Tratamentos térmicos em ligas de alumínio

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A presença de elementos como manganês, cromo e zircônio tem um efeito diferente do ferro e do silício no que se refere à segregação e à presença de partículas de segunda fase. Esses elementos se separam por uma reação peritética durante a solidificação, de tal modo que a formação de partículas contendo esses elementos ocorre de maneira inversa ao que acontece com as partículas que não contêm esses elementos, isto é, a região central da dendrita, que é a primeira a se solidificar contém, progressivamente, maior teor desses elementos do que a região dos contornos, que é a última a se solidificar. Assim, as soluções sólidas formadas por esses elementos estão supersaturadas, o que resulta das taxas de difusão relativamente baixas destes elementos no estado sólido.

Tratamentos térmicos de pré-aquecimento dos lingotes das ligas que contêm esses elementos são recomendados para induzir a precipitação de partículas de fases tais como e , com dimensões de 10 a 100 nm. Esses precipitados formados em altas temperaturas também são conhecidos como dispersóides e se formam dentro das dendritas com uma distribuição que é a mesma resultante da solidificação, pois as taxas de difusão são muito baixas e assim não permitem uma redistribuição significativa. Essa precipitação de dispersóides, entretanto deve ser controlada, de modo a não ocorrer nos contornos das dendritas, e tem uma importância muito grande como fator de geração de obstáculos à movimentação de contornos durante a recristalização, pois os dispersóides atuam no sentido de dificultar a movimentação dos contornos, contribuindo para a obtenção de grãos mais finos, o que é benéfico para a maioria das aplicações das ligas de alumínio, uma vez que invariavelmente resulta em melhores propriedades mecânicas.[pic 1][pic 2]

Figura – Antes e depois da homogeneização

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Fonte: www.abal.org.br (2015)

-Recozimento pleno

O recozimento pleno é um tratamento térmico em que se obtém as condições de plasticidade máxima do metal (têmpera O), correspondendo a uma recristalização total do mesmo.

O processo é o seguinte: O metal é aquecido, geralmente na faixa de 350°C, suficientemente para permitir o seu rearranjo numa nova configuração cristalina não deformada. Este processo de recristalização remove o efeito do trabalho a frio e deixa o metal numa condição dúctil. O recozimento bem sucedido caracteriza-se somente pela recristalização primária.

Deve-se evitar superaquecimentos, já que isto causa a coalescência e o crescimento exagerado dos grãos, também chamada de recristalização secundária, com a consequente tendência de ser desenvolvido o defeito “casca de laranja” nos trabalhos subsequentes, principalmente de estampagem.

O defeito “casca de laranja” pode aparecer em qualquer produto de alumínio que for esticado, estampado ou embutido. No caso da extrusão o perfil sofre esticamento durante a prensagem (exercido pelo “puller” (tracionador) da prensa extrusora) e após a extrusão (na esticadeira). O nível de gravidade do defeito está relacionado com o tamanho de grão do perfil. Para os grãos refinados há pouco ou nenhum aspecto de “casca de laranja”, mas grãos grosseiros terão exatamente esse aspecto. Este defeito é gerado porque os grãos da superfície apresentam uma condição de deformação diferente daqueles do interior do perfil: não sofrem tanta restrição à deformação, ou seja, podem se deformar mais livremente, de acordo com os mecanismos básicos de deslizamento. Estes mecanismos produzem quantidades variáveis de deformação, dependendo da orientação dos grãos em relação aos seus vizinhos e das deformações impostas. A deformação não-uniforme de grão para grão produz o efeito “casca de laranja”. Este defeito pode ser amenizado facilmente pela diminuição da tração do “puller” (dispositivo para retirada do perfil por tracionamento leve) e da quantidade de deformação gerada na esticadeira.

-Recozimento parcial

Tratamento térmico ao qual se submete um material deformado plasticamente a frio, a fim de reduzir sua resistência mecânica a um nível controlado. Este tipo de tratamento térmico corresponde a uma recristalização parcial do material, permitindo a obtenção de têmperas com alongamentos maiores. Esse processo favorece, em alguns casos, o processo de estampagem, conferindo ao produto final uma maior resistência mecânica. Pode ser realizado entre as temperaturas de 200°C a 280°C, dependendo da porcentagem de redução aplicada na laminação a frio.

-Estabilização

Tratamento térmico executado para promover a estabilidade dimensional e das propriedades mecânicas, especialmente das ligas de alumínio-magnésio encruadas. Além de aliviar a tensão residual e aumentar a resistência á corrosão das ligas de AlMg.

Nas ligas Al-Mg (série 5XXX), após alguns dias em temperatura ambiente, ocorre uma perda de propriedades mecânicas do material deformado a frio. Para contornar esse inconveniente, aplica-se uma porcentagem de deformação mais alta do que a necessária para atingir-se determinado nível de propriedades mecânicas (determinada com base em uma curva de encruamento para material estabilizado) e, depois o material é aquecido em temperaturas ao redor de 150° por algumas horas para acelerar a recuperação e para obtenção de material estável e dúctil, pois certas ligas apresentam ligeira variação dimensional e amolecimento com o passar do tempo.

-Solubilização/Precipitação (envelhecimento)

É frequente em ligas de alumínio a aplicação de uma sequência de dois tratamentos térmicos: solubilização e precipitação. Segundo Coutinho (1980), a solubilização é um tratamento térmico, cíclico, preliminar que visa dissolver totalmente as fases microscópicas, simples ou intermediárias, presentes na matriz de uma liga pelo aquecimento a temperaturas elevadas e em seguida, resfriadas tão rapidamente para que se mantenha uma estrutura monofásica supersaturada, metaestável. Esse tratamento é típico para ligas que serão endurecidas por precipitação (também chamado de envelhecimento). O endurecimento por precipitação é um tratamento térmico muito importante das ligas não-ferrosas, sendo utilizado tanto em ligas trabalhadas como em ligas fundidas. A condição necessária para que ocorra a precipitação é a existência de uma solução sólida