bainita
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A MORFOLOGIA DA BAINITA
MARCOS DOMINGOS XAVIER Eng.º Metalurgista, M.Sc. , Doutorando do Departamento de Metalurgia e Materiais daEscola Politécnica da USP; Técnico de Ensino do SENAI – CFP 1.19
RESUMO
O presente texto traz uma revisão bibliográfica sobre a morfologia da bainita nos aços
e a influência de alguns elementos de liga em sua formação. Pesquisas realizadas sob
caráter isotérmico mostram que os aços hipereutetóides são susceptíveis a formação das
bainitas nodular e inversa além das clássicas superior e inferior. No âmbito anisotérmico,
comumente aplicado na produção comercial dos aços bainíticos, são descritos os sistemas
de classificação morfológica atualmente vigentes para este constituinte microestrutural.
Palavras-chaves: Aços, Bainita, Morfologia
1
I INTRODUÇÃO
O processo convencional de laminação dos aços produz estruturas compostas
basicamente de ferrita equiaxial e algumas colônias de perlita, caso o aço seja de baixo teor
de carbono. Há também os aços IF (intersticial free), onde a cementita torna-se ausente pela
utilização combinada da desgaseificação a vácuo e adição de fortes formadores de
carbonetos, caso do titânio e do nióbio(1).
Atualmente, há tendência de alguns setores na utilização de aços baixo carbono com
resistência mais elevada. Este é o caso dos fabricantes de rodas, que buscam assim
contribuir para a redução do peso dos veículos. O advento dos aços ferritico- bainiticos, de
baixo carbono, obtidos por resfriamento contínuo e constituídos por 10 a 20 % de bainita,
vem atendendo com sucesso este mercado.
O propósito desta revisão bibliográfica é trazer uma visão sobre as morfologias de
bainita passíveis de formação em aços hipoeutetóides de baixo e de médio teor de carbono
e em aços hipereutetóides. A influência de alguns elementos de liga na formação deste
constituinte microestrutural também é delineada..
II MORFOLOGIA DA BAINITA
Davenport e Bain(1) introduziram as estruturas bainíticas no universo das microscópias
óticas de alta resolução considerando amostras de aço transformados isotermicamente em
faixas de temperaturas intermediárias aquelas em que a perlita e a martensita são formadas.
Duas morfologias diferentes de bainita foram observadas em aços de médio teor de carbono
e batizadas por Mehl(2) em 1939 como bainita superior e bainita inferior. Aaronson(3)
definiu a bainita como um produto não lamelar, formado por um processo de crescimento
não cooperativo, resultante da decomposição eutetóide. No caso dos aços, a fase de origem
é a austenita e as fases eutetóides são a ferrita e a cementita.
A bainita superior consiste de feixes ou grupos de cristais ferríticos paralelos, na forma
de ripas, com partículas de cementita descontínuas entre estes cristais, tendo o plano de
2
hábito austenita/ferrita próximo de {111}λ/ {110}α (3) . Na bainita inferior, os cristais de
ferrita tem morfologia do tipo plaquetas e contem carbonetos finos alinhados em seu
interior, formando ângulos de 55 a 60 graus com seu eixo maior(3). O carboneto épsilon
também pode ser encontrado na bainita inferior.
Em muitos aços de baixo carbono, contudo, a cementita não esta associada com a
transformação da austenita em temperaturas intermediárias aquelas de formação isotérmica
de perlita e martensita(1;4). Assim, classificações mais amplas das microestruturas bainiticas
tem sido propostas para incorporar microestruturas sem cementita. Por exemplo, Ohmori et
al.(5) examinaram várias microestruturas desenvolvidas de modo isotérmico e sob
resfriamento contínuo e reconheceram que a ferrita da bainita superior em aços de baixo
carbono sempre tem uma morfologia tipo ripas (acicular), mas a bainita pode estar livre de
carboneto (BI), com um filme de austenita retida e/ou martensita nos contornos das ripas,
ou que carbonetos (cementita) podem estar presentes entre as ripas de ferrita (BII) ou
dentro das ripas de ferrita (BIII). Na bainita BIII a ferrita preferivelmente foi encontrada na
forma de ripas ao invés de plaquetas. A tabela 1(5) lista as morfologias de bainita segundo
Ohmori et al, e a figura 1(1) mostra as regiões de transformação isotérmica referentes a três
tipos de bainita superior formados em aço baixo carbono ligado ao cobre; níquel; cromo e
molibdênio. De acordo com Ohmori(1) , a morfologia BI é a primeira a formar-se durante o
resfriamento contínuo, seguida por BII ou BIII conforme a taxa de resfriamento utilizada.
Davenport e Bain usaram o termo bainita para descrever microestruturas que consistiam
de uma dispersão de carbonetos em ferrita widmanstatten(3) . Contudo, Aaronson e seus
colaboradores(3) em trabalho subsequente revelaram que uma ampla variedade de
microestruturas não lamelares constituídas de ferrita e de cementita é comum e que a
restrição a definição de bainita considerando a morfologia widmanstatten é especificamente
desnecessária. Por exemplo, uma redução suficiente no tamanho de grão austenítico pode
resultar na substituição da morfologia widmanstatten da bainita para alotriomorfa de
contorno de grão(3;6) . Alem disto, foi observado que em algumas ligas não ferrosas, a fase
eutetóide de maior fração volumétrica (análogas à ferrita dos aços) não exibe uma
morfologia de placas ou agulhas. Isto confirmou a não obrigatoriedade da ferrita
widmanstatten na bainita. Adicionalmente, observações de nódulos de bainita
aproximadamente equiaxiais em liga Ti-Cr e em aços(7) conduziram a conclusão recente que
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tais formas equiaxiais são a morfologia fundamental da bainita, e que estruturas bainiticas
tipo widmanstatten formam-se como resultado da influência dominante de uma das fases
proeutetóides, por exemplo, placas ou ripas de ferrita proeutetóides
Conforme a visão supra citada (6;7) , a morfologia externa da bainita depende do modo
como suas fases constituintes nucleiam e crescem. Em outras palavras, a extensão na qual
as duas fases produto ferrita e cementita ajudam ou interferem-se entre si determina a forma
externa da mistura eutetóide quando avançam na fase mãe.
As morfologias externas da bainita e seus mecanismos de formação referentes às
pesquisas de Aaronson e colaboradores(3) são detalhados a seguir:
Bainita nodular
Este termo é usado para descrever a bainita cuja morfologia externa não é
prederterminada pela morfologia de uma das fases pró eutetóides. Assim, as duas fases pró
eutetóides exercem funções aproximadamente equivalentes na evolução da morfologia
externa(3;8) . O crescimento da bainita nodular ocorre de modo aproximadamente isotropico
e a forma final da mistura eutetóide é aproximadamente uma esfera ou uma porção desta
quando o crescimento é desimpedido, conforme a figura 2(a)(3) . Por esta razão, volumes
adjacentes extensos de matriz não transformada, isto é, de austenita, são comumente
necessários para formar a bainita nodular(3;9) . Em aços de baixo carbono, a formação de
ripas de ferrita pouco espaçadas inibe a formação da bainita nodular. Os nódulos de bainita
foram observados em ligas hipereutetóides Ti-Cr(7); Fe-C (3;10) e Fe-C-Mn(8) . A bainita
nodular também foi observada em ligas hipoeutetóides Fe-C-Mo(11) e Fe-C-Ni(12;13). Nestas
ultimas ligas, os nódulos de bainita desenvolveram-se após extensiva precipitação de
alotriomorfos e “side plates” de ferrita proeutetóide(13).
Bainita colunar
A bainita colunar, fig. 2(b)(3) é uma modificação da bainita nodular, cuja morfologia
externa é alterada por algum aspecto microestrutural. Nos aços por exemplo, forma-se entre
estruturas em forma de placas de bainita inversa descrita a seguir(8;9) ou ao longo de
contornos de grãos austeníticos, adotando forma alongada ao invés da aproximadamente
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esférica da bainita nodular. A bainita colunar foi observada por Nilan(3;14) em aços com 0,44
%C e 0,82 % C transformados sob pressões hidrostáticas altas e em aços hipereutetóides
transformados na pressão atmosférica(3;8;11).
Morfologias bainíticas ditadas por fases pró eutetóides
(a) Bainita superior
A transformação ocorrida em temperaturas bem próximas a Ar3 conduz a formação de
ferrita pró eutetóide do tipo alotriomorfa de contorno de grão. Porém, se esta transformação
dá-se abaixo da temperatura Ws, referente ao início da morfologia Widmanstattem, ocorre a
formação principalmente de placas de ferrita desenvolvidas a partir dos alotriomorfos de
contorno de grão previamente originados. Em temperaturas ainda mais baixas, há também a
formação de placas ou ripas intragranulares quando o tamanho dos grãos austeníticos é
suficientemente grande (ASTM 0 - 1 ou maior)(14). A precipitação de carbonetos ocorre
quando a temperatura de transformação é menor que a temperatura eutetóide e dá-se nas
interfaces entre o filme remanescente da austenita e as placas (ripas) de ferrita pró
eutetóide, formando a bainita superior.
(b) Bainita inferior
Em temperaturas ainda mais baixas que aquelas correspondentes a formação da bainita
superior há a formação de feixes bainíticos com outra morfologia, contendo carbonetos
alinhados em ângulos de 55 a 60 graus com o eixo principal das ripas (placas) de ferrita
próeutetóide, tal como já dito anteriormente(3) . Um mecanismo difusional recentemente
proposto para a formação da bainita inferior(15) impõe que uma placa de ferrita livre de
carbonetos forma-se inicialmente e então outras placas de ferrita secundária formam-se
sobre uma face mais ampla desta placa inicial por nucleação simpática “edge to face”(16). As
faces principais, mais extensas, das placas secundárias localizam-se segundo um ângulo
agudo em relação a face principal, mais extensa, da placa inicial de ferrita. Os carbonetos
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formam-se ao longo das faces mais extensas das placas secundárias de ferrita, durante a
transformação do filme de austenita remanescente existente entre estas placas.
( c ) Bainita alotriomorfa de contorno de grão
Em aços hipoeutetóides, a precipitação de carbonetos freqüentemente ocorre em
associação com alotriomorfos ferríticos de contorno de grão em temperaturas abaixo da
eutetóide. Se houver crescimento cooperativo destes carbonetos forma-se a perlita, e caso
contrário tem-se a bainita. A literatura(3;6) traz que a circunstancia em que a bainita superior
convencional é substituída pela bainita alotriomorfa com o decréscimo do tamanho de grão
em uma dada temperatura de reação realça a importância da morfologia do componente pró
eutetóide na determinação da morfologia média da bainita. A forma externa desta bainita é
então obviamente ditada pelos cristais alotriomorfos ferríticos pró eutetóides a partir dos
quais desenvolve-se.
(d) Bainita inversa
A morfologia externa desta microestrutura, que foi originalmente relatada por Hillert(3;17)
, é controlada pela reação da cementita pró eutetóide. As placas de cementita primária(18) ou
alotriomorfos de contorno de grão iniciam a formação da bainita inversa(8). A cementita é
prontamente circundada por envolucro de ferrita e uma mistura eutetóide não lamelar de
carboneto e ferrita desenvolve-se então a partir deste envólucro ferrítico.
(e) Outras terminologias
Investigações anteriores usaram uma variedade de outros nomes para descrever várias
estruturas que poderiam ser consideradas como bainita nodular ou colunar conforme as
considerações de Aaronson e colaboradores (3) . Dentre estas incluem-se a estrutura em
forma de leque (“fan structure”); nódulos degenerados ; pseudonódulos . Habrakem usou o
termo bainita granular referindo-se a uma microestrutura constituída por ferrita, martensita
e austenita retida. A definição de bainita(3;12) já citada mostra que o termo bainita granular é
inadequado pois o carboneto pode estar ausente desta estrutura e a presença de martensita e/
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ou austenita retida é inaplicável nesta definição. Buchi et al.(19) e Townsend(20) sugerem que
a bainita granular é essencialmente uma bainita superior não formada completamente.
Transições entre as morfologias de bainita (3)
A literatura(8;20) traz algumas pesquisas que buscaram mapear a morfologia da bainita em
função da temperatura e do teor de carbono dos aços. A figura 3 referente ao trabalho de
Aaronson e colaboradores(8) , considerando a decomposição isotérmica da austenita em uma
liga Fe-C-2% Mn, mostra as faixas de concentração e temperatura onde a bainita superior;
bainita inferior; bainita nodular e bainita inversa ocorrem. Observa-se que as bainitas
nodular e inversa firam típicas dos aços hipereutetóides.
Nilan e colaboradores(21) estudaram um aço hipoeutetóide 0,44 % C e outro de
composição aproximadamente eutetóide, com 0,82 % C. Observaram que aumentos na
pressão, atingindo valores além da pressão atmosférica, conduzem estes aços ao
comportamento de aços hipereutetóides, favorecendo a transição desde bainita superior ou
inferior para a bainita nodular. Explicam este fato pelo aumento da força motriz para a
nucleação e crescimento da cementita (∆Gc) em detrimento da força motriz para a
nucleação da ferrita (∆Gf ) e assim, ∆Gf / ∆Gc reduz, o mesmo ocorrendo com a relação
entre os contornos austenita/ferrita e austenita/cementita.
A concordância entre os resultados de Aaronson(8) e Nilan(21) permite concluir que as
morfologias bainíticas nodular e inversa são típicas de aços de composição hipereutetóides.
Em aços hipoeutetóides, tais morfologias podem ocorrer se pressões altas, superiores a 1
atm, forem utilizadas.
Bainita em aços comerciais
A bainita em aços transformados isotermicamente encontra-se bem caracterizada.
Assim, para os aços hipoeutetóides há as morfologias bainita superior e inferior(1;3) . Em
aços hipereutetóides(3) , morfologias do tipo nodular e inversa ocorrem. Porém, a
transformação bainítica em aços comerciais, hipoeutetóides, dá-se via de regra sob
resfriamento contínuo, sendo comum observar misturas de produtos de transformação e
7
desta forma, as morfologias bainíticas nestes aços não podem ser definidas simplesmente
por superior e inferior.
Ohmori (22) demonstrou que a reação bainítica também ocorre em aços com carbono
extremamente baixo, da ordem de 41 ppm, ficando evidenciada por curvas C. Além disto,
confirma a presença de relevo superficial bem definido nestas estruturas bainiticas. O
sistema de classificação definido por este pesquisador no início dos anos 70 (23) e
reapresentado recentemente (5) , traz a não obrigatoriedade da presença dos carbonetos para
caracterizar uma estrutura bainítica, bastando ter estrutura acicular, tal como já citado
anteriormente neste texto. A figura 4, publicada por este pesquisador em 1971, traz a
representação esquemática do diagrama de resfriamento contínuo de um aço ligado ao Ni -
Cr - Mo mostrando as três formas de bainita BI, isenta de carbonetos; BII, similar a bainita
superior e BIII, similar a bainita inferior.
Habrakem e Economopoulos (4;24) estudaram na década de 60 a morfologia de uma série
de aços bainiticos comerciais (2,22 CR - 1 Mo; 1,5 Mn - 0,5 Mo - B; 1 Cr - 0,5 Mo; 1 Cr -
0,5 Mo - B; 2,5 Ni - 1 Cr - 0,25 Mo - B; 9 Ni - 4 Co ). Observaram bainita com as
morfologias clássicas superior e inferior, mas freqüentemente encontraram uma mistura de
microestruturas variando desde acicular isenta de carbonetos até uma aparência não
acicular, consistindo de uma matriz ferritica contendo ilhas de martensita/austenita. Esta
última estrutura foi chamada então de bainita granular devido a aparência “granular” do
constituinte austenita / martensita. Estes pesquisadores resumiram suas conclusões
esquematicamente no diagrama CCT reproduzido na figura 5. Em taxas de resfriamento
relativamente baixas, representadas pela curva I, a bainita granular é formada. Entretanto,
em taxas intermediárias de resfriamento mencionaram a formação de bainita superior e para
formar bainita inferior, sugeriram que uma retenção isotérmica imediatamente acima da
temperatura Ms é necessária, tal como indicado pelo caminho III da figura 5.
Buchi et al. (25) realizaram na década de 60 pesquisas praticamente simultâneas aquelas
de Habraken e Economopoulos (4;24) , resfriando continuamente um aço Cr - Mo - V.
Observaram em taxas de resfriamento da ordem de 120 o C/ min, uma microestrutura com a
aparência de bainita inferior, isto é, cementita alinhada segundo um ângulo em relação ao
eixo longitudinal das agulhas de ferrita, e também a presença de uma microestrutura com a
aparência de bainita superior, com filmes de austenita e também cementita nos contornos
8
das ripas. em taxas de resfriamento mais baixas, observaram ilhas de austenita retida em
uma matriz de ferrita acicular, similar aquela morfologia que Habraken havia chamado de
bainita granular. Foi sugerido (25) que a bainita granular forma-se porque o carbono difunde
rapidamente para longe da interface austenita / ferrita em taxas baixas de resfriamento,
prevenindo a formação de cementita entre ripas. O aumento do teor de carbono na austenita
pode estabiliza-la quanto a transformação difusional, isto é, tem-se austenita retida e a
conseqüente formação da bainita granular.
Biss e Cryderman (26) propuseram em 1971 um modelo de evolução bainitica sob
resfriamento contínuo similar aquele de Buchi et al. (25) . A figura 6 (a) traz a variação da
concentração de carbono na interface austenita/ ferrita em função da distância,
considerando uma taxa de resfriamento elevada dentro da região bainitica. Em função da
supersaturação de carbono nesta interface ocorre a precipitação de cementita durante o
processo de crescimento. O caso oposto é mostrado na figura 6 (b), conduzindo a
formatação da bainita granular. Biss e Cryderman (25) usaram microscopia eletrônica de
transmissão acoplada a técnica de folhas finas e mostraram a subestrutura em ripas da
matriz ferritica da bainita, elucidando que tal ferrita não é massiva (27) .
Bojarski e Bold (28) estudaram em 1974 as microestruturas desenvolvidas durante o
resfriamento contínuo de um aço Cr - Ni - Mo, usando réplicas e folhas finas. Eles
essencialmente confirmaram os resultados de Buchi e colaboradores, que usaram apenas
réplicas. Houve constatação também da passagem de estrutura martensitica auto revenida
para bainita inferior, bainita superior e bainita granular com o decréscimo contínuo da taxa
de resfriamento. Em algumas taxas, mais que uma morfologia de bainita esteve presente em
seus experimentos.
É interessante notar que todas as pesquisas supra citadas falam em bainita granular,
exceto aquelas de Ohmori.
Bramfitt e Speer (29) estudaram a morfologia da bainita em 1990 utilizando aços
comerciais com teores de carbono entre 0,12 e 0,46 %, constituídos ainda por combinações
entre os elementos Mn ; Ni; Cr; Mo; B; Ti; Al; Si; Nb; Cu. A técnica aplicada foi a
microscopia eletrônica de transmissão com utilização de folhas final. Verificaram que
muitas conclusões dos pesquisadores anteriores repetiram-se em suas experiências. O fruto
das pesquisas então realizadas foi um sistema de classificação para a bainita conforme
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mostrado na figura 7. Três principais tipos de bainita, todos baseados em uma morfologia
acicular da ferrita, são apresentados. As diferenças nestes tipos propostos de bainita situam-
se no tipo e associação de outras fases com a ferrita acicular. As morfologias B2 e B3
trazem a martensita situada entre os cristais ferriticos e oriunda da transformação da
austenita retida. Este fenômeno é freqüentemente observado em aços baixo carbono
resfriados de modo contínuo e a austenita parcialmente transformada entre ripas é
comumente referida como constituinte martensita - austenita ( M/A ) de microestruturas
bainiticas. Krauss e colaboradores (1) afirmam que o sistema Bramfitt - Speer de
classificação das bainitas com morfologias aciculares de ferrita é o mais abrangente nos
dias atuais. A tabela II traz os termos usados para descrever a morfologia da bainita(29) .
Em 1990, Thompson et al. (30) levantaram um diagrama de transformação sob
resfriamento contínuo conforme a figura 8 para um aço baixo carbono HSLA, de
composição em % massa 0,06 C - 1,45 Mn - 1,25 Cu - 0,97 Ni - 0,72 Cr - 0,42 Mo, citando
todas as morfologias presentes de ferrita, designando-as por ferrita poligonal ( PF ); ferrita
widmanstatten ( WF ); ferrita granular ( GF ) e ferrita acicular ( AF ). Um trabalho similar
foi feito em 1992 pelo Comitê de Bainita do ISIJ (31) , considerando um aço de ultra baixo
carbono, cuja composição química e a sua curva CCT correspondente são dados pela figura
9, designando as morfologias de ferrita por ferrita poligonal ( αp ), ferrita quase poligonal
( αq ); ferrita widmanstatten ( αw ); ferrita bainitica granular ( αb ); ferrita bainítica ( αob )
e martensita cúbica ( α, m ).
A ferrita widmanstatten caracteriza-se por cristais alongados e grossos de ferrita. Não
apresenta evidências de subestrutura dentro dos cristais individuais. Apresenta-se como
ripas ou placas (1) . A ferrita quase poligonal ou massiva em aços de carbono muito baixo é
obtida por resfriamentos suficientemente rápidos que possibilitem transformar austenita
para ferrita sem alteração de composição química. a microestrutura então formada consiste
de grãos grosseiros de ferrita, com contornos irregulares e subestrutura (1) . A ferrita acicular
ou bainítica ocorre em taxas de resfriamento bem menores que aquelas correspondentes à
formação das ferritas widmanstatten, apresentam cristais ferriticos alongados muito mais
finos, com alta densidade de discordâncias, com contornos de baixo angulo (1) . Assim, os
termos ferrita acicular deve ser restrito a bainita, diferindo-o de ferrita widmanstatten. A
ferrita bainitica granular (31) ou simplesmente ferrita granular (30) também forma-se em faixa
10
intermediária de temperaturas, tal como a ferrita acicular, porém em taxas menores de
resfriamento (1) .
III EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA
Os elementos de liga em geral, exceto o cobalto, aumentam a temperabilidade dos aços.
Entretanto, certas quantidades de alguns elementos ais como Mo; Mn e Ni deslocam
efetivamente o campo ferritico dos diagramas CCT para a direita, favorecendo a
transformação da austenita superesfriada em bainita (32). Além disto, estes elementos
abaixam a temperatura Bs de início de transformação da austenita superesfriada em baini-
ta (32) . A figura 10 traz as curvas CCT para diferentes teores de molibdênio (32) .
Adicionalmente, a figura 11 indica a relação entre os teores de níquel; molibdênio e
manganês, as taxas de resfriamento críticas para evitar a formação de ferrita poligonal e a
temperatura Bs (32). O abaixamento da temperatura Bs eleva os limites de resistência e de
escoamento da bainita (32). Entretanto, as adições crescentes de molibdênio deterioram a
tenacidade da bainita, enquanto que adições de manganês praticamente a mantém constante
e adições de níquel melhoram-na (32).
O boro, elemento químico bastante efetivo no aumento da temperabilidade dos aços,
também retarda a transformação da austenita em ferrita primária durante o resfriamento dos
aços hipoeutetóides (32) . A resistência mecânica dos aços ao boro apresenta um aumento
significativo associado com a transformação bainítica porém, há deterioração sensível na
tenacidade a fratura quando o teor de boro supera 40 ppm (32) visto que ocorre segregação
ou precipitação intensa de borocarbonetos nos contornos dos grãos austeníticos.
Os mecanismos propostos para explicar o efeito retardados do boro sobre a nucleação da
ferrita (33) são os seguintes:
(a) redução da energia de superfície dos contornos dos grãos austeníticos. Assim, o boro
torna-os sítios menos favoráveis para a nucleação da ferrita.
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(b) redução da difusividade do ferro nos contornos dos grãos austeníticos. O boro
diminui a freqüência de saltos dos átomos de ferro e por conseqüência, diminui a taxa de
nucleação da ferrita.
(c ) segregação de átomos de boro ou precipitação fina nas regiões de menor densidade
atômica dos contornos de grão austenítico, as quais são sítios mais favoráveis para a
nucleação da ferrita.
(d) precipitação de borocarbonetos de ferro antecedendo a nucleação da ferrita. A
nucleação e o crescimento dos borocarbonetos passa a controlar a transformação ferrítica.
A literatura (34;35) cita a existência de um efeito sinergético entre boro e nióbio para a
obtenção de microestrutura bainítica. Diversos mecanismos tem sido propostos:
(a) o nióbio atrasa a recristalização da austenita e o boro solúvel tem tempo suficiente
para difundir para os contornos austeníticos, prevenindo a formação de ferrita (35) .
(b) o nióbio dissolvido na austenita pode diminuir a difusividade a e atividade do
carbono na austenita e assim, proteger o boro da formação de borocarboneto de ferro (36) .
A efetividade do boro sobre a transformação bainítica é degenerada com o aumento do
conteúdo de carbono do aço pois há a possibilidade de sua retirada de solução sólida pela
formação de borocarbonetos de ferro. O efeito sinergético B + Nb na transformação
bainítica também é prejudicado pela elevação do teor de carbono em razão da promoção da
precipitação de carbonitretos de nióbio (35) . Assim, a elevação do teor de carbono favorece a
formação da ferrita poligonal em aços com teores similares de nióbio e boro. A temperatura
Bs também é aumentada quando o teor de carbono cresce (36) .
A adição simultânea de B - Ti também tem mostrado um efeito sinergético notável na
melhora das propriedades mecânicas dos aços através da obtenção de microestrutura
bainítica fina mas com perda da tenacidade provavelmente devido à formação de
carbonitreto de titânio (37) e ao menor poder do titânio como refinador de grão (38) . A adição
12
de B - V é menos efetiva no aumento da resistência mecânica e afeta negativamente a
tenacidade.
Evidências experimentais mostram que o efeito sinergético do boro em termos de atraso
da recristalização da austenita pode ocorrer com outros elementos de liga e que este efeito
sinergético em retardar a mobilidade dos contornos aumenta na seguinte ordem (39) : Ni < Cr
< Mn < V < Mo < Ti < Nb.
IV REFERÊNCIAS
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14
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Tabela 1: Morfologia da bainita na transformação isotérmica (1) .
Microconstituinte Morfologia da ferrita Distribuição de carbonetos
ferrita acicular (ripas) isenta
bainita superiorBIBIIBIII
interface das ripas
bainita inferior acicular (plaquetas) dentro das plaquetas
Tabela 2: Termos usados para descrever a morfologia da Bainita (29)
Bainita superior Bainita IBainita inferior Bainita IIBainita de alta temperatura Bainita IIIBainita colunar em bloco Bainita aparenteBainita em bloco Bainita como formadaBainita granular Bainita revenidaBainita em ilhas Bainita superior revenidaBainita com aspecto de penas Bainita inferior revenidaBainita massiva -----------------------Bainita acicular Bainita isenta de carbonetosBainita de baixo carbono Bainita “limpa”Bainita de alto carbono Bainita de contorno de grão
15
Figura 1: Representação esquemática do diagrama de transformação isotérmica de um aço
baixo carbono, mostrando as regiões relativas a três morfologias de bainita superior,
segundo Ohmori (1) . BI é a forma constituída por feixe de ripas de ferrita,livre de
carbonetos, e com filme de austenita retida entre as ripas; BII e BIII também possuem
ferrita na forma de ripas, porém, com carbonetos entre e dentro das ripas,
respectivamente (1) .
16
Figura 2: Ilustrações dos vários tipos de bainita, sendo a fase clara ferrita e a fase escura
cementita: (a) bainita nodular; (b) bainita colunar; © bainita superior; (d) bainita
inferior; (e) bainita alotriomorfa de contorno de grão; (f) bainita inversa (1).
Figura 3: Mapa morfológico , indicando as regiões composição x temperatura onde as várias formas de bainita predominam (3) .
17
Figura 4: Representação esquemática do diagrama de resfriamento continuo de um aço
ligado ao Ni - Cr - Mo, mostrando as três formas de bainita: BI, isenta de
carboneto; BII, similar a bainita superior e BIII, similar a bainita inferior(29) .
18
Figura 5: Representação esquemática de um diagrama CCT mostrando a formação de bainita granular (caminho I); bainita superior (caminho II) e bainita inferior (caminho III) (24;29).
Figura 7: Sistema de classificação morfológica da bainita, proposto por Bramfitt e Speer(29).
19
Figura 8: Diagrama de transformação sob resfriamento contínuo de um aço HSLA contendo em % massa: 0,06 C; 1,45 Mn; 1,25 Cu; 0,97 Ni; 0,72 Cr; 0,42 Mo (1;30) .
20
Figura 9: Diagrama de transformação sob resfriamento contínuo de um aço ultra baixo carbono (1;31) .
21
Figura 10: Diagramas de transformação sb resfriamento contínuo de aços com diferentes teores de molibdênio (32) .
22
Figura 11: Variação da taxa de resfriamento crítica para evitar a formação de ferrita e comportamento da temperatura Bs em função do conteúdo de Mn; Mo e Ni (32) .
23
ABSTRACT
This paper presents a literature review on the morphology of bainite in steels and the
influence of certain elements of alloy in their training. Research carried out under
isothermal character hipereutetóides show that steels are susceptible to formation of inverse
bainite nodular and beyond traditional upper and lower. Under anisotérmico, commonly
applied in commercial production of bainitic steels, are described the morphologic
classification systems currently in force for this microstructural constituent.Keywords: steels, bainite, Morphology
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