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O efeito dos elementos químicos presentes nos aços na transformação da austenita tem sido bastante estudado ao longo de décadas, existindo uma vasta literatura a respeito23,24,26,38,51. No entanto, na maioria das vezes, as condições dos estudos são específicas, não aplicáveis diretamente ao caso de aços microligados de alta resistência

laminados a quente. Portanto, o objetivo desse tópico é apenas fornecer tendências gerais.

Entre os elementos de solução sólida intersticial, o C é de longe o elemento mais importante para a transformação da austenita. De forma qualitativa, seu efeito pode ser interpretado a partir do diagrama de equilíbrio de fases Fe-C. Na verdade, entre os intersticiais somente este elemento tem sido considerado em modelos de transformação da austenita. Porém, o N pode também influenciar de forma indireta na transformação. Por exemplo, sua combinação com os elementos formadores de nitretos e carbonitretos, tais como Nb, V, Ti e B, influi na quantidade desses elementos em solução sólida na austenita, alterando a forma e extensão de sua influência na transformação.

De uma forma muito genérica, o aumento do teor de C diminui as temperaturas de transformação, alterando os produtos formados. Porém, seu efeito precisa ser estudado para cada composição química, relativamente à presença de outros elementos químicos na liga e ao processamento termomecânico prévio à transformação.

Entre os elementos de solução sólida substitucional, o Mn tem sido o mais estudado, através de ligas Fe-C-Mn. Novamente, é colocada a questão da interação entre os elementos químicos na transformação de fases, pois o efeito deste elemento depende de outras condições. No entanto, já foi bem estabelecido a partir de diversos estudos23,26 que o Mn retarda o início e a cinética de transformação da austenita. O abaixamento na temperatura de início de transformação para a ferrita é explicado pelo efeito do Mn em ampliar o campo de estabilidade da austenita. Com isso, as temperaturas de início de transformação são mais baixas, favorecendo a formação de constituintes fora do equilíbrio, com estruturas aciculares. Adicionalmente, o Mn tende a se concentrar na interface de reação austenita/ferrita, diminuindo a velocidade de transformação pelo efeito de arraste de soluto23,53-55.

Tais considerações sobre o efeito do Mn se referem à transformação difusional austenita¤ferrita. Para a formação de produtos de baixa temperatura, onde podem prevalecer mecanismos adifusionais, o efeito do Mn não pode ser explicado de uma forma simples assim. Nesse ponto, abre-se o leque para uma discussão ampla e que ainda está em debate, sobre quais elementos e em que condições, difundem ou não

durante a transformação. Igualmente importante e ainda controverso, é o entendimento de quais produtos de transformação ocorrem por difusão ou por mecanismos de cisalhamento de rede.

Além do efeito na transformação em si, e de suas interações com outros elementos químicos, um outro efeito indireto do Mn na transformação de aços microligados é através de sua influência na precipitação de carbonitretos durante o processamento termomecânico da austenita. Foi mostrado que o Mn retarda a cinética de precipitação de carbonitretos na austenita98, o que é explicado por seu efeito em diminuir a atividade do C nessa fase. Em conseqüência, maior quantidade de Nb estará em solução sólida antes da transformação para ferrita.

O aços de alta resistência e baixa liga de baixo teor de C são normalmente acalmados ao Al e Si, de forma que este último elemento encontra-se presente, via de regra, em teores de até 0,30%. Nesses níveis, seu efeito direto na transformação da austenita não é dos mais significativos. A tendência do Si é retardar a transformação, por efeito de arraste de soluto, e dificultar a formação da cementita. Seu efeito durante o processamento termomecânico é contrário ao do Mn, ou seja, o Si tende a acelerar a precipitação de carbonitretos na austenita99, diminuindo a quantidade de Nb em solução sólida antes da transformação.

Os demais elementos substitucionais utilizados nos aços de alta resistência são o Mo, Cr, Ni e Cu. Especialmente os dois primeiros aumentam muito a temperabilidade dos aços, favorecendo a formação não somente de martensita, mas também de outros constituintes fora do equilíbrio, tais como a bainita e as diferentes morfologias de ferrita não poligonal. Estudos específicos da transformação da austenita em ligas Fe-C-M, sendo M um dos elementos citados, são encontrados na literatura, com ênfase nos aspectos termodinâmicos da transformação18,24,45. A intensidade do efeito de cada elemento depende, entretanto, dos teores dos outros elementos e das condições do tratamento termomecânico. De uma forma geral, a tendência destes elementos é de abaixar a temperatura de transformação, portanto retardar a nucleação da ferrita, e diminuir a velocidade de crescimento da nova fase, pelo efeito de arraste de soluto.

Um elemento de especial interesse em aços microligados é o B, que favorece a formação de bainita. O B segrega no contorno de grão austenítico e, por efeito sinérgico com o Nb, dificulta as transformações difusionais, levando, invariavelmente, à formação de constituintes de baixa temperatura nos aços38,100. Novamente, o efeito do B depende dos teores dos outros elementos, especialmente dos fixadores de N, tais como Ti e Al, que podem deixar o B livre de modo a segregar no contorno de grão.

Sobre os elementos residuais dos aços, P, S e O, não tem havido relatos sobre suas influências na transformação da austenita, considerando-se os baixos teores admissíveis nos aços microligados. Entretanto, eles podem ter um efeito indireto através da geração de sítios favoráveis para nucleação intragranular da ferrita64,101-102 (nucleação heterogênea). A nucleação da ferrita ocorre nos contornos de grão da austenita, sendo os pontos tríplices os locais preferenciais, seguidos das arestas e das faces. Quando a austenita encontra-se deformada, sítios intragranulares chamados defeitos planares, tais como bandas de deslizamento e maclas, podem também constituir locais de nucleação. Se a transformação parte de um grão austenítico recristalizado pequeno, a contribuição da nucleação intragranular é praticamente desprezível. Se o grão está deformado, a possível nucleação intragranular não necessita da presença de inclusões. Porém, quando a transformação ocorre a partir de um grão austenítico grande recristalizado, as inclusões do material exercem papel importante na nucleação da ferrita64,103-104. Aplicando-se esses conceitos para a laminação de tiras a quente de aços microligados, conclui-se que a influência das inclusões na transformação da austenita deve ser desprezível, uma vez que o grão estará deformado ou recristalizado, estaticamente ou dinamicamente, e pequeno.

Os elementos de microliga Nb, V e Ti são fundamentais para a obtenção das propriedades mecânicas dos aços de alta resistência. O Nb, por sua maior relevância para o processamento desses aços, será tratado separadamente. O V exerce efeito de arraste de soluto103, diminuindo a velocidade de formação da ferrita, mas seu efeito é significativamente menor que o do Nb. O Ti é adicionado aos aços microligados de alta resistência visando, principalmente, controle da tenacidade do material na região da solda, através do controle do crescimento de grão. Adicionalmente, ele exerce o efeito

de endurecimento por precipitação na ferrita. O efeito direto do Ti na transformação da austenita não tem sido relatado na literatura.