscos e dificuldades. O cliente contratou uma equipe que foi capacitada pela LMTerm e, em 30 dias, executamos todo o trabalho, sem falhas”, celebrou, destacando que tudo foi concluído nesta segunda-feira (28).

O trabalho rendeu à empresa um novo olhar sobre a instalação remota de equipamentos. “Antes da pandemia, era fora de cogitação fazer a instalação dessa forma. Assim como todo o setor da indústria, éramos extremamente protecionistas quanto a técnicas e algumas informações da instalação. A crise nos fez ter um novo olhar. Além disso, já estamos estudando novas tecnologias para ampliar o atendimento remoto.”

Segundo Luciano, a empresa já estuda o uso de ferramentas de realidade aumentada para que clientes no Chile, Argentina, México e em municípios brasileiros fora do Estado de São Paulo. “Dessa forma, conseguimos reduzir inclusive o custo das visitas para atendimentos de Service Care e

montagem de equipamentos.”

Para o cliente, a experiência foi positiva. “Estamos muito satisfeitos com o suporte de alta qualidade dado pela LMTerm para a montagem. A empresa nos deu informações técnicas claras e confiáveis. Tivemos uma comunicação ativa e direta que facilitou o entendimento da nossa equipe no local”, destacou o gerente de qualidade Fabian Gomez.

Segundo Fabian, o investimento no forno foi realizado para substituir os atuais processos de tratamento térmico.

“Buscamos mais produtividade, elevados padrões de qualidade e tecnologia ecologicamente correta.”

Mais informações: www.LMTerm. com.br Industrial Heating

JUL A SET 2020 25

TRATAMENTO TÉRMICO

A Influência de Parâmetros de Revenimento na Microestrutura e Propriedades Mecânicas de Aços PM de Baixa Liga Tratados Termicamente (Parte 2) Amber Tims, Roland Warzel III and Bo Hu – North American Höganäs; Hollsopple, Pa. Bob Aleksivich – Vision Quality Components, Inc.; Clearfield, Pa., EUA Revenimento é uma técnica de tratamento térmico usada para melhorar a resistência, ductilidade e resistência dos aços carbono temperados.

P

ara recapitular um pouco do que vimos na edição passada, estabelecemos os conceitos básicos e começamos a revisar o procedimento experimental e os resultados. Esses resultados são discutidos e resumidos aqui.

Discussão A avaliação das propriedades mecânicas mostra que o sistema de material préligado tem maior resistência à tração (~ 3%), limite de elasticidade (~ 5%) e dureza aparente (~ 6%) em todas as temperaturas de revenimento em comparação com o material ligado por sistema de difusão. O material ligado por difusão tem energia de impacto ligeiramente maior em comparação com o material pré-ligado. Esses resultados estão de acordo com os dados publicados do padrão MPIF 35 [1].

A resistência à tração de ambos os materiais permanece relativamente constante em temperaturas de revenido de 160-220°C. Um declínio acentuado 26 JUL A SET 2020

Industrial Heating

na resistência à tração ocorre quando as temperaturas de revenido atingem

além de 220°C, de onde ambos os materiais mediram uma queda de 7% na

Tabela 4. Resumo das propriedades mecânicas Procedimento de bombagem

Propriedade FLN2-4405

FD-0205

Resistência à tração

160°C → 200°C 220°C → 275°C

1% diminui 7% diminui

1% diminui 7% diminui

Resistência ao escoamento

160°C → 200°C 200°C → 250°C 250°C → 275°C

1% aumenta 8% aumenta 6% diminui

4% aumenta 5% aumenta 1% diminui

Energia de impacto

160°C → 200°C 200°C → 275°C

Constante 24% diminui

Constante 29% diminui

Dureza aparente

160°C → 275°C

18% diminui

21% diminui

Tensão da microdureza

160°C → 275°C

19% diminui

16% diminui

Disco de 40 mm de diâmetro

Disco de 100 mm de diâmetro

Tabela 5. Espécimes de efeito de massa Amostra de tração Área da seção transversal

160°C → 200°C 220°C → 275°C

1,000 mm2

2,500 mm2

Volume

160°C → 200°C 200°C → 250°C 250°C → 275°C

16,000 mm3

98,000 mm3

Massa (aprox.)

160°C → 200°C 200°C → 275°C

250 gramas

1,550 gramas

TRATAMENTO TÉRMICO

resistência à tração de 220-275°C. Em contraste, a resistência ao escoamento aumenta constantemente à medida que as temperaturas de revenimento se aproximam de 230°C antes de cair novamente conforme as temperaturas vão além de 250°C. A energia de impacto mostra uma diminuição constante em temperaturas de revenimento acima de 200°C para ambos os sistemas de materiais. Ambos os sistemas de materiais mostram uma diminuição linear na dureza aparente e microdureza ao longo de toda a faixa de temperatura de revenido. Com base neste estudo, as temperaturas de revenido ideais variam entre 220-250°C, onde ambos os materiais alcançam alta resistência à tração, mantendo boa resistência ao escoamento, energia de impacto, dureza aparente e microdureza.

Um resumo das propriedades de cada 50 µm

Sem revenido, superfície de disco de 40 mm 50 µm

220˚C, superfície de disco de 40 mm 50 µm

275˚C, superfície de disco de 40 mm

sistema de material é mostrado na Tabela 4.

As microestruturas das amostras de tração revenidas a 200°C são mostradas na Figura 9. As microestruturas FLN2-4405 em cada temperatura de revenimento consistem em martensita com austenita rica em níquel onde o níquel estava presente. Os espécimes de tração FD-0205 também consistem em martensita com austenita rica em níquel, onde o níquel foi ligado por difusão.

Para entender como a massa de um componente afeta a microestrutura em cada temperatura de revenimento, um estudo foi conduzido usando dois corpos de prova de tamanho diferente fabricados com o material FLN2-4405. Para esta investigação, os discos foram tratados termicamente e revenidos usando os mesmos parâmetros dos corpos de prova submetidos a 50 µm

Sem revenido, superfície de disco de 100 mm 50 µm

testes de propriedades mecânicas. A microestrutura da superfície e do núcleo foi avaliada nos discos e comparada com os corpos de prova de tração. As medições de cada amostra são mostradas na Tabela 5.

O processo de têmpera durante o tratamento térmico depende da transferência de calor para o meio de têmpera para resfriar rapidamente os componentes. O efeito de massa de um componente determinará a rapidez com que ele é resfriado, e várias taxas de resfriamento podem ser vistas nas diferentes seções do componente. Um componente com seções transversais pequenas resfriará mais rapidamente em comparação com seções transversais grandes. No mesmo aspecto, a camada de superfície externa de componentes maiores resfriará mais rápido do que o núcleo, resultando em variações na 50 µm

Sem revenimento, núcleo de disco de 40 mm

Sem revenimento, núcleo de disco de 100 mm

50 µm

220˚C, superfície de disco de 100 mm 220˚C, núcleo de disco de 40 mm 50 µm

50 µm

50 µm

220˚C, núcleo de disco de 100 mm

50 µm

275˚C, superfície de disco de 100 mm 275˚C, núcleo de disco de 40 mm

50 µm

275˚C, núcleo de disco de 100 mm

Fig. 10. Microestruturas em temperaturas de revenimento incremental dos discos FLN2-4405 de 40 mm de diâmetro e 100 mm de diâmetro retirados da superfície e do núcleo Industrial Heating

JUL A SET 2020 27

TRATAMENTO TÉRMICO

105

Disco de 100 mm - revenido a 200˚C

100

Martensita %

95 90 85 80 75 70

0

1

2

3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Distância da superfície, mm

Fig. 12. Análise de martensita por Microscópio Eletrônico de Varredura

dureza e microestrutura quanto mais próximo do centro da peça.

As microestruturas do núcleo dos discos de 40 mm e 100 mm em diferentes temperaturas de revenimento após o tratamento térmico são mostradas na Fig. 10. Este estudo mostra que os discos de 40 mm foram capazes de alcançar uma microestrutura totalmente martensítica sem bainita observada no núcleo. Os discos de 100 mm têm uma superfície martensítica, mas a bainita foi observada dentro do núcleo após o tratamento térmico (~ 20%). A têmpera não tem efeito nas microestruturas.

Comparativamente, as microestruturas dos corpos de prova de tração com a seção transversal menor também desenvolveram uma microestrutura totalmente martensítica para ambos os sistemas de materiais. Todos os espécimes mostraram uma queda semelhante na microdureza da superfície ao núcleo devido ao alívio de tensões como resultado do revenido. Este estudo mostra que não há efeito de massa em componentes com área de seção transversal menor que 1.000 mm2, mas um efeito de massa é observado em componentes com área de seção transversal de 2.500 mm2. O efeito de massa se deve principalmente ao tratamento térmico e não ao revenimento.

Sem temperatura

Fig. 12. Análise de martensita por Microscópio Eletrônico de Varredura 28 JUL A SET 2020

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A Fig. 11 mostra a porcentagem de mapeamento de fase da martensita em distâncias incrementais da superfície da peça até o núcleo em uma amostra de disco de 100 mm temperada a 200°C. O componente é 100% martensita na superfície da peça e 1 mm abaixo da superfície sem bainita observada. Uma pequena quantidade de bainita é observada e a porcentagem de martensita diminui ligeiramente a 2 mm abaixo da superfície. Uma grande quantidade de bainita está presente e a porcentagem de martensita cai significativamente a 3 mm abaixo da superfície. O núcleo do componente mede aproximadamente 80% de martensita.

A Fig. 12 mostra imagens tiradas por um microscópio eletrônico de varredura (SEM - Scanning Eléctron Microscope) para comparar as diferenças entre a martensita não temperada e a martensita temperada. A martensita não temperada consiste em agulhas grossas em forma de placa em toda a sua estrutura. Esta estrutura é o resultado de carbonetos sendo aprisionados na estrutura do cristal durante o tratamento térmico (têmpera), resultando em altas tensões internas em toda a estrutura. À medida que a temperatura de revenimento aumenta, ocorrem alterações na microestrutura à medida que o carbono é precipitado para fora da rede cristalina. Os átomos se reorganizam e formam carbonetos esféricos dispersos na martensita. Essa alteração forma uma nova estrutura chamada “martensita temperada” e tem tensões internas mais baixas em comparação com a martensita não temperada. [5] A estrutura de martensita revenida suporta as propriedades mecânicas obtidas de forma que à medida que as temperaturas de revenimento aumentam, as tensões internas diminuem e a resistência, dureza aparente, energia de impacto e microdureza também diminuem.

Inclinado para Trás Rodas com pás inclinadas para trás (Fig. 3) estão entre os projetos mais eficientes para ventiladores que manuseiam

220˚C

275˚C

TRATAMENTO TÉRMICO

correntes de ar mais sujas. Eles podem fornecer grandes volumes de gás com geração de pressão moderada e baixo ruído. Embora possam lidar com correntes de ar com partículas, não são adequados para partículas pegajosas.

Seu design também não é adequado para temperaturas acima de 538°C. A aplicação mais comum para este projeto de roda (Fig. 4) no tratamento térmico é para resfriamento ou ventiladores de combustão.

Conclusões Materiais • O sistema de material pré-ligado tem maior resistência à tração final (~ 3%), resistência ao escoamento (~ 5%) e dureza aparente (~ 6%) em todas as temperaturas de revenimento em comparação com o sistema de material ligado por difusão.

• O material ligado por difusão tem energia de impacto ligeiramente mais alta em comparação com o material pré-ligado.

Revenimento • Um declínio acentuado na resistência à tração ocorre quando a temperatura de revenimento vai além de 220°C. Ambos os sistemas de materiais viram uma queda de 7% na resistência à tração acima desta temperatura.

• A resistência ao escoamento aumenta conforme as temperaturas de revenimento se aproximam de 250°C, mas diminui acima dessa temperatura.

• A energia de impacto de ambos os sistemas de materiais é semelhante na faixa de têmpera de 160-200°C. Conforme a temperatura de revenimento aumentou acima de 200°C, a energia de impacto de FLN2-4405 diminuiu 24%, enquanto a energia de

impacto do material FD-0205 diminuiu 29%.

• Os níveis de dureza aparente diminuem linearmente com o aumento da temperatura de revenimento. O material FLN2-4405 exibiu níveis de dureza aparente mais elevados em todas as temperaturas de têmpera em comparação com o material FD-0205 ligado por difusão.

• A microdureza das amostras de tração diminui linearmente com o aumento da temperatura de revenimento. Os níveis de microdureza de FLN2-4405 e FD-0205 são semelhantes.

• Com base neste estudo, as temperaturas de revenido ideais para obter a maior resistência à tração final, mantendo uma boa resistência ao escoamento, energia de impacto e níveis de dureza estão entre 220°C e 250°C. Efeito de massa • O estudo de efeito de massa das amostras FLN2-4405 mostra que a microdureza exibe uma diminuição linear conforme a temperatura de revenimento aumenta. A microdureza também diminui a cada incremento de 1 mm abaixo da superfície.

• As amostras de disco de 40 mm foram capazes de atingir microestruturas totalmente martensíticas, enquanto as amostras de disco de 100 mm têm uma mistura de bainita e martensita dentro do núcleo.

• Nenhum efeito de massa pode ser observado para o revenimento.

Os efeitos de massa são vistos principalmente durante o tratamento térmico (têmpera).

• A superfície das amostras de disco de 100 mm temperadas a 200°C é 100% martensita. Uma queda significativa no conteúdo de martensita é observada a 3

mm abaixo da superfície. O núcleo do componente é aproximadamente 80% de martensita.

• A microestrutura das amostras de disco não revenidas consiste em agulhas de martensita em forma de placa. A martensita contém carbonetos esféricos dispersos típicos da martensita revenida na temperatura de revenido mais alta.

• Os arranjos da microestrutura são consistentes com as propriedades mecânicas obtidas. À medida que a temperatura de revenimento aumenta, as tensões internas diminuem e a resistência, dureza aparente, energia de impacto e microdureza também diminuem.

Este artigo foi gentilmente revisado por Henrique Duarte Lopes da Höganäs Brasil..

Referências Online PARA MAIS INFORMAÇÕES: Contate Amber Tims, engenheira de serviço técnico, North American Höganäs Co. 111 Hoganas Way, Hollsopple, PA 15935, EUA; tel: +1 814-4793528; e-mail: amber.tims@hoganas.com; web: www.hoganas.com. Ambas as partes deste artigo vieram de Proceedings of the 2018 International Conference on Powder Metalurgy & Particulate Materials, June 17-20, 2018; Propriedades de material da categoria 10 Página 755, Documento 122; Metal Powder Industries Federation Princeton, N.J., EUA.

Industrial Heating

JUL A SET 2020 29

GASES INDUSTRIAIS MATERIAIS RESISTENTES & COMBUSTÃO AO CALOR

Como Maximizar a Confiabilidade e a Eficiência do Processo no Tratamento Térmico Chris Ebeling – U.S. Bulk at Messer; Bridgewater, N.J., EUA A confiabilidade do processo é essencial para a produção de peças metálicas com tratamento térmico de alta qualidade. A confiabilidade pode ser melhorada por meio da vigilância e as respostas eficazes para a solução de problemas podem estender a vida útil para dar aos tratadores térmicos mais oportunidades de responder às demandas do mercado.

A

lguns fornos podem se beneficiar de novas tecnologias de mistura de atmosfera que aumentam a transferência de temperatura e a reação da atmosfera com o material. Isso, por sua vez, encurta o ciclo de processamento para atingir maior rendimento do forno, ao mesmo tempo que melhora o processo e a qualidade das peças. Novas tecnologias de mistura também tornam possível eliminar os recirculadores do forno para melhorar ainda mais a confiabilidade do processo.

gasosas. Também existe uma correlação entre essas duas condições indesejáveis.

Essas questões podem ser resolvidas controlando as variáveis do forno de tratamento térmico, o processo e os equipamentos relacionados. Isso envolve um controle aprimorado das reações da atmosfera do forno e dos gases usados para criar as condições do forno. A otimização do forno usando certas tecnologias avançadas de controle de atmosfera leva a uma maior confiabilidade.

Uma Abordagem Geral Embora o tratamento térmico seja um processo complexo, podemos simplificar a análise de confiabilidade examinando dois tipos gerais de alterações de superfície comumente encontradas quando os metais são aquecidos em fornos.

Um é a oxidação / redução; a segunda é a cementação / descarbonetação, que se relaciona às reações dos gases com a superfície do metal que adicionam ou removem carbono do substrato.

A descarbonetação geralmente resulta em uma característica de material indesejável, enquanto as reações de oxidação / redução determinam a aparência da superfície do metal manufaturado. Quando os componentes de metal são endurecidos, a descarbonetação reduzirá a dureza da superfície do material e, portanto, diminuirá a vida operacional em condições de desgaste. A oxidação no forno, entretanto, é uma consequência indesejável quando os fornos e as atmosferas não são otimizados para controlar essas interações

Confiabilidade Com base no entendimento derivado da modelagem CFD, Existem mais de 100 parâmetros diferentes em um processo de tratamento térmico, mas talvez apenas 10 possam ser controlados ativamente pelos operadores.

Parâmetros não controlados criam variações de processo que levam a resultados variáveis. Felizmente, a maioria das reações termoquímicas primárias pode ser analisada com os resultados previstos usando avançado controle de atmosfera para atingir a repetibilidade e melhorar a confiabilidade do processo.

A maioria das operações de tratamento térmico modernas usa ferramentas como modelos, analisadores e equipamentos de computador para manter o controle contínuo e fechado do processo. Isso permite que quaisquer problemas inesperados e esperados sejam detectados. Idealmente, os sistemas de controle podem responder a tempo para corrigir ou eliminar problemas ou, pelo menos, reduzir seu

30 JUL A SET 2020

Industrial Heating

GASES INDUSTRIAIS & COMBUSTÃO

Fig. 1. A tecnologia de mistura de atmosfera HSGI pode substituir recirculadores, que são propensos à degradação térmica e sujeitos a reparos e substituições frequentes

impacto. No geral, esses sistemas de controle são projetados para fornecer confiabilidade.

Atmosferas de fornos desempenham um papel importante no processo de tratamento térmico em operações de fornos atmosféricos e de fornos a vácuo. Mesmo que esses processos de vácuo não empreguem gases atmosféricos, é científica e praticamente impossível criar um verdadeiro vácuo onde não há espécies de gás. As moléculas de gás estão sempre interagindo ou reagindo com a superfície do metal que está sendo tratado no gás pelas regras de difusão gás-sólido. Isso se deve ao equilíbrio de massa entre o conteúdo da superfície metálica do gás e o gás livremente presente na atmosfera e suas reações entre si.

A amostragem é principalmente o fator determinante no controle do processo de uma atmosfera de forno. Na prática, a amostra de gás é retirada do forno operando em condições atmosféricas. No entanto, isso representa apenas o espaço ao redor da sonda de gás, e não representa necessariamente ou exatamente a condição completa da atmosfera do forno. Considere que a condição da atmosfera longe da superfície metálica da peça é muito diferente da condição da atmosfera nas proximidades da superfície devido ao maior número de reações que ocorrem entre a atmosfera e o metal. Também existem diferenças nos fluxos de gás e reações em outros espaços, como onde o gás reage com os componentes do forno, bem como refratários ou mufla.

Portanto, para melhorar o controle e a confiabilidade da atmosfera de um forno, a circulação da atmosfera deve ser empregada.

Nos casos em que não há mecanismo de circulação na atmosfera, as amostras de gás podem ser usadas como

referência para detectar problemas, como quando um vazamento de ar aumenta o teor de oxigênio ou quando um vazamento de água aumenta a leitura do ponto de orvalho. No entanto, a amostragem de gás limitada não pode ser usada para determinar a taxa de reações críticas, como redução, oxidação, cementação ou descarbonetação, etc.

Circulação da Atmosfera Na maioria dos fornos, a circulação tem três funções principais. Estes incluem: convecção para transferência eficiente de calor; e aumentar os coeficientes de reação entre a atmosfera e a superfície, atualizando a composição do gás próximo à superfície. A terceira é realizar as duas primeiras funções de maneira uniforme.

A maioria dos recirculadores de atmosfera não consegue realizar tudo isso ao mesmo tempo. Quando os fornos equipados com ventiladores gigantes, como nos fornos vagoneta onde o alumínio é recozido, a circulação e, portanto, a turbulência maciça não fornece uniformidade, o que causa zonas de estagnação. Isso leva a problemas de qualidade de superfície ao fornecer convecção de gás para permitir o aquecimento de grandes quantidades de material de alumínio. Na cementação gasosa, as operações do recirculador atmosférico fornecem a mistura da atmosfera, mas falham em fornecer uniformidade. Isso cria componentes não uniformes de falha de profundidade de camada para passar nas especificações de qualidade.

Uniformidade é uma palavra-chave no tratamento térmico. Sem propriedades metalúrgicas uniformes, é quase impossível produzir propriedades mecânicas uniformes, o que é uma falha em todo o propósito do tratamento Industrial Heating

JUL A SET 2020 31

GASES INDUSTRIAIS & COMBUSTÃO

Fig. 2. Injetores de gás de alta velocidade podem ser instalados em fornos de tratamento térmico novos ou existentes e não requerem peças móveis dentro do forno

Fig. 3. Melhorias na mistura e convecção da atmosfera podem ser modeladas para otimizar o projeto do sistema. Usando o software FLUENT de dinâmica de fluidos computacional (CFD - Computational Fluid Dynamics), essas imagens mostram as velocidades do gás em torno das bobinas dentro de um forno de tratamento térmico antes (à esquerda) e após a instalação da tecnologia Messer HSGI (à direita). A tecnologia de injeção de gás de alta velocidade (HSGI) melhora muito a mistura da atmosfera para maior qualidade e tempos de ciclo mais curtos (10-15%) em fornos de tratamento térmico

térmico. Em alguns casos, qualidades de superfície não uniformes, como oxidação, podem ser remediadas por decapagem com ácido, jato de areia ou outros métodos de limpeza manual. A variabilidade em processos termoquímicos, como cementação, no entanto, pode resultar em profundidade de camada irregular e efeitos metalúrgicos irreversíveis no substrato de metal que levam a taxas de refugo mais altas.

Alguns fornos podem se beneficiar de tecnologias de injeção de gás, como injeção de gás de alta velocidade (HSGI – High Speed Gas Injection), uma tecnologia patenteada desenvolvida pela Messer, onde o gás da atmosfera é injetado a partir de bicos especialmente projetados para criar fluxos supersônicos. HSGI é mais frequentemente usado sozinho.

Em fornos que usam recirculadores, o HSGI pode substituí-los completamente ou fornecer circulação suplementar se alguns estiverem inacessíveis. Ao modelar o uso e a colocação de vários bicos em um forno, é possível criar o mesmo efeito ou um efeito melhorado de quaisquer

ventiladores existentes. A vantagem do HSGI é que ele cria uma distribuição de gás mais uniforme da atmosfera em todo o forno. Para aplicações de substituição, os bicos podem eliminar os custos de manutenção e funcionamento do recirculador.

A uniformidade melhorada levará a resultados de amostragem de gás mais consistentes em todo o forno, uma vez que a composição do gás em qualquer ponto deve agora exibir uma composição muito semelhante. Esta é a evidência da eficácia da controlabilidade e confiabilidade aprimoradas com tecnologias de controle de atmosfera.

A uniformidade da atmosfera também levará a uma melhor resposta do sistema de controle. Situações indesejadas podem ser corrigidas muito mais rápido quando a situação é comunicada ao sistema de controle mais cedo. O sistema de controle pode então executar ações corretivas para mudanças na composição do gás.

Por exemplo, o fluxo de gás na entrada do forno pode ser aumentado assim que detecta um aumento na

32 JUL A SET 2020

Industrial Heating

concentração de oxigênio nas zonas de aquecimento. A concentração de hidrogênio em uma atmosfera de nitrogênio-hidrogênio para recozimento pode ser aumentada assim que detecta uma leitura de ponto de orvalho acima do normal, ou o fluxo geral pode ser aumentado assumindo que há um vazamento em algum lugar do forno.

Compensar um vazamento aumentando a taxa de fluxo geral também pode melhorar a confiabilidade do sistema de controle. Isso deve ficar claro, pois manter uma atmosfera uniforme ajuda a eliminar atrasos na detecção de problemas que podem causar rejeições.

O HSGI pode substituir os ventiladores nos casos em que sua função principal é a circulação do gás na atmosfera do forno para facilitar as reações do gás. Ao substituir os ventiladores, todos os custos associados ao sistema podem ser eliminados e uma atmosfera muito mais uniforme pode ser alcançada. Isso obviamente leva a uma maior eficiência e qualidade consistente do produto.

A uniformidade aprimorada pode aumentar a produtividade em até 25%,

GASES INDUSTRIAIS & COMBUSTÃO

reduzindo o tempo para compensar as reações de superfície não uniformes. Especificamente, o tempo de ciclo pode ser reduzido em fornos de poço para cementação. Além disso, o espaço de trabalho disponível pode ser aumentado devido à remoção de estruturas internas que suportam as operações do recirculador.

O HSGI também pode substituir ou complementar os recirculadores onde o objetivo principal é aumentar a convecção. Com bicos HSGI suficientes, efeitos de convecção equivalentes podem ser obtidos. Não há nenhum caso no tratamento térmico em que a uniformidade da atmosfera não seja importante. Portanto, o HSGI também pode ter como alvo áreas específicas onde a atmosfera é considerada estagnada. No recozimento de alumínio, por exemplo, a circulação de gás em torno das bordas das bobinas pode ser melhorada para auxiliar na remoção do lubrificante para eliminar a mancha nas bordas, reduzindo assim os tempos de ciclo.

A patenteada tecnologia HSGI tem um histórico comprovado em muitas operações de tratamento térmico e fornos. Ao fornecer uniformidade, melhora a confiabilidade do controle da atmosfera. Isso, por sua vez, aumenta a

produtividade e a confiabilidade das atmosferas dos fornos e dos processos de tratamento térmico.

Uma abordagem de engenharia direta para melhorar a confiabilidade do processo é primeiro começar modelando a atmosfera e o forno existentes. Em seguida, projete um sistema de controle da atmosfera do forno que forneça os resultados desejados. Empregar tecnologias de ponta, como HSGI, sensores de oxigênio e métodos analíticos avançados, pode maximizar a eficiência e a confiabilidade do processo.

Este artigo foi revisado gentilmente pela Messer Gases Brasil (www. messer-br.com<http://www.messer-br.com>), representadas por Kati Torri, Carlos Kfouri e Gustavo Furigo.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: O autor, Chris Ebeling, é vice-presidente executivo de Vendas e Marketing US Bulk na Messer em Bridgewater, NJ, EUA. Para obter assistência na solução de problemas de tratamento térmico ou obter mais informações sobre gases industriais e sistemas de controle de atmosfera para melhorar o desempenho, entre em contato com a Messer em tel: +1 800-755-9277 ou web: www.messer-us.com.

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JUL A SET 2020 33

TRATAMENTO TÉRMICO

Como Selecionar o Melhor Recirculador para o seu Processo Eric S. Boltz and Aaron Saldanha – Howden Americas; Fairfield, Ohio, EUA Os recirculadores são parte integrante do tratamento térmico com atmosfera, mas quais são os melhores projetos de recirculadores para um determinado processo?

O

s recirculadores são parte integrante do tratamento térmico com atmosfera devido à necessidade de ter uma composição consistente da atmosfera na superfície da peça.

Na verdade, como a interface da superfície atmosférica é onde estamos tentando manter - ou prevenir no caso de endurecimento neutro uma reação química contínua, a agitação da atmosfera do forno é crítica. Mas qualquer pessoa que esteja no tratamento térmico por um tempo significativo ouviu muitas reclamações sobre o desempenho ou falha do recirculador. O desempenho insatisfatório ou falha geralmente é o resultado de uma combinação inadequada entre o processo e o projeto do recirculador. Quais são os melhores designs de recirculadores

para um determinado processo? No final das contas, é principalmente sobre a roda.

Tipos de roda Em linguagem de leque, o rotor do ventilador que move o ar ou uma mistura de gases é chamado de roda do ventilador. Existem muitos designs diferentes de rodas, mas cinco tipos básicos de rodas são encontrados dentro de fornos de tratamento térmico. Os nomes dos tipos descrevem as lâminas da roda. Eles são curvos para frente, axiais, inclinados para trás, radiais e com pontas radiais.

Lâminas de aerofólio e lâminas curvadas para trás, que são o tipo mais eficiente de pás de ventilador, não são comumente usadas para esta aplicação devido à presença de impurezas na corrente de ar.

Curvado para a Frente Rodas curvadas para frente (Fig. 1) são amplamente utilizadas em aplicações de tratamento térmico porque estão entre os designs mais silenciosos e podem ser construídas com materiais que permitem a implantação em temperaturas de até 1093°C. Geralmente, eles têm o menor tamanho de roda que você pode obter para um determinado requisito de fluxo de ar. Eles são adequados para criar pressão moderada e volumes de fluxo com eficiência relativamente baixa, mas requerem um alojamento para criar a aerodinâmica para o movimento adequado do gás. Como tal, os fornos que implantam rodas curvadas para frente frequentemente integram o alojamento da roda na parede ou teto do forno.

Projetos curvos para frente

Fig. 1. Rodas curvadas para frente são silenciosas e podem operar em temperaturas muito altas, mas não são adequadas para ambientes sujos 34 JUL A SET 2020

Industrial Heating

TRATAMENTO TÉRMICO

Fig. 2. A série Howden Garden City Fan FF é um exemplo de uma roda de ventilador curvada para frente em alta temperatura

acumularão sujeira, entretanto, o que degradará o desempenho e poderá resultar em danos ao ventilador devido ao desequilíbrio resultante da roda.

Isso limita os projetos curvos para frente para limpar processos como têmpera, recozimento e aplicações de homogeneização. Rodas curvadas para frente (Fig. 2) não são adequadas para cementação.

Inclinado para Trás Rodas com pás inclinadas para trás (Fig. 3) estão entre os projetos mais eficientes para ventiladores que manuseiam correntes de ar mais sujas. Eles podem fornecer grandes volumes de gás com geração de pressão moderada e baixo ruído. Embora possam lidar com correntes de ar com partículas, não são adequados para partículas pegajosas. Seu design também não é adequado para temperaturas acima de 538°C. A aplicação mais comum para este projeto de roda (Fig. 4) no tratamento térmico é para resfriamento ou ventiladores de combustão.

Axial As rodas axiais parecem hélices (Fig. 5). Elas podem empurrar volumes moderados a altos de gás enquanto criam pressão moderada, mas com eficiências mais baixas do que os ventiladores centrífugos. Eles são

Fig. 3. Rodas inclinadas para trás são eficientes e tolerantes a partículas não pegajosas, mas são limitadas a 538°C

tolerantes a partículas secas ou pegajosas, tornando-os adequados para processos mais sujos, como a cementação, e podem ser construídos para implantação em temperaturas de até 1093 ° C. Muitos desses ventiladores axiais podem ser projetados para serem reversíveis por natureza. Ao alterar a direção de rotação da roda, a direção do fluxo de ar pode ser alterada. Este recurso (não disponível em ventiladores centrífugos) torna o ventilador axial uma opção atraente em muitos fornos para melhorar a circulação de ar.

Os ventiladores axiais geralmente são implantados sem qualquer caixa, embora isso reduza drasticamente sua eficiência e a pressão que podem criar. Para eliminar essa degradação de desempenho, alguns projetos usam um anel estático (Fig. 6) de material ao redor da lâmina para criar um efeito semelhante a um alojamento radial. A lacuna entre a ponta da lâmina e o anel estático é crítica para o desempenho do ventilador e precisa ser verificada durante a manutenção.

Radial A roda de lâmina radial é freqüentemente chamada de desenho de roda de pás (Fig. 7). O design da roda de pás faz com que a roda solte sujeira - incluindo partículas pegajosas - conforme gira, tornando-a

uma roda autolimpante. Isso o torna particularmente adequado para aplicações mais sujas, como a cementação.

O design também permite que essas rodas girem mais rápido do que outros designs, de modo que cobrem uma ampla gama de volumes e pressões. Sua eficiência é baixa, entretanto, e eles tendem a ser muito barulhentos, principalmente quando usados para criar pressões mais altas.

As rodas de lâmina radial (Fig. 8) podem ser fabricadas para implantação em temperaturas de até 1093°C e podem acomodar revestimentos de lâmina para uso com partículas altamente abrasivas, como partículas de cerâmica. Eles são robustos o suficiente para serem usados até mesmo para mover mídia, como aparas de madeira.

Radial - Inclinado Como o nome sugere, a lâmina com ponta radial (Fig. 9) tem características de lâmina curvada para trás, mas com a ponta da lâmina radial ao centro da roda. Isso permite que a roda seja mais eficiente e, ao mesmo tempo, lide com pequenas quantidades de partículas.

Selecionando a melhor roda do ventilador para o seu processo É um procedimento direto para selecionar a melhor roda do ventilador para o seu forno. Essencialmente, deve-se caracterizar o ambiente dentro do qual o ventilador irá operar e a corrente de gás que o ventilador estará movendo. Os parâmetros críticos que será necessário definir são: • Em que faixa de temperatura este ventilador funcionará?

• O processo contém partículas? Se sim, as partículas são pegajosas?

• Que volume (CFM (Cubic Feet / Minute – Pés Cúbicos por Minuto)) de Industrial Heating

JUL A SET 2020 35

TRATAMENTO TÉRMICO

Fig. 4. A série BF é um exemplo de uma roda de ventilador inclinada para trás

Fig. 5. As rodas de pás axiais são tolerantes a atmosferas mais sujas e podem suportar altas temperaturas, mas requerem um anel circunferencial ao redor do rotor para desenvolver pressões significativas

Fig. 6. A série PF-2 é um exemplo de ventilador de plugue axial usando um anel circunferencial estático para aumentar o desempenho do ventilador. Este ventilador é reversível por natureza

gás preciso mover e a que pressão?

• Existem componentes do fluxo de gás que são corrosivos ou abrasivos?

• É possível integrar uma carcaça para a roda do ventilador no teto ou parede do forno para criar a aerodinâmica correta, ou é necessário usar uma roda que não requeira carcaça?

• Existem preocupações sobre eficiência ou som que devem ser abordadas?

Munido das respostas a essas perguntas, pode-se identificar o 36 JUL A SET 2020

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Fig. 7. Rodas de lâmina radial são as mais robustas e tolerantes a sujeira graças ao seu design autolimpante. Adequado para altas temperaturas, suas principais desvantagens são eficiência e ruído

tipo de roda mais adequado para um determinado processo. Também é possível fornecer respostas a essas perguntas ao fornecedor de ventiladores, onde engenheiros de aplicação experientes podem fazer recomendações e fornecer um desenho para integração no projeto geral do forno.

Conclusões Ventiladores em processos de tratamento térmico podem ser um ponto de frustração para muitos porque

podem ser uma consideração tardia no projeto do forno em alguns casos. Não é comum ver um forno originalmente projetado para um processo reaproveitado para um processo diferente. Quando isso acontece, é possível que o volante original não seja adequado para o novo processo, caso em que o desempenho pode ser prejudicado até que o volante seja atualizado para atender às demandas da nova aplicação.

Por exemplo, se um forno for alterado de uma aplicação de particulado seco para uma aplicação de particulado pegajoso, a roda errada acumulará as partículas pegajosas, desenvolverá um desequilíbrio e, por fim, resultará em falha do ventilador e perda potencial de carga. Da mesma forma, o uso de uma roda que não forneça volume de fluxo ou pressão suficiente pode resultar em má circulação em torno da carga e degradação subsequente nas propriedades da superfície das peças tratadas.

Ao otimizar a seleção do ventilador para o processo em vez do forno, podese maximizar o desempenho e a vida útil. A intenção deste artigo é fornecer um guia para otimização, mas, na dúvida, seu fornecedor de ventiladores terá especialistas prontos para ajudá-lo.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Contate com Eric S. Boltz, PhD, Garden City, Howden Americas, 2933 Symmes Rd. Fairfield, OH 45014, EUA; tel: +1-513-714-7075; e-mail: eric.boltz@ howden.com; web: www.howden.com.

INDUSTRIAL Conheรงa sobre a revista HEATING TRATAMENTO Tร RMICO

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MATERIAIS RESISTENTES TRATAMENTO TÉRMICO AO CALOR

Sistemas de Remoção de Lubrificantes na Sinterização: Revisão e Tecnologia mais Recente Stephen L. Feldbauer – Abbott Furnace Company; St. Marys, Pa., EUA Quer um produto sinterizado seja produzido por meio de fabricação de aditivos binder-jet, moldagem por injeção de metal ou prensa e sinterização convencionais, a necessidade de remoção de lubrificante continua a ser um dos problemas mais comuns na sinterização.

Fig. 1. O Vulcan

C

omo acontece com todas as tecnologias, novas técnicas de moldagem resultaram no desenvolvimento de novos lubrificantes. O resultado é a necessidade de ainda mais compreensão e desenvolvimento de processos na remoção de lubrificantes. Uma revisão das “velhas regras práticas”, soluções atuais e para onde a tecnologia de remoção de lubrificante está se dirigindo ajudará a traçar um roteiro para lidar com esse problema hoje e no futuro.

Pano de Fundo Existem duas etapas comuns para o processo de fabricação de componentes de metal em pó (PM - Powder-Metal): moldar o pó na geometria de componente desejada e sinterizar o componente para desenvolver as propriedades de material desejadas. Em cada etapa, o lubrificante adicionado ao pó é uma consideração importante.

Durante a etapa de formação (por exemplo, compactação), a lubrificação é fornecida quando ela derrete e se move para as Metano CH4 1012 atura>

r Tempe

0 ° C)

° F (55

Hidro-carbono menor Etileno bis-estearamida

Temperatura> 500 ° F (260 ° C) Fig. 3. Mecanismo de fuligem de EBS [1] 38 JUL A SET 2020

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Fuligem Carbono Hidrogênio (H2)

superfícies da matriz. O lubrificante é necessário para a ejeção do compacto, evitando rachaduras do compacto e melhorando a vida útil da ferramenta. Infelizmente, o lubrificante que era tão necessário na etapa de modelagem deve ser removido do compacto de PM antes que as partículas possam se sinterizar.

O lubrificante que reveste cada partícula agora atua como uma barreira entre as partículas e pode dificultar o processo de sinterização. Portanto, o lubrificante deve ser removido do compacto nos estágios iniciais do processo de sinterização. A não remoção adequada do lubrificante pode resultar em vários problemas dentro da peça e do forno de sinterização.

O tipo mais comum de lubrificante usado no processo de PM convencional é o etileno bis-estearamida (EBS), também conhecido como Acrawax-C do Lonza Group. Este material é relatado como tendo um ponto de fusão de 140°C e um ponto de ebulição de 260°C. Pode-se concluir que o lubrificante deve derreter e ferver para fora do compacto no início do processo de sinterização, mas este não é o caso.

EBS foi observado [2,3] em função da temperatura. EBS não ferve a 260°C. Na verdade, ele permanece líquido a aproximadamente 540°C e então se dissocia totalmente em carbono e hidrogênio. O carbono sólido, ou fuligem, formado é a causa raiz dos problemas de remoção de lubrificante no processo de PM (Fig. 2, online). Variando em graus de severidade, a fuligem pode ser encontrada nas peças, nas peças e no forno (Fig. 3).

Outra observação importante informa que uma vez que o EBS derrete, o carbono começa a estar presente no líqui-

TRATAMENTO TÉRMICO

do como um sólido até que toda a solução se torne carbono sólido. Isso foi explicado em um mecanismo proposto pela primeira vez em palestras por Levanduski, et.al.[1] da Abbott Furnace Company.

Como a maioria das cadeias de hidrocarbonetos, conforme o EBS é aquecido, ele começa a se decompor em cadeias menores de hidrocarbonetos. Eventualmente, ele se decomporá e se tornará o menor hidrocarboneto, o metano. Termodinamicamente, o metano não é mais estável quando atinge aproximadamente 550°C e se dissocia em carbono sólido e hidrogênio [2,3].

Powell, et.al. [2,3] também observam que a densidade do compacto de PM desempenha um papel importante no processo de remoção de lubrificante. Conforme a tecnologia de compactação melhora para permitir a produção de compactos com uma densidade cada vez maior conforme compactado, o tempo necessário para que o EBS saia do compacto se torna mais longo (Fig. 4). Isso nos força a reconsiderar a regra prática de longa data que indica que 20 minutos foi adequado para a remoção de EBS. Aqui vemos que a regra prática funcionaria bem para compactos de densidade mais baixa que eram comuns no passado. No entanto, esta não é mais uma regra válida. O tempo para o lubrificante sair do compacto, portanto o tempo para o compacto ser 140-540°C, deve aumentar com o desejo de pressionar para densidades verdes mais altas.

Há outra etapa importante nesse mecanismo [1]. Conforme o EBS se decompõe, ele não pode ser dividido em um número par de moléculas de metano. O resultado é o carbono sendo deixado para trás. Isso explica a presença de carbono no líquido da fusão [2,3]. Isso também aponta para outro aspecto-chave do processo de remoção de lubrificante. O lubrificante sai do compacto como um líquido e então ferve para formar um vapor. No entanto, mesmo que todo o lubrificante líquido possa ser removido, ainda há carbono sólido que será deixado para trás conforme o EBS se dissocia.

Equipamentos e Auxiliares Para Remoção de Lubrificante Ao longo dos anos, vários dispositivos e ferramentas de processamento foram desenvolvidos para auxiliar na remoção de lubrificante e tratar a presença de carbono. Os primeiros fornos de sinterização eram projetos de caixa única, onde o compacto era pré-aquecido e a remoção do lubrificante ocorria na frente da caixa aquecida. Determinou-se então que duas caixas aquecidas no forno ajudariam na remoção do lubri-

ficante e permitiriam que a regra de ouro de 20 minutos na primeira caixa aquecida fosse mantida. Conforme a densidade dos compactos aumentava e as cargas de sinterização aumentavam, no entanto, isso não era suficiente para resolver todos os problemas de remoção de lubrificante.

O borbulhador foi o primeiro dispositivo adicionado aos fornos para auxiliar na remoção de lubrificantes e no combate à fuligem (Fig. 5). O conceito era fazer borbulhar nitrogênio na água. O nitrogênio pegaria a umidade e a carregaria para a seção de pré-aquecimento do forno. O local da injeção era normalmente colocado dois terços do caminho para a seção de pré-aquecimento (Fig. 6, online). Isso coincidia com o local onde a maioria dos produtos atingiria cerca de 650°C, porque podia ser visto no forno que era o local onde a fuligem começava a se formar e se acumular.

Para aumentar a capacidade do borbulhador, a água é então aquecida para acelerar a formação de vapor d’água e carregada para o forno. O grau de controle da bolha é limitado porque só se tem a temperatura da água e a vazão de nitrogênio como variáveis de ajuste. No entanto, os borbulhadores têm um bom desempenho para peças pequenas e médias e taxas de produção. Eles são capazes de produzir até aproximadamente 5 libras / hora de vapor d’água.

Infelizmente, a variabilidade no desempenho do borbulhador aumenta nas taxas de fluxo mais altas porque a grande quantidade de nitrogênio pode freqüentemente fazer com que o banho de água se torne instável e a água líquida seja captada pelo gás. Esta forma líquida da água causa picos na quantidade real de umidade que está sendo introduzida no forno.

Para resolver os problemas de controle do borbulhador, foi desenvolvido um dispositivo onde a água é jogada em um aquecedor para formar vapor. O vapor é então transportado por um fluxo de nitrogênio para o mesmo local de injeção do forno que o borbulhador. Estes são chamados de sistemas FAST (Furnace and Atmosphere Service Technology - Tecnologia de Serviço de Forno e de Atmosfera) (Fig. 8).

Como a variável de controle agora é a quantidade de água introduzida no aquecedor, o grau de controle é muito melhor.

O fator limitante é o tamanho do aquecedor, que afeta a quantidade de vapor d’água que pode ser produzida. Os sistemas FAST são normalmente limitados a aproximadamente 2,5 libras / hora de vapor de água. Os sistemas funcionam bem para baixas taxas de produção e peças pequenas com menos lubrificante.

Para taxas de produção e peças grandes que requerem mais vapor de água para reagir com o lubrificante, foram desenvolIndustrial Heating

JUL A SET 2020 39

TRATAMENTO TÉRMICO

Slug de meia polegada de diâmetro a 500 ºF 14.75

Gramas de peso

14.70 14.65 14.60 6.2 g/cc 6.6 g/cc 7.0 g/cc

14.55 14.50 14.45 14.40 14.35

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Time (minutos) Fig. 4. Tempo para remover EBS vs. densidade [2]

N2

Water

Fig. 5. Borbulhador e esquema do encanamento

vidos sistemas que usam um queimador de gás para produzir a atmosfera. A proporção ar-combustível do queimador é ajustada para produzir a atmosfera contendo umidade usada para ajudar no processo de remoção do lubrificante.

Um exemplo comum desta tecnologia é um processo de delubeamento de qualidade (QDP - Quality Delube Process , Fig. 9).

O gás do queimador é produzido em uma câmara acima do produto quando ele entra. O gás é então introduzido no produto no mesmo local da etapa de pré-aquecimento do processo que os outros métodos, aproximadamente 650°C. Limitada apenas pelo tamanho do queimador selecionado, a quantidade de 40 JUL A SET 2020

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vapor d’água que esse tipo de sistema pode produzir é substancialmente maior do que outros sistemas. Devido à grande quantidade de umidade produzida, mesmo quando o queimador é reduzido para fogo baixo, este sistema não funciona bem para peças pequenas e cargas de produção leves. Essas cargas não transportam lubrificante produtor de carbono suficiente para reagir com a grande quantidade de umidade produzida. O resultado é uma oxidação das peças que é evidente por congelamento e descarbonetação.

O sistema é controlado por um termopar localizado na câmara de combustão superior. Como o queimador produz calor enquanto gera a atmosfera,

a quantidade de umidade é diretamente influenciada pela temperatura da câmara. Esta é uma fonte de variabilidade.

Outra desvantagem significativa desse tipo de sistema é a manutenção. O desempenho do queimador mudará com o tempo. Isso requer uma pessoa com conhecimento em ajuste de queimador para fazer a manutenção rotineira do sistema.

Reconhecendo que o tempo para remover o lubrificante do compacto continuava a aumentar, as seções de pré-aquecimento do forno continuaram a se tornar mais longas e a tecnologia foi desenvolvida para aumentar o tempo em que o compacto está na faixa de temperatura ideal de remoção do lubrificante. Um deles, conhecido como Zona 0, é uma simples adição de um gargalo isolado à seção de pré-aquecimento do forno (Fig. 11, online). Os gases quentes que saem do forno passam sobre os componentes de entrada, os pré-aquecem e ajudam a iniciar a fusão do lubrificante mais cedo.

Uma outra adição a esta abordagem simples é adicionar a capacidade de injetar ar aquecido na Zona 0. O ar reage com o excesso de combustível da atmosfera do forno para produzir calor.

Essa adição ao sistema é chamada de tecnologia de queimador de lubrificante (LBT - Lubricant Burner Technology).

Embora a Zona 0 e o LBT ajudem a diminuir o tempo de remoção do lubrificante, nenhuma das tecnologias fornece um meio de lidar com o carbono produzido durante a quebra da cadeia de hidrocarbonetos.

O Vulcan A falta de controle é a desvantagem subjacente a todas as tecnologias desenvolvidas até o momento. A temperatura, o tempo, a composição da atmosfera de

TRATAMENTO TÉRMICO

N2

Vapor

Fig. 8. Sistema FAST e esquema de encanamento

Gás

Ar Fig. 9. QDP e esquema de encanamento

ventiladores de velocidade variável para fornecer controle independente da taxa de aquecimento e do perfil de temperatura do compacto.

O tempo na faixa de temperatura ideal é controlado a 540°C ou menos pelo comprimento do sistema e o aquecimento em cada zona. Este tempo é ajustável para coincidir com a densidade de entrada do compacto, deixando para trás a regra prática.

A umidade também é independente de todas as outras variáveis. Com a capacidade de produzir de 0-12 libras / hora de vapor, o fluxo pode ser ajustado para fornecer o máximo ou o mínimo de umidade necessária para reagir com o carbono durante a decomposição do EBS. Isso dá ao mesmo sistema a capacidade de processar pequenas peças e cargas, bem como peças grandes e cargas pesadas.

Combinar a compreensão da remoção de lubrificante com o conhecimento do controle da atmosfera e do calor produziu um sistema que demonstrou funcionar em um nível ideal para uma ampla gama de níveis de produção e tamanhos de peças. Estudos de perda de peso demonstraram 100% de remoção de lubrificante para Interlube E e EBS sem oxidar ou descarbonetar o compacto.

Este artigo foi revisado gentilmente por Aparício Freitas da Combustol Fornos.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Contate Stephen

Fig. 12. O Vulcan

sinterização e a umidade para auxiliar na reação do carbono são frequentemente conectados diretamente ou limitados no grau de seu controle.

Um desenvolvimento recente enfoca a necessidade de um controle de processo melhor e independente. Este sistema é denominado Vulcan (Fig. 12). É uma

substituição direta das tecnologias de caixa de pré-aquecimento existentes.

Como a faixa de temperatura ideal para a remoção de lubrificante está entre 140-540°C, o aquecimento por radiação, como é usado em fornos convencionais, não é eficaz. O Vulcan usa aquecimento convectivo com

L. Feldbauer, Ph.D., diretor, Pesquisa e Desenvolvimento, Abbott Furnace Company, 1068 Trout Run Road, PO Box 967, St. Marys, PA 15857, EUA; tel: +1 814-7816355; e-mail: sfeldbauer@abbottfurnace.com; web: http://www.abbotturnace.com.

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Modelamento e Aplicação de um Novo Tratamento Térmico para Refinamento de Microestruturas Bainíticas em um Aço de Baixo Carbono Resfriado Continuamente

Fig. 9. Microestrutura resultante do tratamento térmico de dois passes para a austenitização de 1200 °C. A figura (b) mostra a região delimitada de (a)

Pedro José de Castro, Thiago Marques Ivaniskia, Antonio Carlos de Figueiredo Silveira, Cristiano José Turra, Alexandre da Silva Rocha, Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM), Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, Brasil A crescente demanda em vista da eficiência energética no setor industrial exige que este setor apresente inovações tecnológicas e científicas continuamente. No setor de beneficiamento do aço, um dos caminhos em que a indústria e a academia vêm buscando melhorias é por meio da substituição de aços martensíticos, que demandam dispendiosos tratamentos térmicos posteriores visando ajustes de propriedades, alívio de tensões e correções de distorções. Uma das respostas a esse desafio é o emprego de aços bainíticos resfriados continuamente. Estes materiais visam atingir suas propriedades mecânicas de produto logo após seu processamento termomecânico, por meio de um resfriamento contínuo ao ar. O presente trabalho visou estudar a evolução microestrutural de um aço desta categoria em frente a um tratamento térmico baseado nos conceitos de uma nova classe comercial de aços, chamados “aços bainíticos nanoestruturados”. Para tanto, uma rota térmica que introduziu alta energia motriz no início da transformação bainítica foi desenvolvida. Além disso, buscou-se, por meio da simulação computacional, modelar a rota de resfriamento do corpo de prova, visando mapear as taxas de resfriamento ponto a ponto e obter maior controle do processo para futuras otimizações.

Concluiu-se o contexto termodinâmico estabelecido pelo tratamento térmico de dois passes introduz uma matriz de bainita em ripas com maior dureza do que a matriz de bainita granular, que é presente no material em condição de recebimento.

A

tualmente há um grande interesse econômico e ambiental na substituição dos aços martensí-

ticos por aços que obtenham propriedades mecânicas equivalentes ou superiores sem a utilização de tratamentos térmicos posteriores como o revenimento da microestrutura para ajuste de propriedades. Uma alternativa que está se consolidando para esta questão é a utilização de aços bainíticos. Esta classe de aços, que têm sido extensivamente investigadas nas últimas décadas 42 JUL A SET 2020

Industrial Heating

Fig. 1. Dimensões do corpo de prova utilizado. T indica termopar e os subscritos as posições

de processamento apresenta morfologia acicular, agrupada em pacotes com direção de crescimento clara e, portanto, é denominada bainita em ripas (BR). Esse tipo de morfologia se destoa bastante dos aços processados por resfriamento ao ar, que apresentam uma morfologia sem direção de crescimento evidente, aparentemente aleatória, chamada bainita granular (BG).

Fig. 2. Curvas de temperatura do núcleo e para as extremidades plotadas sobre o diagrama de resfriamento do aço utilizado

Porém, os aços nanoestruturados necessitam de tratamentos de altíssima duração, podendo chegar a tratamentos com duração de meses [12], o que limita o ferramental disponível para sua produção. Nesse quesito, os aços de baixo carbono apresentam a clara vantagem, de maneira que a transformação bainítica cessa em questão de minutos.

Este trabalho tem como objetivo a

aplicação e modelamento por simulação computacional de uma nova rota térmica Fig. 3. Microestrutura do material na condição de recebimento. (b) exibe a área delimitado pelo retângulo em (a) [1, 4], oferece

propriedades mecânicas for-

em aços bainíticos de baixo teor de carbono resfriados ao ar. Para tanto, desenvol-

mento da composição química e rotas ter-

veu-se uma rota composta por um resfria-

midáveis para uma vasta gama de compo-

momecânicas de processamento para estes

mento contínuo em dois passos: o primei-

sições químicas e rotas de processamento

novos materiais, visando fechar ou superar

ro, em um meio de alta taxa de resfriamen-

termomecânicos. Os aços bainíticos res-

esta lacuna de propriedades.

to e o segundo ao ar. O intuito disto, foi

friados continuamente são uma das classes

unir as qualidades de um resfriamento ao

A classe dos aços bainíticos nanoes[12,13], que

é uma classe de aços

promissoras de novos materiais para a

truturados

obtenção de propriedades finais a partir do

de médio para alto carbono, é um exemplo

co em baixas temperaturas, conferindo à

tratamento termomecânico seguido por

de sucesso entre aplicação dos conceitos

bainita melhores propriedades mecânicas.

resfriamento continuo em ar [5, 7]. Com a

teóricos do design de ligas bainíticas e es-

O tratamento térmico foi acompanhado

utilização desta rota, descarta-se a necessi-

cala industrial. Estes materiais alcançam as

termopares distribuídos ao longo do corpo

dade do revenimento e de processamento

maiores resistências a tração para a classe

de prova. A partir dos dados gerados pelos

posterior para correções das distorções que

de aços bainíticos (aproximadamente 2500

termopares, se desenvolveu um modelo

ocorreriam após o processo de têmpera.

Mpa) e, devido a sua rota de processamen-

por simulação de elementos finitos do

Além disso, para aços bainíticos resfriados

to, podem ser comercializados em uma

tratamento térmico empregado com o ob-

continuamente com baixo teor de carbono,

vasta gama de diâmetros de barra [14,15].

jetivo de avaliar a variação dos campos de

há a possibilidade de utilização dessas ligas

O ponto chave destes materiais está no

temperatura ponto a ponto, o que permitiu

para a soldagem sem grandes complicações

controle do desenvolvimento bainítico na

calcular as taxas de resfriamento para toda

[8,9]. Porém, mesmo

ar às vantagens de um tratamento térmi-

com as qualidades das

nano escala. Isto é realizado com banhos

a geometria do corpo de prova. Este traba-

novas classes de aços bainíticos, existe uma

isotérmicos em baixíssimas temperaturas

lho está incorporado no escopo do projeto

lacuna entre as propriedades mecânicas

que, devida a alta força motriz de transfor-

“Energy Efficient Manufacturing Chain for

oferecidas pelos aços martensíticos tempe-

mação, refinam os feixes de bainita e, por

Advanced Bainitic Forging Steels Based on

conseguinte, as ilhas restantes de austenita

Thermo-Mechanical Processing”, vinculado

retida. A bainita produzida por esse tipo

ao programa Brazilian-German Collabora-

rados e revenidos e os aços bainíticos

[10,11].

Para tanto, faz-se necessário o aperfeiçoa-

Industrial Heating

JUL A SET 2020 43

em temperaturas diferentes. As curvas de resfriamento para as regiĂľes do nĂşcleo e extremidades esperadas sĂŁo tambĂŠm ilustradas na Fig. 1.

Com base nas rotas tÊrmicas desenvolvidas, foram então realizados tratamentos tÊrmicos preliminares em óleo e ågua, visando encontrar o meio de resfriamento mais adequado. Os dados obtidos destes Fig. 4. Curvas de resfriamento obtidas pelo resfriamento em ågua, óleo e ar plotadas na CCT do aço estudado

ensaios permitiram estimar o tempo necessårio de permanência no banho líquido no primeiro passo de resfriamento, para que a transformação bainítica começasse no início do segundo passo. As temperaturas de austenitização empregadas foram de 1200°C e 1000°C, visando avaliar as variaçþes morfológicas da bainita para diferentes tamanhos de grão austeníticos.

O tempo de permanĂŞncia em forno apĂłs o encharque foi de 20 minutos.

Fig. 5. Curvas de resfriamento experimentais. As linhas horizontais representam o momento da retirada do banho lĂ­quido e da menor temperatura obtida para a base e o topo, respectivamente

tive Research Initiative on Smart Connec-

CP e as posiçþes dos termopares utilizados

ted Manufacturing (BRAGECRIM), que

sĂŁo apresentadas na Fig. 1.

visa estudar a viabilidade da aplicação de

O primeiro passo para definição do

aços bainíticos ao processo de forjamento

tratamento tĂŠrmico de dois passes foi a

e posterior resfriamento contĂ­nuo, a fim de

escolha de uma temperatura para inĂ­cio

reduzir o consumo energĂŠtico e reduzir o

da transformação bainítica. A temperatura

tamanho da cadeia de processos na fabrica-

escolhida foi de 450°C, aproximadamente

ção de componentes mecânicos.

70°C acima da linha da região de início de transformação martensítica (linha

Composição química

Ms) do aço em questão. Esta temperatura

No presente estudo foi utilizado o aço DIN

ĂŠ baixa o suficiente para que se evite o

18MnCrSiMo6-4 (HSX 130) Swiss Steel,

campo de formação da ferrita poligonal

Suíça, cuja composição química Ê apresen-

e alta o suficiente para evitar o inĂ­cio da

tada na Tabela 1.

transformação martensítica. A rota tÊrmica desenvolvida Ê ilustrada na Figura 1, plota-

Geometria dos corpos de prova e Resfriamento ContĂ­nuo em Dois Passos

da sobre o diagrama de transformação em

O corpo de prova (CP) utilizado neste

lizado. Ă&#x2030; importante notar que, devido a

trabalho foi de tarugos cilĂ­ndricos simples,

geometria do corpo de prova utilizado, hĂĄ

com geometria utilizada normalmente em

gradientes de temperaturas formados entre

tratamentos termomecânicos, como no

as regiĂľes do nĂşcleo e as regiĂľes externas e,

caso de um forjamento. As dimensĂľes do

portanto, as transformaçþes devem ocorrer

44 JUL A SET 2020

Industrial Heating

resfriamento contínuo (contínuos cooling transformation curve, CCT) do aço uti-

Simulação por Elementos Finitos A partir dos dados coletados pelos termopares dispostos ao longo do corpo de prova, fez-se uma anålise inversa por meio de simulação baseada em no mÊtodo de elementos finitos (MEF) para obtenção dos coeficientes globais de troca tÊrmica para cada meio de resfriamento utilizado.

Considerou-se o corpo de prova como um sistema fĂ­sico baseado nas equaçþes constitutivas de troca de calor [16â&#x20AC;&#x201C;18]. A Equação 1 representa a evolução de temperatura de um sistema, onde esta evolução ĂŠ igual a competição entre condução interna de calor e sua dissipação de energia: đ?&#x153;&#x2022;đ?&#x2018;&#x2021;

đ?&#x153;&#x152;đ?&#x2018;? đ?&#x153;&#x2022;đ?&#x2018;Ą = đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ł đ?&#x2018;&#x2DC; ďż˝ đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2018; đ?&#x2018;&#x2021;

+ đ?&#x2018;&#x160;Ě&#x2021;

[1]

Onde Ď ĂŠ a densidade do material c ĂŠ o calor especĂ­fico e k ĂŠ a sua condutividade tĂŠrmica. O valor de W Ě&#x2021; ĂŠ gerado por tensĂľes plĂĄsticas que

Fig. 6. Valores das variĂĄveis h,k e c para cada estĂĄgio do tratamento tĂŠrmico para os dois casos simulados

sĂŁo dissipadas sob a forma de calor, no caso de materais que obecem a lei de Norton-Hoff. Estas, sĂŁo definidas em termos de transferĂŞncia de calor por radiação, condução e convecção, de acordo com as seguintes equaçþes: â&#x2C6;&#x2026;đ?&#x2018;&#x; = đ?&#x153;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x153;&#x20AC;(đ?&#x2018;&#x2021; 4 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2021;0 4 ďż˝

â&#x2C6;&#x2026;đ?&#x2018;? = â&#x201E;&#x17D;(đ?&#x2018;&#x2021; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2021;0)

Fig. 7. Resultado comparativo das curvas de resfriamento experimentais comparadas com o modelo proposto. (a) simulação sem a etapa de IT (b) mostra o resultado com a utilização da etapa de IT. â&#x20AC;&#x153;Fitâ&#x20AC;? ĂŠ o nome atribuĂ­do Ă s curvas de ajuste matemĂĄtico

[2] [3]

O coeficiente Îľ ĂŠ a emissividade do material, Ď&#x192;s ĂŠ a constante de StefanBolzmann, T0 ĂŠ a temperatura do ambiente externo e T ĂŠ a temperatura do corpo de prova. O valor de h representa o coeficiente global de transferĂŞncia de calor por condução e convecção durante o processo de tratamento tĂŠrmico, que varia de acordo com a condutividade tĂŠrmica, k, do material e a sua temperatura.

Partindo deste princĂ­pio, o modelamento do tratamento tĂŠrmico foi dividido em mĂşltiplos passos dependentes do coeficiente global de transferĂŞncia de calor e a temperatura em que se encontra o corpo de prova.

O tratamento tÊrmico foi modelado pelo software DEFORMŽ. As condiçþes de contorno utilizadas são apresentadas na Tabela 2.

Neste trabalho, visando limitar sua extensão, só serão apresentadas as simulaçþes para o tratamento tÊrmico austenitizado a 1000°C.

Fig. 8. Mapas de temperatura resultantes da simulação para (a) 11 segundos e (b) 20 segundos

Caracterização do Material em Estado de Recebimento A microestrutura do material no estado de recebimento Ê apresentada na Fig. 3 com a sua respectiva dureza Vickers e taxa de resfriamento.

Na Fig. 3 (b), Ê detalhada a região delimitada pelo retângulo em (a).

A partir da Fig. 3 se notam as principais caracterĂ­sticas da bainita granular, que compĂľe a matriz do material no seu estado como recebido. Neste tipo microestrutura, a bainita ferrĂ­tica ĂŠ revelada pelas regiĂľes em branco permeada pelos constituintes MA como pequenas ilhas cinzas com formato irregular.

As regiþes com coloração mais escura são mais resistentes ao ataque químico, indicando provåvel maior teor de carbono [19]. Hå tambÊm a presença de grãos de ferrita poligonal, em consequência da baixa taxa de resfriamento (aproximadamente 1°C/s) ao qual o material foi submetido durante sua produção.

Nesta microestrutura os contornos de grĂŁos prĂŠvios sĂŁo parcialmente mantidos, visivelmente na Fig. 3b.

Isso se deve ao carĂĄter ambĂ­guo do mecanismo de crescimento da BG, que apresenta caracterĂ­sticas de carĂĄter difusional e adifusional [20,24]. Desta maneira, o mecanismo de crescimento Industrial Heating

JUL A SET 2020 45

Fig. 10. - Microestrutura resultante do tratamento térmico de dois passes para a austenitização de 1200 °C. A figura (b) mostra a região delimitada de (a)

da BG ainda é alvo de incertezas no campo acadêmico, não ainda estando claro qual o mecanismo regente na formação desta microestrutura.

Tratamento Térmico de Dois Passes A Fig. 4 mostra o resultado dos resfriamentos obtidos pelas têmperas preliminares plotadas na CCT do aço estudado comparadas com um resfriamento convencional para produção do aço, em convecção natural em ar (aproximadamente 1°C).

Esta figura apresenta apenas a curva obtida pelo termopar localizado na base dos corpos de prova visto que esta é a região que apresentou maior taxa de resfriamento.

Como previsto, as regiões externas do corpo de prova perderam calor mais rapidamente que o núcleo. No momento que os corpos de prova alcançam a menor temperatura durante o resfriamento, aos 20 segundos, houve uma diferença de, aproximadamente, 40°C entre a base

o topo, que é possivelmente resultado da direção do movimento do corpo de prova dentro do banho líquido o que cria uma camada de vapor responsável por isolar o corpo de prova heterogeneamente. No período da retirada do banho (11s) até a menor temperatura alcançada (20s), nota-se também que a taxa de resfriamento se mantém elevada, sugerindo que há uma transição gradual nos parâmetros de troca térmica durante a transição de meios. Após passar por este regime transitório, as extremidades do corpo de prova passam a ser aquecidas devido ao gradiente de temperatura entre o núcleo e as mesmas.

Modelamento por Simulação Numérica O modelamento do tratamento térmico considerou inicialmente três etapas representantes do caminho do corpo de prova durante o tratamento térmico, este caminho inicial é aqui tratado como Caminho 1.

Para cada etapa foi utilizado um

coeficiente global de perda térmica, condutividade e calor específico referente à faixa de temperaturas em que se encontra o material. A Fig. 6 apresenta os diferentes valores de h,k e c utilizados para simulação de cada passo do tratamento térmico.

Pela análise posterior dos dados dos termopares, notou-se que a transição do meio líquido para o ar não resulta em uma variação abrupta do coeficiente de troca térmica do líquido para o ar. Este pode ser considerado como um período de “inércia térmica” (IT), resultando numa transição suave entre os meios de resfriamento. Para tanto, visando modelar esse comportamento, foi implementado um passo intermediário chamado de IT, que possui um coeficiente de transferência de calor intermediário, e diferentes valores de condutividade e calor específico, mostrados na Fig. 6 como um passo intermediário entre os passos 2 e 3 do caminho 1. Este segundo caminho é apresentado na Fig. 6, como caminho 2. A Fig. 7 apresenta as curvas modeladas sobrepostas aos resultados experimentais para as condições com (Fig. 7b) e sem (Fig. 7a) o período de inércia térmica. Para a curva com IT, devido à variação dos valores de entrada de condutividade térmica e do calor específico ao fim do primeiro e segundo passos no Caminho 2, foram calculados ajustes matemáticos para os dois seguintes passos, que são apresentados na Fig. 7.

Com base nos resultados da Fig. 7, nota-se a importância da

Tabela 1. Composição química do aço 18MnCrSiMo6-4, em porcentagem de massa

Elemento

C

Si

Mn

S

Ni

Cr

Cu

Mo

Al

Ti

N

Fe

% em massa

0.18

1.19

1.42

0.015

0.063

1.17

0.10

0.27

0.005

0.004

0.01

Balanço

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Tabela 2 - Parâmetros utilizados na simulação computacional

Parâmetros da simulação Número de elementos e nós

Nós

Elementos

6521

28477

Temperatura de austenitização (°C)

1000 e 1200

Emissividade (-)

0,8-0,9

Temperatura Ambiente (°C)

20

Tipo de Malha

Tetragonal

Solver

Newthon- Raphson

implementação de um passo intermediário para englobar a transição entre meios diferentes de resfriamento. Isto sugere que uma complexa interação térmica interna impede que ocorra uma transição abrupta entre os parâmetros da troca de calor do meio de maior taxa de resfriamento para o menor, o que deve ser considerado em tratamentos térmicos com variação na taxa de resfriamento.

Na Fig. 8 são apresentados os campos de temperatura resultantes da simulação para o momento de retirada do banho (Fig. 8a) e para o momento de menor temperatura para as regiões externas (Fig. 8b). Nota-se que as regiões externas do billet devem transformar para martensita devido à alta taxa de resfriamento proporcionada pela água.

Com com a evolução do campo de temperaturas é possível que ocorra o auto-revenimento desta martensita, o que assemelharia o tratamento em questão com a classe de aços temperados e auto revenidos (quench and self tempered - QST) [25,26].Os campos de temperaturas também permitiram calcular a taxa de resfriamento média ponto a ponto, associando a microestrutura resultante com sua respectiva taxa de resfriamento. As taxas de resfriamento calculadas são apresentadas na seção 3.4.

Caracterização do Material Tratado Termicamente Após a realização do tratamento térmico, devido ao novo contexto termodinâmico no qual ocorreu a transformação bainítica, houve uma mudança da matriz de bainita granular para bainita em ripas. Isso pode ser visualizado pela manutenção dos contornos de grãos prévios o que é uma característica de transformações adifusionais [22].

Outro fator responsável pela variação morfológica é a maior resistência mecânica da austenita em baixas temperaturas que é responsável pelo refino da espessura das ripas bainíticas [27,28]. Além disso, a alta taxa de resfriamento suprime a formação da ferrita poligonal, gerando uma

microestrutura mais homogênea. A Fig. 9 mostra a microestrutura, microdureza e taxa de resfriamento resultantes da austenitização de 1000°C. Para a condição de austenitização em 1200°C, houve um crescimento de grãos devido à alta temperatura, resultando em uma variação microestrutural notável. A Fig. 10 mostra os resultados microestruturas, de dureza e taxa de resfriamento para esta condição.

Caballero, et al, [21] analisaram a variação do tamanho de grão em tratamentos térmicos para produção de bainita granular. Em seu trabalho, foi concluído que grãos austeníticos prévios maiores devem favorecer a formação de bainita granular. Esse efeito pode ser visto na Fig. 10 (a e b), nas quais a identificação dos contornos de grãos é dificultada em relação a condição de grãos austeníticos menores, mostrado na Fig. 9, o que é atribuído ao caráter difusional da formação da bainita granular.

O aumento da dureza no material na condição tratada termicamente teve um aumento em média de, aproximadamente, 50 HV. Alguns autores [29,30] apontam que o mecanismo de aumento de resistência do em aços bainíticos é atribuído ao refinamento da espessura dos feixes bainíticos. No caso do tratamento térmico de dois passos, o refinamento é alcançado devido ao aumento da resistência mecânica da austenita, que dificulta o avanço da interface bainítica. As técnicas aqui utilizadas não são apropriadas para medição da espessura dos feixes bainíticos, más, a dificuldade de resolução da microestrutura do material tratado termicamente aponta para um refinamento microestrutural devido a maior quantidade de interfaces presente na Fig. 9 e Fig. 10 em relação ao material em condição de recebimento. Em relação a microdureza para as condições de maior e menor grãos austeníticos prévios, a condição com grão menor apresenta um pequeno aumento de microdureza, o que pode ser atribuído a maior quantidade de BR para esta condição.

Conclusões As seguintes conclusões podem então ser sumarizadas: • O modelamento numérico do tratamento térmico de dois passes permitiu calcular as taxas de resfriamento ponto a ponto no corpo de prova, permitindo associar a taxa de resfriamento e microestrutura resultante; • O conceito de inércia térmica, baseada na transição entre meios de resfriamento com diferentes taxas de Industrial Heating

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resfriamento foi introduzido na simulação e permitiu uma maior aproximação com a curva obtida através dos experimentos físicos; • O tratamento térmico de dois passos suprime a formação de ferrita poligonal e introduz maiores volumes de bainita em ripas na microestrutura de um aço resfriado continuamente. Houve um aumento de dureza do material após o tratamento térmico, atribuído ao refinamento da espessura dos feixes de bainita.

Agradecimentos Este trabalho foi realizado com suporte da CAPES (Programa BRAGECRIM, processo número 88881.142485/2017-01 - 1844/2017), Programa PROEX (Processo 88882.345785/2019-01) e CNPq (edital PQ 2018 processo 308773-7).

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