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O material utilizado consiste de amostras de uma liga comercial de aço de grão não orientado (GNO) com 3,0%Si, na forma de esboço com 28 mm de espessura, retiradas após a laminação a quente industrial de desbaste, da empresa ArcelorMittal Inox Brasil. A composição química da liga encontra-se listada na tabela a seguir.

Tabela IV.1 - Composição química (% em massa) do aço GNO em estudo.

C Mn Si P S Cr Ni Mo Ti N 0,004 0,55 3,05 0,010 0,0005 0,05 0,008 0,0050 0,0018 0,0025

O plano experimental descrito a seguir encontra-se sumarizado no Anexo I.

4.2. Processamento Termomecânico

As etapas de laminação a quente, laminação a frio e recozimento final forma realizadas no Laboratório de Tratamentos Termomecânicos do Centro de Pesquisa da ArcelorMittal Inox Brasil.

Na etapa de laminação quente as amostras foram reaquecidas à temperatura de 1150 °C durante dezessete minutos, com dois minutos de encharque, em um forno do tipo mufla, com aquecimento por resistência elétrica e capacidade para atingir 1400°C, utilizando ar como atmosfera interna. A temperatura foi controlada através de um termopar tipo K (com bainha de inconel 600, isolação mineral de MgO, espessura 1,0mm e 8m de comprimento) no centro da amostra e de um pirômetro ótico com feixe de laser modelo Raynger 3i (RAYR312ML3B) do fabricante Raytek (utilizando emissividade 0,92) durante a retirada da amostra do forno.

As amostras foram laminadas, com redução completa, nas temperaturas de 920, 960, 1000, 1040, 1080 e 1120 °C. Os esboços, inicialmente com 28 mm de espessura, foram laminados a quente,

em sete passes, para as espessuras de 2,5, 2,0, 1,5 e 1,0 mm para cada temperatura de laminação, totalizando 24 amostras. Foi utilizado um laminador reversível, modelo 4-085 do fabricante Fenn – United Dominion Co, com cilindros de 250 mm diâmetro e capacidade de carga de 150 toneladas, na configuração duo. O reaquecimento das amostras entre os passes de laminação, de forma a simular os fornos utilizados no laminador reversível Steckel, foi feito em um forno tipo mufla, utilizando ar como atmosfera interna, com portas em suas extremidades, aquecimento por resistência elétrica e capacidade para alcançar 1200°C. A temperatura entre os passes foi medida através do pirômetro ótico. O resfriamento posterior foi realizado com ar comprimido, utilizando

um bico de pressão de 1,0 kgf/mm2, até a temperatura de 550 °C (temperatura de bobinamento).

Para simular o bobinamento, as amostras foram colocadas num forno a 550 °C durante duas horas e em seguida resfriadas ao ar.

As temperaturas dos fornos, a temperatura ótica de entrada e saída do forno de manutenção da temperatura de laminação, os tempos de permanência no mesmo, o tempo de resfriamento necessário para a amostra atingir a temperatura de bobinamento de 550° C após o último passe, bem como a carga máxima atingida pelo laminador a cada passe foram registrados.

Foi utilizada uma solução contendo 20%HCl e 3%HF à temperatura ambiente durante aproximadamente 5 minutos para remoção da carepa das amostras. Após decapagem todas as amostras foram cortadas com 300 mm na direção de laminação e 100 mm na transversal.

Na etapa subseqüente, a de laminação a frio, as espessuras das amostras foram reduzidas para 0,50 mm, com vários graus de deformação. Foi utilizado o mesmo laminador reversível na configuração duo para laminação até espessura 1,0 mm e na configuração quadruo para laminação de 1,0 até 0,50 mm. As amostras foram embebidas em óleo mineral para lubrificação durante a laminação e a retirada do excesso de óleo após esta etapa foi feita em uma estação de desengraxamento com detergente tipo AD-2, a base de sódio, do fabricante Daido.

Em seguida estas amostras foram submetidas ao recozimento final a 1020 °C com tempo de

de orvalho inferior a -30 °C. Foi utilizado um forno elétrico contínuo COMBUSTOL FECE-470, com retorta de 14 m, com zona de aquecimento (retorta de aço inoxidável AISI310) por resistência elétrica (Kanthal) com 2,2 m úteis e câmara de resfriamento (retorta de aço inoxidável AISI304) por água circulante. A temperatura foi medida através da utilização de um termopar tipo K. O teor de hidrogênio foi controlado pelo medidor modelo Caldos 7-G do fabricante Hartmann & Braun e o ponto de orvalho pelo medidor modelo 2A533 do fabricante Edgetech. A vazão dos gases foi mantida numa determinada quantidade de forma a garantir uma pressão interna do forno superior a 3,0 mm de coluna d’água. A passagem da amostra pelo forno foi realizada através de uma tira na qual a amostra é soldada. A tensão na amostra soldada foi controlada por um rolo puxador com capacidade de carga de 50 kgf, com uma célula de carga instalada e mostrador digital, e a velocidade controlada por um rolo empurrador no intervalo de 0 a 5,0 m/min. Durante o recozimento a carga e a velocidade empregadas foram de 10 kgf e 1,4 m/min, respectivamente.

Também foram realizados recozimentos parciais, às temperaturas de 620, 660, 700, 740 e 780 °C, para cada uma das 24 amostras, totalizando 120 eventos. Este recozimento parcial foi feito com o intuito de avaliar a evolução da recristalização nas amostras, bem como a nucleação em bandas

de cisalhamento. O tempo de permanência utilizado foi de 30 s, atmosfera 100%N2 e ponto de

orvalho inferior a -30 °C. A carga do rolo puxador e a velocidade do rolo empurrador também foram de 10 kgf e 1,4 m/min, respectivamente.

4.3. Análise Estrutural

Foram retiradas amostras correspondentes às etapas de laminação a quente, laminação a frio, recozimento parcial e recozimento final, para avaliar a evolução estrutural.

As análises por microscopia ótica das amostras submetidas à laminação a quente e recozimento final foram realizadas no Laboratório de Microscopia do Centro de Pesquisa da ArcelorMittal Inox Brasil em um microscópio óptico modelo DMRM do fabricante Leica, com capacidade de aumento de 1000X.

Análises por microscopia óptica com a determinação do tamanho de grão foram realizadas na direção de laminação. A preparação metalográfica das amostras foi realizada de forma convencional. Para revelar a microestrutura foi utilizado o ataque químico com reativo nital 5%.

Este reativo é composto de uma solução de 5 mL de HNO3 e 95 mL de álcool etílico (95%). O

ataque foi feito pela imersão da superfície polida na solução por aproximadamente 12 s. A determinação do tamanho de grão também foi realizada no Laboratório de Microscopia do Centro de Pesquisa da ArcelorMittal Inox Brasil utilizando o programa IA3001. Este programa realiza as medições através da área interna dos contornos de grãos revelados, considerando-os circunferências, com 200 medições por amostra.

Foram realizadas análises das orientaçãos cristalográficas por difratometria de raios-X e EBSD (Electron Back-Scattering Diffraction) nos Laboratórios Microscopia e Difratometria, respectivamente, do Centro de Pesquisa da ArcelorMittal Inox Brasil. A análise de EBSD foi feita em um microscópio eletrônico de varredura modelo XL-30 do fabricante Philips com Electron Back Scattering Diffraction (EBSD) EDAX.TSL. Foi utilizado um difratômetro de raios-X modelo X´PERT PRO MPD do fabricante Philips, equipado com um tubo de cobre, potência 40 kW e 40 mA, goniômetro tipo ATC-3, fenda colimadora com altura e largura de 2 mm. O ângulo de tolerância para uma determinada orientação foi de 15 °.

A determinação da orientação cristalográfica através do difratômetro de raios-X foi realizada em amostras de (50x50) mm, retiradas no centro da largura e no centro da espessura das amostras

originais. Em seguida elas foram lixadas e em seguida atacadas por uma solução de 90%H2O2 e

5%HF à temperatura ambiente.

As frações volumétricas das fibras e componentes de textura cristalográfica de interesse e a FDOC (Função de Distribuição de Orientações Cristalinas) foram determinadas para as amostras após a laminação a quente, laminação a frio e o recozimento final. As FDOCs foram construídas com o auxílio do programa MTM-FHM (Fast Harmonic Method), através das figuras de pólo (110), (200), (211) que foram geradas.

A caracterização da presença de bandas de cisalhamento após a laminação a frio e o seu efeito sobre a nucleação de grãos com textura Goss após recozimento final foram avaliados via microscopia óptica das amostras submetidas aos recozimentos parciais. As micrografias foram obtidas no Laboratório de Microscopia do DEMET/UFOP em um microscópio óptico modelo MMI 2000 da PANAMBRA-PANTEC, com capacidade de aumento de até 2000X.

4.4. Testes Magnéticos

Os testes magnéticos forma realizados no Laboratório de Ensaios Magnéticos do Centro de Pesquisa da ArcelorMittal Inox Brasil. As amostras foram cortadas nas dimensões de 305 mm na direção de laminação e 30 mm na direção transversal, descartando-se as bordas com 20 mm cada, para realização dos testes magnéticos. Para cada amostra de laminação a quente foram geradas pelo menos quatro tiras para testes magnéticos.

Os testes magnéticos foram realizados no acessório chapa única do aparelho MPG10D do fabricante Brockhaus com pelo menos quatro testes para cada evento experimental. A perda magnética a 1,5 T / 60 Hz, a indução magnética a 5000 A/m e a permeabilidade magnética a 1,5 T / 60 Hz foram medidas nas amostras finais. Considerou-se a média aritmética dos valores obtidos nos testes como sendo o valor da propriedade correspondente a cada evento.

Os resultados de perda magnética foram corrigidos para a espessura de 0,47 mm, com o objetivo de eliminar a influência de pequenas variações de espessura, através da equação 4.1, deduzida a partir da equação clássica de cálculo da parcela de perdas por correntes parasitas, pois pequenas variações de espessura provocam variações apenas nesta parcela de perda magnética.

(

)

ρ

π

onde Pn é a perda magnética total, em (W/kg), na espessura en, em (m) para a qual se quer a

indução magnética de pico em (T); f é a freqüência de teste em (Hz); d é a densidade em kg/m3 e ρ é a resistividade da liga em ( m).

CAPÍTULO 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES