A Importncia do Tratamento Trmico para

o Bom Desempenho de Peas Forjadas

Bruna Callegari*1, Karen Saori Morioka*2, Roberta de Moraes Marcondes*3, Tas Zor-

zenon*4, Iris Bento da Silva#5

*Departamento de Engenharia de Materiais, Escola de Engenharia de So Carlos,

Universidade de So Paulo #Departamento de Engenharia Mecnica, Escola de Engenharia de So Carlos, Uni-

versidade de So Paulo 1bruna2.callegari@usp.br, 2karen.morioka@usp.br, 3roberta.marcondes@usp.br,

4tais.zorzenon@usp.br, 5ibs@sc.usp.br

Resumo - O objetivo deste trabalho realizar

uma reviso sistemtica da literatura, compa-

rando os tratamentos trmicos para forjamen-

to. Dependendo da aplicao de uma pea

forjada, suas propriedades mecnicas podem

ser melhoradas por um tratamento trmico

realizado anterior ou posteriormente ao for-

jamento a quente ou a frio. Os tratamentos

realizados tm relao direta com a microes-

trutura e composio da pea a ser forjada.

Com a realizao destes tratamentos trmi-

cos, espera-se otimizar o processo de forja-

mento e controlar as propriedades finais do

componente.

Palavras-chave - Forjamento; Tratamento

trmico; Tratamento termomecnico; Resfria-

mento controlado.

I. INTRODUO

Forjamento um processo de confor-

mao mecnica atravs do qual se obtm a

forma desejada do componente por meio de

operaes de martelamento ou de aplicaes

gradativas de presso, utilizando-se prensas.

A maioria das operaes de forjamento efe-

tuada a quente. No entanto, certos metais po-

dem tambm ser forjados a frio.

As pecas forjadas so submetidas a

tratamentos trmicos posteriores sua con-

formao com os seguintes objetivos: remoo

de tenses internas introduzidas durante o

forjamento e o esfriamento, homogeneizao

da microestrutura e melhoria de sua usinabili-

dade e de suas propriedades mecnicas. Po-

rm, estes tratamentos tambm podem ser

aplicados anteriormente operao, depen-

dendo do tipo de processamento pelo qual a

matria-prima do forjamento tenha sido sub-

metida [1].

Atualmente, tem-se buscado alternati-

vas aos tratamentos trmicos convencionais

que objetivam a produo de microestruturas

e propriedades adequadas aos processos pos-

teriormente aplicados ou ao uso, visando

reduo de custos e tempos no processo de

conformao.

Neste trabalho, que consiste em uma

reviso sistemtica sobre os tratamentos tr-

micos relacionados ao forjamento, foi feita,

inicialmente, uma breve apresentao sobre os

processos de forjamento a frio e a quente. Em

seguida, foram abordados os tratamentos tr-

micos mais convencionais aplicados a peas

forjadas, tais como recozimento, normalizao,

tmpera e beneficiamento, e os problemas

decorrentes de sua m realizao. Tambm,

foram abordados meios de uso destes trata-

mentos como mecanismo de tenacificao, e as

alternativas que vm sendo utilizadas no intui-

to de se substituir os procedimentos tradicio-

nais de aplicao de tratamentos trmicos,

como os tratamentos termomecnicos e o pro-

cesso de resfriamento controlado. A partir da

pesquisa sistemtica, desenvolveu-se uma

comparao entre os mtodos por meio de um

estudo de casos.

*Comunicao pessoal com Lauralice de C. F. Canale.

II. REVISO SISTEMTICA

A. FORJAMENTO

O forjamento classificado quanto

temperatura de processamento (quente ou

frio). Pode ser realizado a quente, aps aque-

cimento uniforme acima da temperatura de

recristalizao do material, que proporcionam

grandes deformaes a menores foras aplica-

das, alm de uma boa preciso dimensional.

Normalmente em metais no ferrosos que

possuem deformaes limitadas, realiza-se

forjamento a frio (ocorre abaixo da temperatu-

ra de recristalizao), necessitando de maiores

esforos mecnicos e obtendo-se uma melhor

preciso dimensional [2].

mais fcil realizar forjamento a quen-

te, pois o aquecimento reduz a tenso de esco-

amento, deixando o material menos resistente

deformao, sendo necessria uma menor

energia. Entretanto, existe uma grande varie-

dade de peas pequenas, como porcas, parafu-

sos, pinhes, engrenagens, pinos, que so for-

jadas a frio, pois este processo promove o en-

cruamento.*

1) FORJAMENTO A QUENTE

O forjamento a quente geralmente ocor-

re com a presena de rebarba devido ao exces-

so de material, que so retiradas em uma ope-

rao de corte, imediatamente aps o forja-

mento. Aps o corte, os forjados so tratados

termicamente para obter-se uma microestrutu-

ra adequada aplicao.

Neste processo, simultaneamente re-

cuperao e recristalizao dos gros, ocorre a

deformao.

Este processo exige menor energia para

deformar o metal, proporciona maior habili-

dade para o escoamento plstico sem o surgi-

mento de trincas e diminui as heterogeneida-

des da estrutura dos lingotes fundidos devido

s rpidas taxas de difuso presentes na tem-

peratura de trabalho. Mas, geralmente, a estru-

tura e propriedades dos metais forjados a

quente so menos uniformes ao longo da seo

reta em relao aos metais trabalhados a frio e

recozidos, uma vez que a deformao sem-

pre maior nas camadas superficiais. O metal

forjado apresentar gros recristalizados de

menor tamanho na superfcie e seu interior,

submetido a temperaturas mais elevadas por

um perodo maior de tempo, pode ter um

crescimento de gros. As variaes estruturais

devido ao trabalho a quente proporcionam um

aumento na ductilidade e na tenacidade, com-

parado ao estado fundido [3].

2) FORJAMENTO A FRIO

No forjamento a frio, a deformao do

material muito til, pois possibilita um me-

lhor controle dimensional, alm de um melhor

acabamento superficial da pea associado ao

aumento da resistncia mecnica devido ao

encruamento. O encruamento provocado

pela deformao plstica do metal abaixo da

temperatura de recristalizao, modificando a

microestrutura do material e provocando o

aumento da resilincia e endurecimento [4].

Na conformao mecnica, verifica-se

que a tenso residual est mais localizada na

superfcie da pea, visto que o local que mais

sofre maior deformao [5].

A presena de tenses residuais com-

pressivas indicada pelo aumento da dureza,

pois facilitam a nucleao e a propagao de

trincas, enquanto que tenses residuais trati-

vas so indicadas pela reduo da dureza e

atuam no sentido de impedir a propagao de

trincas. O forjamento a frio introduz tenses

residuais de compresso, o que traz benefcios

para peas sujeitas a esforos cclicos.

Os tratamentos de tmpera e tmpera

seguida de revenimento aumentam muito o

nvel das tenses residuais e estas so de natu-

reza compressiva em relao pea forjada.

Recomenda-se esses tratamentos para aumen-

tar a resistncia a fadiga de peas forjadas a

frio [4].

B. TRATAMENTOS TRMICOS

Os tratamentos trmicos so processos

de aquecimento e arrefecimento aos quais se

submetem os aos a fim de se modificar mi-

croestrutura e otimizar caractersticas mecni-

cas, sem alterar a sua composio qumica [6].

Podem melhorar as propriedades mecnicas

anteriores ou posteriores ao forjamento, de-

pendendo da aplicao do metal a ser forjado,

mas, por outro lado, so fonte de tenses resi-

duais.*

As tenses residuais aps o tratamento

trmico dependem do tipo de tratamento em-

*Comunicao pessoal com Lauralice de C. F. Canale.

pregado e da intensidade e natureza da tenso

residual previamente existente no corpo. Ela

proveniente do histrico de deformaes me-

cnicas e processos trmicos [4].

1) PR-AQUECIMENTO

O material aquecido gradualmente em

um forno ou conjunto de fornos. realizado a

fim de prevenir a fratura ou distoro do ma-

terial [2].

2) RECOZIMENTO

realizado aquecendo-se o metal acima

da zona crtica, deixando-o resfriar lentamen-

te.* Pode anteceder a operao de forjamento

para que o material se torne mais dctil e ma-

level, reduzindo-se assim as tenses internas

[2].

O recozimento visa o aumento da usi-

nabilidade e conformabilidade, diminuindo a

dureza para um valor abaixo da inicial produ-

zindo um efeito indesejado do ponto de vista

de resistncia fadiga [4].

Para o forjamento, importante que o

material seja homogneo. Deste modo, deve-se

fazer um recozimento de homogeneizao

para evitar segregaes que possam prejudicar

o processo.

A geometria, dimenses e processos de

fabricao anteriores, como fundio, lamina-

o, metalurgia do p, interferem no processo.

No caso de uma pea recm-fundida, por

exemplo, podem ocorrer elevados nveis de

segregaes, o que torna necessrio o recozi-

mento de homogeneizao. No caso de peas

anteriormente forjadas, isso no necessrio.

O tratamento de recozimento reco-

mendado no caso de componentes que sero

posteriormente usinados.*

3) NORMALIZAO

realizada para melhorar a estrutura

cristalina do ao, otimizando propriedades

mecnicas. Consiste no aquecimento do mate-

rial acima da zona crtica seguido de resfria-

mento ao ar, permitindo o refino do gro e a

homegeneizao do material.*

A normalizao realizada geralmente

nas peas forjadas a quente a fim de se obter

uma microestrutura perltico-ferrtica de forma

a permitir uma boa usinabilidade do material

nas operaes subsequentes [7].

O tratamento trmico de normalizao

tambm reduz as tenses residuais no forjado.

Entretanto, estas se mantm acima do valor

das tenses residuais do material como rece-

bido [4].

4) TMPERA E TMPERA SEGUIDA DE RE-

VENIMENTO (BENEFICIAMENTO)

Atravs de um tratamento de tmpera

pode ser realizado o endurecimento das peas

forjadas. Nela, feito o aquecimento lento do

material at zona crtica, para que haja uma

transformao uniforme em sua microestrutu-

ra, seguido de um resfriamento rpido num

tanque com gua ou leo [8].

O revenimento atua para aliviar as ten-

ses acentuadas resultantes da tmpera [4].

5) ESTRATGIAS ALTERNATIVAS

Atualmente, tem-se pesquisado novas

alternativas que visam substituio dos tra-

tamentos trmicos. Dentre essas alternativas,

destacam-se o tratamento termomecnico e o

resfriamento controlado (perltico de forja).

Processamento termomecnico uma

tcnica que combina processos de trabalho

mecnico com subsequentes tratamentos tr-

micos, para se obter uma determinada propri-

edade mecnica atravs da manipulao da

microestrutura do material [9].

Estes tipos de processamento permite

que os tratamentos trmicos posteriores a ele

sejam eliminados, o que minimiza tempo e

custo dos processos produtivos que exigem

um controle rgido com relao sequncia do

processo, temperatura, aos tempos e s de-

formaes do material, podendo ser aplicados

ao forjamento a quente [10].

Peas forjadas num tratamento termo-

mecnico controlado podem apresentar pro-

priedades mecnicas melhores que asobtidas

por um forjamento convencional, como obser-

vado por Ghosh (2003) [11].

A outra alternativa a aplicao do res-

friamento controlado do forjado a quente, que

confere maior flexibilidade, rapidez e econo-

mia nos processos de conformao plstica dos

metais.

Diferentemente dos tratamentos trmi-

cos, realiza-se este ltimo processo imediata-

mente aps o forjamento a quente, de forma a

aproveitar o calor retido pelo prprio material.

O resfriamento controlado permite uma

taxa de resfriamento adequada para a ocorrn-

cia das transformaes microestruturais dese-

jadas e, consequentemente, garantir as propri-

edades exigidas.

A formao de uma microestrutura fer-

rtica-perltica vincula-se taxa de resfriamen-

to e temperatura inicial (acima da linha de

incio de formao da ferrita); ou seja, o mate-

rial deve estar totalmente austenitizado antes

do resfriamento. Desta forma, a taxa de resfri-

amento do material possibilita a obteno de

uma microestrutura perltica/ferrtica ou mar-

tenstica.

Elevadas taxas de resfriamento podem

produzir uma microestrutura com gros mais

refinados e menor espaamento entre as lame-

las de ferrita e cementita da perlita, promo-

vendo maior resistncia mecnica e dureza.

No caso de processos onde a usinagem

requerida aps o forjamento a quente, torna-se

necessrio o resfriamento ao ar com o intuito

de se promover a formao de uma microes-

trutura ferrtica/perltica, para otimizar a usi-

nabilidade do material [10].

Microestruturas de gro fino, compostas

por um misto de ferrita e bainita, obtidas por

uma transformao controlada em arrefeci-

mento contnuo, tem provado aumentar a

tenso de ruptura e melhorar a tenacidade em

tubos e chapas [2].

6) MECANISMO DE TENACIFICAO

A presena de vrios tipos de partculas

de segunda fase em microestruturas martens-

ticas revenidas prejudica a tenacidade de aos

de alta resistncia. Precipitados responsveis

por refino de gro, como nitretos de alumnio

e carbono, tambm podem reduzir significan-

temente a tenacidade de aos de alta-

resistncia e microestrutura refinada. Assim,

um processo para maximizar a tenacidade

atravs de um refino destes precipitados.

O processo consiste em quatro etapas:

Primeira etapa: reaquecimento e de-

formao a quente (preferencialmente a tem-

peraturas acima da temperatura de solubiliza-

o do precipitado menos solvel presente no

ao), seguido por resfriamento rpido at

500C.

Segunda etapa: recozimento subcrti-

co, para promover a precipitao do mximo

volume de precipitado na ferrita.

Terceira etapa: austenitizao seguida

de tmpera.

Quarta etapa: revenimento, para al-

canar a resistncia desejada. Este processo

muito aplicvel a processos de forjamento de

aos de alta resistncia, uma vez que o pr-

tratamento de solubilizao pode ser realizado

junto s operaes de reaquecimento e forja-

mento.

Um pr-tratamento a altas temperaturas

benfico forjabilidade do material e dura-

bilidade do molde, mas o objetivo principal da

operao sob temperaturas elevadas minimi-

zar o teor de precipitados grosseiros formados

durante o processamento e solidificao inicial

do ao. Aps o forjamento, no entanto, altas

taxas de resfriamento devem ser aplicadas,

para evitar a re-precipitao que pode correr

na austenita [12].

7) PROBLEMAS DECORRENTES DE TRA-

TAMENTOS MAL-SUCEDIDOS

Quanto ao tratamento trmico mal su-

cedido, os problemas so vrios:

O tratamento trmico visa atingir mai-

or resistncia da pea e outras caractersticas,

como tenacidade. Pode-se dizer que um pro-

blema macro seria uma resistncia menor que

o especificado pelo projeto, levando o produto

a uma falha prematura. Um plano de ao

para estas peas seria a realizao de uma

nova tmpera, exceto peas com nibio.

Outro ponto o forno oxidante: a pea

pode oxidar, criando uma fina camada de

xido de ferro em sua superfcie, que tambm

leva falha prematura. Um plano de ao

seria o lixamento da superfcie de trao des-

tas peas para a remoo do xido, conhecido

como carepa, e fazer o alvio de tenso.

No caso da ocorrncia de dureza mai-

or que o especificado, pode haver a quebra

prematura da pea devido baixa tenacidade.

Como plano de ao, as peas devem ser tem-

peradas e revenidas, novamente.

**Comunicao pessoal com Cleber M. Chiqueti.

J no caso da dureza menor que o es-

pecificado, pode ser ocasionada a perda de

desempenho dos componentes. Neste caso,

pode haver produtos de transformao (mi-

croconstituintes que no foram transformados

em martensita nos processos de tmpera e

revenimento, como: perlita, bainita, austenita

retida). Um plano de ao a tmpera e reve-

nimento, novamente.**

III. DISCUSSO

A. ESTUDOS DE CASOS

1) ESTUDO DE PROPRIEDADES MECNI-

CAS DE AOS ESPECIAIS, INOXIDVEIS E

RESISTENTES AO CALOR SUBMETIDOS A

TRATAMENTOS TERMOMECNICOS (G. W.

KUHLMAN ET AL., 1986)

Kuhlman realizou o revenimento de

aos HP310. Nele, o material forjado, foi sub-

metido a um tratamento que consistia em

normalizao a 927C por 1h com resfriamento

ao ar, seguida por austenitizao a 871C por

1h, tmpera em leo, refrigerao a -73C por

1h e por um duplo revenimento, de 177C a

399C, sendo que o segundo revenido foi rea-

lizado a uma temperatura ligeiramente menor

que a do primeiro. Por fim, foi realizado alvio

de tenses a 10C abaixo da temperatura do

revenimento final. Em seguida, foram ensaia-

das amostras sob trao e examinadas metalo-

graficamente.

Outro estudo foi baseado na fabricao

de forjados de HP9Ni-4Co-0,20C. As amostras

foram normalizadas a 899C por 1h, austeniti-

zadas a 843C por 1h, temperadas em leo,

refrigeradas a -73C por 1h, revenidas de

522C a 579C, por 4 a 8h, e resfriadas ao ar.

Em seguida, foram ensaiadas mecanicamente.

Realizou tambm um estudo referente

ao tratamento trmico de aos AF1410. Os

forjados foram submetidos a dois tratamentos

trmicos diferentes. Um, para minimizar a

distoro durante a usinagem, consistiu em

normalizao a 899C por 1h com resfriamento

ao ar, seguido por austenitizao a 816C por

1h com resfriamento ao ar, refrigerao a -73C

por 1h e revenido a 510C por 5h com resfria-

mento ao ar. O segundo, para maximizar pro-

priedades mecnicas, principalmente a tenaci-

dade, consistiu em normalizao a 899C por

1h com resfriamento ao ar, seguido por nor-

malizao a 899C por 1h com tmpera em

leo, normalizao a 816C por 1h com tmpe-

ra em gua e revenimento a 510C por 5h com

resfriamento ao ar.

A relao entre o forjamento e os trata-

mentos trmicos em aos inoxidveis foi estu-

dada em duas ligas, 15-5PH e PH13-8Mo. Para

a liga 15-5PH, foram fabricados forjados a

quente, utilizando-se diferentes temperaturas

de processamento, que foram submetidos a

um revenido de 1035C por 1h, resfriamento

ao ar at temperatura abaixo de 32C, 482C

por 2h e resfriamento ao ar, e submetidas a

ensaios de trao e tenacidade fratura. Para a

liga PH13-8Mo, os forjados foram fabricados a

partir de um tarugo e submetidos a um reve-

nimento de 927C por 3h, resfriamento ao ar

at abaixo de 16C, 538C por 4h e resfriamen-

to ao ar, e ensaiadas mecanicamente.

No caso de materiais resistentes ao calor

e corroso foram feitos dois estudos. No

primeiro, foi realizado um processamento

termomecnico da liga A286. O forjamento a

quente do tarugo foi seguido de um tratamen-

to constitudo por manuteno da temperatura

a 899C por 1h, tmpera em leo, aquecimento

a 704C por 12h e resfriamento ao ar. Final-

mente, as amostras foram submetidas a ensai-

os de trao.

No segundo, processou-se termomeca-

nicamente a liga Inconel 625. Um tarugo foi

submetido a dois tipos de processo de forja-

mento: a quente, com reduo total de perfil

de 75%, e uma combinao de quente e morno,

com um nvel similar de reduo. Os forjados

foram submetidos a tratamentos de recozi-

mento (980C ou 870C por 4h, com resfria-

mento ao ar), recozimento seguido por enve-

lhecimento (980C ou 870C por 4h, com res-

friamento ao ar e 650C por 48h com resfria-

mento ao ar), ou envelhecimento (785C por

24h seguido por resfriamento ao ar). Em se-

guida, as amostras foram testadas mecanica-

mente.

Os resultados mostram que, para otimi-

zar a ductilidade dos forjados da liga HP310,

temperaturas de revenimento entre 315C e

343C mostram-se benficas, sem prejudicar a

resistncia do material. Os forjados da liga

HP9Ni-4Co-0,20C podem ser processados

termomecanicamente de modo a atingir exce-

lentes combinaes de resistncia e tenacidade

fratura em grandes sees. A temperatura

tima de revenido aparenta estar entre 551C e

565C. As peas fabricadas utilizando-se a liga

AF1410 podem ser tratadas com duas taxas

diferentes de resfriamento para atingir a resis-

tncia mnima, de 1585 MPa, e a tenacidade

mnima, de 143 MPa.m1/2. Ainda que o resfri-

amento em ar, mais lento, atinja tais proprie-

dades e minimize a distoro, ele resulta em

propriedades mecnicas ligeiramente inferio-

res. A resistncia e a tenacidade do ao 15-5PH

varia modestamente de acordo com a tempera-

tura de forjamento, sendo que o valor timo

ocorre quando o processo realizado entre

1050C e 1150C. Uma tenacidade mnima de

60 MPa.m1/2 aparenta ser suficiente para os

forjados. No caso da liga PH13-8Mo, os forja-

dos fabricados apresentaram valores suficien-

tes para as propriedades testadas. A tempera-

tura tima de envelhecimento se encontra

entre 538C e 549C. A resistncia e a tenaci-

dade fratura e, possivelmente, a resistncia

fluncia, da liga A286 pode ser melhorada

atravs de forjamento realizado entre 1125C e

1175C. De modo a se atingir um valor mni-

mo de tenso de escoamento de 413 MPa na

liga Inconel 625, tanto o trabalho a quente

como os trabalhos a quente e a morno combi-

nados podem ser empregados juntamente com

o recozimento nico, entre 870C e 980C. A

combinao de recozimento e envelhecimento

aumenta a tenso de escoamento em 50%, mas

pode no ser prtico para forjados que sero

soldados [9].

2) ESTUDO DE ROTORES DE TURBINAS

COM TRATAMENTO TRMICO DIFEREN-

CIADO (SUZUKI ET AL., 1986)

A aplicao mais comum dos rotores se

d em sistemas com potncia abaixo de 100

MW, utilizando-se ao Cr-Mo-V convencional,

o qual endurecido a temperaturas mais bai-

xas de austenitizao, a taxas maiores de res-

friamento, ou ambos. O tratamento aumenta a

tenacidade, na parte de baixa presso, com

uma consequente queda na resistncia flun-

cia da parte de alta presso. No entanto, a

tendncia de aplicao em sistemas de alta

potncia (150 MW) exige maiores combinaes

e rotores e, consequentemente, novas tecnolo-

gias de manufatura.

O ao modificado permite aumento da

tenacidade sem prejudicar a resistncia flu-

ncia. O Nb adicionado para melhorar a

tenacidade atravs do refino de gro e para

minimizar a queda da resistncia fluncia

causada pela adio de Ni. O Ni adicionado

para melhorar a tenacidade e a temperabilida-

de do ao. O Si reduz a susceptibilidade fra-

gilizao no revenido e permite a aplicao do

processo de desoxidao do carbono na etapa

de fabricao do lingote, alm de melhorar a

tenacidade e temperabilidade do ao.

Geralmente, tratamentos que melhoram

a tenacidade reduzem a resistncia fluncia,

e vice-versa. O aumento da temperatura de

austenitizao resulta no crescimento de gro,

o que aumenta a resistncia fluncia, mas

reduz a tenacidade. O aumento da taxa de

resfriamento na tmpera aumenta a tenacida-

de, enquanto taxas intermedirias favorecem a

resistncia fluncia. Os objetivos dos trata-

mentos so melhorar a tenacidade das turbi-

nas de baixa presso e a resistncia fluncia

das de alta presso.

Uma placa de fibras cermicas, colocada

entre placas de ao, foi posicionada no encon-

tro entre as partes de alta e baixa presso, para

isolamento trmico. Assim, cada parte pode

ser submetida a um tratamento. Esta tcnica

chamada de tratamento trmico diferencial.

Quatro rotores foram fabricados, sendo

que um lingote de 50 toneladas foi produzido

para cada rotor. Aps aquecimento a 1200-

1240C, os lingotes foram forjados, de modo a

formar cilindros com dimetro de 1280 mm.

Aps normalizao a 1050C, os forjados fo-

ram submetidos ao tratamento diferencial. A

parte de alta presso foi austenitizada a 970C

e resfriada em gua, e a de baixa presso, aus-

tenitizada a 920C e resfriada ao ar. Os reve-

nimentos foram realizados a 670C.

As microestruturas obtidas em ambas as

partes eram bainticas. O tamanho de gro na

superfcie da parte de baixa presso era 7,5, na

superfcie da alta presso, de 5,0, e no ncleo

da parte de baixa presso, de 6,5.

A tenacidade da parte de baixa presso

apresentou-se excelente, enquanto a resistn-

cia fluncia apresentou-se ligeiramente mai-

or do que a observada em rotores fabricados

com o ao convencional. A zona de transio

trmica tinha um comprimento aproximado de

500 mm na superfcie, e 1000 mm no centro. A

mxima deflexo trmica observada, em teste

realizado a 620C, foi de 0,015 mm, valor satis-

fatoriamente baixo. A mxima tenso residual

foi observada na direo tangencial, apresen-

tando valor de 29,4 MPa e natureza compres-

siva [12].

3) ESTUDO DA UTILIZAO DO RESFRIA-

MENTO CONTROLADO (YAMAKAMI ET

AL., 2004)

O estudo buscou a viabilidade de subs-

tituio do tratamento trmico de normaliza-

o pelo resfriamento controlado em forno,

seguido do forjamento a quente. A microestru-

tura formada por esse processo deve ser seme-

lhante quela obtida pela normalizao, tendo

dureza dentro da faixa especificada para este

tratamento (cerca de 163-187 HB).

A partir de barras de aos para forja-

mento obtiveram-se os corpos de provas. Estes

foram levados ao forno a 1323 K por 20 minu-

tos a fim de se garantir homogeneizao da

temperatura para o forjamento.

Ensaios de forjamento a quente tem-

peratura de 1273 K em uma prensa hidrulica

de 1,2 MN, seguidos imediatamente de resfri-

amento em forno a uma determinada tempera-

tura foram realizados. A partir da microscopia

tica analisou-se as microestruturas obtidas e

pelo realizou-se o ensaio de dureza Brinell, a

fim de compar-las com aquelas de condio

normalizada.

Baseando-se no diagrama de transfor-

mao em resfriamento contnuo para um ao

de composio qumica ao utilizado, definiu-

se a taxa de resfriamento e a temperatura que

permitiriam a formao da microestrutura

distribuda homogeneamente e dureza especi-

ficada, formada por perlita e ferrita.

Resfriou-se os corpos de prova, imedia-

tamente aps o forjamento, em 3 diferentes

condies durante 20 minutos: em forno mufla

a 773 e 873 K e ao ar.

O estudo mostrou que vivel a substi-

tuio do tratamento trmico convencional de

normalizao pelo resfriamento controlado em

forno posterior ao forjamento a quente, apro-

veitando-se do calor do processo. O resfria-

mento controlado em forno a 773 K e ao ar no

permitiu a formao segura de uma microes-

trutura composta somente por ferrita e perlita,

ocorrendo, nestes casos, a formao de ferrita e

perlita pontiagudas, ferrita alotriomorfa em

contornos de gro e, provavelmente, a presen-

a de bainita. Alm de no possuem uma du-

reza adequada usinagem. J o resfriamento

em forno a 873 K foi o que apresentou a mi-

croestrutura composta por perlita e ferrita

distribudas homogeneamente, mais similar

obtida pela normalizao. Alm disso, a dure-

za mostrou-se adequada ao processo seguinte

de usinagem. Esse resfriamento permitiu uma

reduo considervel do consumo de energia e

do tempo de processo, se comparado norma-

lizao comumente realizada na indstria,

proporcionando uma reduo do lead time para

obteno de peas forjadas e normalizadas

[10].

B. ANLISE

O processo de forjamento um mtodo

de conformao muito antigo, que variou pou-

co ao longo de sua existncia. Deparando-se

com tal situao, tornou-se difcil a obteno

de estudos acerca do tema, principalmente

queles relacionados aos tratamentos trmicos.

Entretanto, foi possvel analisar uma

tendncia substituio dos tratamentos con-

vencionais do forjamento a quente, visto que,

atualmente, tem-se dado cada vez mais impor-

tncia a assuntos referentes ao aproveitamento

de energia e otimizao dos processos, que

podem ser conferidos com a execuo do res-

friamento controlado (perltico de forja). Po-

rm, o uso de tais alternativas na indstria

ainda tem sua implementao restrita, devido

falta de normas para a padronizao dos

processos.

Alm disso, nota-se que no so apre-

sentadas alternativas aos tratamentos trmicos

envolvidos no forjamento a frio. Neste caso,

utilizam-se processos de recozimento de ho-

mogeneizao, anteriormente ao forjamento a

frio, e tmpera ou tmpera seguida de reveni-

mento, posteriormente ao processo.

IV. CONCLUSO

A partir da pesquisa sobre os tratamen-

tos trmicos realizados anterior ou posterior-

mente aos processos de forjamento, pde-se

inferir que a tendncia cada vez mais utili-

zar-se dos processos de resfriamento controla-

do, que se aproveitam do calor intrnseco ao

processo de forjamento a quente, reduzindo

custos, tempos de operao, alm de permitir a

obteno de uma microestrutura semelhante

obtida pelos tratamentos trmicos de normali-

zao.

Apesar dessa mudana de cenrios ten-

dendo a alternativas aos mtodos convencio-

nais de tratamentos trmicos, estes ainda so

altamente utilizados, principalmente em pro-

cessos de forjamento a frio.

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