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Aços & Ligas | Aços e Ferros Fundidos | Aços Trip

Aços TRIP

Aços TRIP são aqueles que adquirem maior plasticidade mediante a ocorrência de transformação de fase induzida geralmente por deformação plástica. No caso, a sigla TRIP em inglês significa “Transformation Induced Plasticity”. Do ponto de vista microestrutural, estes aços, inicialmente austeníticos, apresentam composição química que permite a transformação desta austenita em martensita através da deformação, resultando em resistência mecânica mais elevada e, simultaneamente, maior ductilidade, devido ao aumento do coeficiente (taxa) de encruamento, associada a este tipo de transformação, uma vez que o aumento da taxa de encruamento (n) resulta em maior deformação plástica uniforme, ou seja, o material é capaz de se deformar em maior grau antes da estricção (“empescoçamento”), e assim deforma-se mais antes de fraturar [1-2].

O tratamento termomecânico no campo austenítico (“ausforming”, por exemplo) resulta em elevada densidade de discordâncias na austenita [1]. As temperaturas de início e final de transformação austeníticas  são assim ajustadas de forma que a austenita se transforma em martensita durante o ciclo térmico normal de fabricação. Embora o teor de carbono ideal de 0,30 % tenha sido inicialmente adotado, posteriormente teores mais baixos foram admitidos, da ordem de 0,05 a 0,20 % C [2].

Uma seqüencia típica de processamento para a produção de aços TRIP envolve os seguintes passos: a) Recozimento a 1200 ºC e têmpera; b) Deformação da ordem de 80 % de redução em espessura a 450 ºC (acima de Mi) para deformar a austenita e precipitar carbetos finos; c) Deformação plástica (laminação: redução de espessura) à temperatura ambiente (abaixo de Mi) para transformar alguma austenita em martensita [1].

Entretanto, a literatura [2] menciona dois métodos principais para a produção de aços TRIP, embora variações destes possam ser aplicadas:

a) A composição química do aço é ajustada de modo que este é austenítico à temperatura ambiente, mas a temperatura Mi está acima desta temperatura. O aço é então tratado termomecanicamente a uma temperatura acima de Mi, com elevadas deformações da ordem de 80 % em temperaturas na faixa de 250 a 550 ºC. Esta deformação da austenita eleva a temperatura Mf e conseqüentemente a temperatura Mi, mas a austenita deformada é ainda estável durante o resfriamento até a temperatura ambiente. Entretanto, ao deformar à temperatura ambiente, grande parte da austenita se transforma em martensita, e este aumento de plasticidade induzida por transformação de fase resulta em grande plasticidade aliada à alta resistência mecânica da austenita. Este tipo de tratamento pode ser aplicado a muitas variedades de aços, mas em cada variedade a composição química e o tratamento termomecânico utilizado podem ser críticos. Uma faixa de teores de carbono de até 0,3 % pode ser usada para proporcionar uma faixa de níveis de resistência mecânica. Propriedades típicas de um aço contendo 0,3 % C; 2 % Mn; 9 % Cr; 8,5 % Ni e 4 % Mo após redução a frio por laminação plana a 425 ºC são: resistência à tração = 1500 MPa, resistência ao escoamento = 1430 MPa, alongamento = 50 %.

Também é possível laminar a frio o material tratado termomecanicamente por uma redução de espessura da ordem de 15 %, permitindo aumentar a resistência mecânica para uma resistência à tração da ordem de 1750 MPa e resistência ao escoamento de 1620 MPa, porém com ductilidade muito reduzida.

b) O segundo método requer que o aço contenha elementos formadores de carbonetos e que o teor de carbono seja da ordem de 0,3 % e que a composição química seja ajustada para que as temperaturas Mi e Mf fiquem abaixo da temperatura ambiente. Após tratamento de solubilização o aço está austenítico e então é submetido a tratamento termomecânico uma temperatura entre 250 e 550 ºC, com um grau de deformação de cerca de 80 %. Este procedimento não apenas deforma a austenita mas também provoca a precipitação de carbetos, sendo que ambos os fatores elevam as temperaturas Mi e Mf. Nesse caso a temperatura Mf permanece abaixo da temperatura ambiente, porém a temperatura Mi fica acima desta temperatura. A deformação à temperatura ambiente então leva a austenita a se transformar em martensita com consequente aumento de resistência mecânica e de ductilidade devido à plasticidade induzida por deformação. Novamente o aço pode então ser trabalhado a frio com redução de espessura da ordem de 15 % à temperatura ambiente após a deformação termomecânica. Por esses processos a resistência ao escoamento atinge valores de até 2000 MPa com alongamentos de cerca de 20 a 25 %.

Este método de transformação controlada pode adicionalmente ser complementado por um tratamento de resfriamento a – 196 ºC para transformar a austenita em martensita após deformação termomecânica, seguido por revenido ou envelhecimento a aproximadamente 400 ºC. Isso se traduz numa combinação de “ausforming” com transformação controlada.

Embora o fenômeno de plasticidade induzida por deformação seja bem conhecido há muito tempo, o considerável aumento de ductilidade com elevados níveis de resistência mecânica continua sendo explorado, assim como o acentuado ganho de tenacidade à fratura.

Apesar da elevada resistência mecânica e da boa ductilidade obtidas nesses aços, eles apresentam algumas desvantagens que limitam suas aplicações: a) Custo da matéria-prima, principalmente devido à grande quantidade de níquel (teores que podem chegar a 20 %) com resistência à corrosão geralmente não tão elevada como a dos aços inoxidáveis contendo 17 % de cromo; b) Dificuldade de controlar a composição química para proporcionar o correto comportamento de transformação; c) Alto custo de processamento, envolvendo desgaste3 de ferramentas de conformação devido à baixa temperatura de transformação e elevados graus de deformação introduzidos; d) Restrições quanto ao tipo de material que pode ser processado para formar produtos laminados planos e arames [2].

Uma grande variedade de composições químicas e processamentos pode sem ser utilizados, resultando em excelentes combinações de resistência ao escoamento e alongamento total. Devido ao alto custo dos elementos de liga, à dificuldade de deformação plástica em baixa temperatura e problemas na junção de partes, esses aços somente são usados em aplicações especiais de produtos laminados planos ou arames [1].  

Aplicações potenciais incluem carenagem de foguetes, prendedores inoxidáveis de alta resistência mecânica, agulhas cirúrgicas, blindagem inoxidável e cabos e fios de alta resistência mecânica [2].

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