Efeitos das descarbonetação excessiva na forja do aço

Escrito por t.c. edere | Traduzido por lucas vilaça
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Efeitos das descarbonetação excessiva na forja do aço
Fique de olho no aço para que ele não sofra descarbonetação, ou seja, perca carbono (Comstock/Comstock/Getty Images)

O carbono torna o aço mais duro. A perda de carbono deixa o aço mais fraco, da mesma maneira que perder cálcio enfraquece nossos ossos. Na forja do aço, essa perda é chamada de descarbonetação. Perder um pouco de carbono é um fato do dia-a-dia das fundições, mas a descarbonetação excessiva na manufatura das fundições pode levar a falhas no metal. Os fabricantes de aço aperfeiçoaram várias técnicas para prevenir a descarbonetação excessiva.

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Carbono e ferro

O carbono é adicionado ao ferro na fundição, para deixar o aço mais forte. Os átomos de carbono são menores que os de ferro, por isso, se encaixam bem nos espaços que são deixados quando os átomos de ferro formam padrões esburacados. Pense num queijo suíço, com todos os buracos preenchidos. Ele torna-se um pedaço de queijo mais forte (se não se tornar mais saboroso). O resfriamento e endurecimento da mistura de ferro e carbono afeta a quantidade de átomos de carbono que se encaixará nas lacunas e, consequentemente o quão forte e duro será o produto final, o aço.

Oxigênio

O carbono possui afinidade com o ferro, mas também tem afinidade com o oxigênio. No momento da forja do aço, há muito oxigênio presente - senão, não haveria fogo para aquecer e derreter os ingredientes. No entanto, o carbono vai reagir com o oxigênio para formar monóxido ou dióxido de carbono e não é necessário muito calor (o motor de seu carro é quente o suficiente para criar o monóxido e você expira o dióxido de carbono que as células que aquecem seu corpo criaram através de reações). O carbono também pode reagir com o vapor de água para formar monóxido de carbono e hidrogênio livre, que não fica solto por muito tempo porque o hidrogênio, então, se une com o carbono para formar um hidrocarboneto. A remoção de carbono do aço é chamada de descarbonetação.

Descarbonetação

Normalmente, a descarbonetação acontece na superfície do aço o qual a fundição está resfriando, porque essa parte está exposta à atmosfera. A superfície de metal começa a descascar. Ela também fica menos dura, o que se torna uma dor de cabeça em particular para a fundição que estiver produzindo aço temperado. Esse aço possui muito mais carbono na superfície do que no núcleo, para que fique mais duro na parte de fora que na de dentro. A blindagem, por exemplo, é feita de aço temperado, para manter-se protegida de balas. Armas são feitas de aço temperado, para manter os gases explosivos presos e garantir que a bala vá na direção desejada. A descarbonetação rouba carbono da superfície e enfraquece o aço, fazendo com que ferramentas de aço temperado se quebrem quando usadas e roscas de aço temperado entortem pregos e parafusos.

Soluções

Controlar a quantidade de tempo em que o aço fica exposto ao ar na fundição e a qual temperatura vai ajudar muito na hora de prevenir descarbonetação excessiva na produção do aço. Reduzir o oxigênio (fora do núcleo das fornalhas, onde ele é necessário) também ajuda. As fundições, no entanto, precisam de controles mais sofisticados porque o carbono também reage com o vapor de água, monóxido de carbono e dióxido de carbono. Às vezes, nitrogênio inerte é injetado na atmosfera para expelir outros gases. Em outros casos, um pouco de descarbonetação é permitida, formando um tipo de camada protetora sobre o resto do metal sem enfraquecê-lo. Depois o aço é decapado (banhado em ácido) ou raspado para remover o que sobrou de ferrugem.

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