INSTITUTO SUPERIOR TUPY MESTRADO EM ENGENHARIA MECÂNICA

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1 INSTITUTO SUPERIOR TUPY MESTRADO EM ENGENHARIA MECÂNICA ESTUDO DA DESOXIDAÇÃO DE AÇOS INOXIDÁVEIS CF8M (AISI 316) EM FORNO DE INDUÇÃO CONVENCIONAL COM ADIÇÕES VARIÁVEIS DE CaSi E CaSiMn FLAVIO LUIS FACHINI Joinville 2009

2 INSTITUTO SUPERIOR TUPY MESTRADO EM ENGENHARIA MECÂNICA ESTUDO DA DESOXIDAÇÃO DE AÇOS INOXIDÁVEIS CF8M (AISI 316) EM FORNO DE INDUÇÃO CONVENCIONAL COM ADIÇÕES VARIÁVEIS DE CaSi E CaSiMn FLAVIO LUIS FACHINI Dissertação apresentada ao Instituto Superior Tupy como pré-requisito para obtenção do Título de Mestre em Engenharia Mecânica. Área de concentração: Metalurgia Física e Engenharia de Superfícies Orientador: Prof. Dr. Marcio Ferreira Hupalo JOINVILLE 2009

3 FICHA CATALOGRÁFICA Fachini, Flavio Luis Estudo da desoxidação de aços inoxidaveis CF8M (AISI 316) em forno a indução convencional, com adições variáveis de CaSi e CaSiMn. Joinville, p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) Instituto Superior Tupy. 1.Aço inoxidável CF8M 2. Desoxidação 3. Inclusões de óxidos 4.CaSi 5.CaSiMn.

4 ESTUDO DA DESOXIDAÇÃO DE AÇOS INOXIDÁVEIS CF8M (AISI 316) EM FORNO DE INDUÇÃO CONVENCIONAL COM ADIÇÕES VARIÁVEIS DE CaSi E CaSiMn FLAVIO LUIS FACHINI Dissertação defendida e aprovada em 28 de Novembro de 2009, pela Banca examinadora constituída pelos Professores: Prof. Dr. Marcio Ferreira Hupalo (Orientador) Instituto Superior Tupy - IST Prof. Dr. Modesto Hurtado Ferrer Instituto Superior Tupy - IST Prof. Dr. Carlos Alberto Klimeck Gouvea Instituto Superior Tupy - IST

5 AGRADECIMENTOS A Deus pela vida, possibilitando procurar caminhos para o crescimento do equilíbrio pessoal e profissional. Ao meu orientador Dr. Marcio Ferreira Hupalo, por todo o seu conhecimento, companheirismo, dedicação e paciência no desenvolvimento deste trabalho. A minha querida companheira Deise, que em todos os momentos esteve ao meu lado apoiando e incentivando. Aos professores que não mediram esforços para transmitir seu conhecimento e sabedoria no decorrer desta jornada. A Fundição da Sociesc que me apoiou disponibilizando as matérias primas equipamentos e pessoal para a realização das experiências. A Comercial Cometa pela doação dos produtos desoxidantes CaSi e CaSiMn, utilizados nos experimentos. Aos profissionais do laboratório de materiais da Sociesc que auxiliaram nas análises fundamentais na elaboração deste trabalho. Em especial à Terezinha Pires Martins, pelo auxílio na preparação da amostras e análises metalográficas. Ao Prof. Dr. Osvaldo Mitsuyki Cintho, do Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Estadual de Ponta Grossa, pelo auxílio na realização de análises por microscopia eletrônica de varredura e fluorescência de raio X.

6 Dedico este trabalho às minhas filhas e minha companheira, Aline, Flavia e Deise, com muito amor e carrinho.

7 RESUMO Os aços inoxidáveis austeníticos da classe CF8M (AISI 316) são as ligas fundidas com maior volume de produção, sendo utilizadas em diversas aplicações que exigem elevada resistência à corrosão e boa soldabilidade. O processo de elaboração destes aços envolve operações de desoxidação, que visam minimizar a ocorrência de porosidades e inclusões. A falta de controle sobre estes defeitos pode reduzir as propriedades mecânicas e de resistência à corrosão do material, comprometendo sua aplicação final. O objetivo geral do presente trabalho é avaliar os efeitos da adição de diferentes quantidades de dois desoxidantes comerciais, à base de CaSi e CaSiMn, durante a fusão de um aço inoxidável da classe CF8M em forno de indução convencional. Uma fusão inicial, sem tratamento de desoxidação, foi realizada para obtenção de uma liga base, usada como material de carga na fusão destinada ao estudo da desoxidação. Amostras de escória foram retiradas em diversas temperaturas, durante a fase de sobreaquecimento do metal antes do vazamento. Foram estudadas adições de CaSi e CaSiMn entre 0,3% e 0,7% {em peso), na panela de vazamento, durante a transferência do metal. A análise química das escórias foi realizada pela técnica de espectrometria por fluorescência. A caracterização microestrutural envolveu as técnicas de microscopia ótica, com análise de imagens, e microscopia eletrônica de varredura com microanálise química (MEV/EDS). As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração. Os resultados mostram que a fusão sem tratamento de desoxidação promove a formação de porosidades interdendríticas, associadas a gases dissolvidos no metal líquido. Estas porosidades reduzem as propriedades mecânicas, em especial o alongamento. As escórias geradas durante o processo de fusão apresentaram na temperatura de 1460 C logo após a completa fusão o teor de sílica é predominante devido a contaminantes da carga sólida, nas temperaturas entre 1510 e 1550 C, ocorreu a redução dos teores de sílica, voltando a aumentar nas temperaturas estudadas acima de 1550 C devido ao desgaste do rev estimento refratário. Os resultados das análises de escórias apresentaram também altos teores de óxidos de cromo e manganês provenientes da oxidação dos componentes da composição da liga. As microestruturas da amostras apresentaram a formação de óxidos em

8 quantidades crescentes com adições de maiores percentuais de materiais desoxidantes, mas não foram observadas formações de porosidades em todas as amostras tratadas. Apesar da formação destes óxidos na microestrutura as propriedades mecânicas do aço inoxidável CF8M foram pouco afetadas, principalmente o alongamento, que é afetado significativamente pela formação de porosidades. As inclusões de óxidos formadas apresentaram distribuição e tamanhos muito semelhantes, independentes das quantidades adicionadas, com as partículas variando entre 2,47 µm a 2,75 µm, sendo os valores mais frequentes entre 1,03 µm e 2,20 µm, mostrando que os tratamentos de desoxidação utilizados foram eficientes tanto no sentido de controlar porosidades quanto a presença de grandes inclusões.

9 ABSTRACT The austenitic stainless steel grade CF8M (AISI 316) are the cast alloys with the largest production volume and is used in various applications requiring high corrosion resistance and good weldability. The production of these alloys process involves deoxidation operations, aimed at minimizing the occurrence of porosity and inclusions. The lack of control over these defects can reduce the mechanical properties and corrosion resistance of the material, compromising its final application. The main objective of this study is to evaluate the effects of adding different amounts of two commercial deoxidizers, based on CaSi and CaSiMn, during the casting of a CF8M stainless steel in conventional induction furnace. An initial heat without deoxidation treatment was performed in order to obtain a base alloy used as raw material for the study of deoxidation. Slag samples were taken at different temperatures during the overheating prior to metal pouring. Additions of CaSi and CaSiMn in the range between 0.3% and 0.7% (in wt %) were performed in the pouring ladle during the metal transfer. Chemical analysis of slag was performed by X-ray fluorescence spectrometry. Microstructural characterization involyed optical microscopy with image analysis and scanning electron microscopy with energy dispersive microanalysis (SEM I EDS). The mechanical properties were evaluated by tensile tests. The results show that the merger without deoxidation treatment promotes the formation of interdendritic porosity associated with the gases dissolved in the liquid metal. These pores reduces the mechanical properties, especially the stretch. The slag generated during the melting process showed the temperature of 1460 C after the complete melting the silica content is predominantly due to contaminants of cargo, at temperatures between 1510 and 1550 C, o ccurred reduçãodos silica content, turning the increase in temperatures studied above 1550 C due to wear of refractory lining. The results of the analysis of slag were also high levels of chromium and manganese oxides from the oxidation of components of the alloy composition. The microstructures of the samples showed the formation of oxides in increasing amounts with additions of higher percentages of materials de-oxidants, but not formation of pores were observed in all treated samples. In spite of the formation of oxides on the microstructure the mechanical properties of stainless steel CF8M were little affected, especially the elongation, which is significantly affected by the formation of porosities. The inclusions of oxides formed distribution and sizes were very similar,

10 independent of the amount applied, with particles ranging from 2.47 µm to 2.75 micrometres being the most frequent values between 1.03 µm and 2.20 micrometres showing that deoxidation treatments used were effective both in order to control porosity for the presence of large inclusions.

11 SUMÁRIO LISTA DE TABELAS... i LISTA DE FIGURAS... ii 1 INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVA OBJETIVOS REVISÃO DE LITERATURA AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS INCLUSÕES E POROSIDADES EM AÇOS Grau de Pureza dos Aços Fundidos Efeitos dos Elementos de Liga sobre a Solubilidade dos Gases ELEMENTOS DESOXIDANTES Manganês Silício Cálcio Produtos da Desoxidação FONTES DE FORMAÇÃO DE ÓXIDOS Material Refratário Escória do Forno e Panela Reoxidação do Aço Influência da Prática de Desoxidação DESOXIDAÇÃO DE AÇOS DE ALTO CROMO Porosidade em Aços de Alto Cromo Elaboração de Aços Inoxidáveis em Fornos de Indução MATERIAIS E MÉTODOS MATERIAIS Materiais Desoxidantes Aço Inoxidável CF8M MÉTODOS EXPERIMENTAIS Fusão para Obtenção da Liga Base Fusão para Estudo da Desoxidação Obtenção de Corpos-de-prova... 30

12 3.2.4 Técnicas de Análise Microestrutural Ensaios de Tração Tratamento Térmico de Solubilização RESULTADOS E DISCUSSÃO ANÁLISES QUÍMICAS Composições Químicas das Escórias Composições Químicas das Amostras Metálicas ANÁLISE DE INCLUSÕES Quantidade de Inclusões Distribuição de Tamanho de Inclusões Microanálise Química de Inclusões ANÁLISE MICROESTRUTURAL Microestrutura do Aço CF8M sem Tratamento de Desoxidação Microestrutura do Aço CF8M após Tratamentos de Desoxidação ENSAIOS DE TRAÇÃO CONCLUSÕES SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 51

13 i LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Teores dos principais elementos químicos em algumas classes de aços Inoxidáveis austeníticos(% em peso), segundo as normas ACI e AISI... 4 Tabela 2 - Limites de propriedades mecânicas de algumas classes de aços inoxidáveis austeníticos fundidos, segundo as normas ACI... 5 Tabela 3 - Principais ligas desoxidantes comerciais contendo adições de cálcio. 16 Tabela 4 Principais tipos de inclusões formadas na desoxidação com diversos elementos Tabela 5 Teores de Ca, Si e Mn dos desoxidantes à base de CaSi e CaSiMn utilizados nos experimentos. Valores em % em peso Tabela 6 Composição química especificada do aço inoxidável austenítico CF8M (% em peso) Tabela 7 Composição química analisada da fusão partindo dos lingotes obtidos na primeira fusão (% em peso) Tabela 8 Resultados de fluorescência de raio X das amostras de escória retiradas na fusão da liga base Tabela 9 Resultado de fluorescência de raio X das escórias retiradas da fusão dos experimentos de desoxidação Tabela 10 Composições químicas das amostras obtidas durante sobreaquecimento nas fusões da liga base (1) e de desoxidação (2). Por espectrometria de emissão ótica (% em peso) Tabela 11- composições químicas das inclusões da figura 22 em termos de elementos químicos e óxidos. Espectrometria pro emissão de energia (EDS) Tabela 12 - Resultados dos ensaios de tração em corpos-de-prova do aço CF8M, liga base e desoxidadas... 48

14 ii LISTA DE FIGURAS Figura 1 Formação de trincas junto a partículas de óxidos (a) e (b), durante o processo de deformação... 6 Figura 2 Efeito de alguns elementos de liga na solubilidade do nitrogênio (a) e do hidrogênio (b) no ferro líquido... 7 Figura 3 Solubilidade do oxigênio no ferro líquido a 1600 ºC em função da adição de diversos elementos de liga... 9 Figura 4 Variação da concentração de oxigênio no aço líquido a 1600 ºC em função da concentração de diversos elementos desoxidantes Figura 5 Variação do teor de MnO em inclusões do tipo (Fe,Mn)O em função da quantidade de manganês utilizada na desoxidação Figura 6 Produtos da desoxidação formados pela adição simultânea de manganês e silício ao aço a 1600ºC Figura 7 Tipos de inclusões obtidas em função do teor de Mn e Si e da temperatura Figura 8 Energia livre de formação de alguns óxidos em função da temperatura (Diagrama de Ellingham), os pontos de inflexão representam mudança de estado Figura 9 Corte do diagrama Ternário CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 destacando as composições químicas típicas de inclusões formadas pela desoxidação pro alumínio (região 1) e com liga contendo cálcio (região 2) Figura 10 Efeito da desoxidação por CaSi sobre a fluidez de um aço inoxidável austenítico contendo 26 %Cr e 12 % Ni, elaborado em forno a indução Figura 11 Forno elétrico de indução convencional com capacidade para 360 kg, utilizado durante as fusões experimentais Figura 12 - Molde em areia no processo cura a frio, utilizado para retirada de amostras para análises químicas e metalográficas Figura 13 Lingotes obtidos após a fusão da liga base do aço inoxidável CF8M 28 Figura 14 Bloco padrão do tipo U para retirada de corpos de prova de tração de aços inoxidáveis, conforme norma ASTM A

15 iii Figura 15 Dimensões do corpo de prova utilizado nos ensaios de tração. Usinados segundo a norma DIN Figura 16.- Ciclo de tratamento térmico de solubilização Figura 17 Microscopia ótica do aço CF8M sem ataque metalográfico, evidenciando a presença de inclusões de formato esférico: (a) 0,3% CaSi; (b) 0,3% CaSiMn; (c) 0,7% CaSi; (d) 0,7% CaSiMn Figura 18 Variação da quantidade de inclusões (%) em função da condição de desoxidação Figura 19 Histograma de distribuição de tamanhos de partículas (inclusões) presentes na microestrutura do aço CF8M para as diferentes condições de desoxidação: (a) 0,3% CaSi; (b) 0,3% CaSiMn; (c) 0,5% CaSi; (d); 0,5% CaSiMn; (e) 0,7% CaSi; e (f) 0,7% CaSiMn Figura 20 - Resultados de MEV/EDS para inclusões presentes em amostras do aço CF8M desoxidado com 0,7% CaSi. (a) e (c); inclusões analisadas: (b) e (d): espectro resultante Figura 21 Microestruturas de amostra do aço CF8M sem tratamento de desoxidação, evidenciando a presença de microporosidades (a) e macroporosidades (b), preferencialmente dispostas nas regiões interdendríticas. Ataque eletrolítico com acido oxálico a 10 % em água Figura 22 Microestrutura do aço CF8M após desoxidação: (a) 0,3% CaSi, bruto de fundição; (b) 0,3% CaSi, com tratamento térmico de solubilização; (c) 0,7% CaSiMn, bruto de fundição; (d) 0,7% CaSiMn, com tratamento térmico de solubilização. Ataque eletrolítico com solução de ácido oxálico a 10%. Microscopia ótica Figura 23 - Microscopia ótica do aço CF8M após desoxidação: (a) 0,5% CaSi, bruto de fundição; e (b) 0,5% CaSi, após tratamento térmico de solubilização a 1050ºC/ 1hora. Ataque eletrolítico com solução de acido oxálico a 10% em água... 47

16 1 1 INTRODUÇÃO 1.1 JUSTIFICATIVA A fabricação de aços fundidos envolve a realização de operações de desoxidação e tratamento do banho de metal fundido, de modo a assegurar a qualidade das ligas e dos componentes obtidos. A presença de gases dissolvidos no metal líquido pode resultar tanto na presença de diversos tipos de inclusões de óxidos, bem como na formação de porosidades de origem endógena, ou seja, de causa metalúrgicas, inerentes à qualidade do metal vazado nos moldes. Vale lembrar que o metal líquido sem tratamento adequado, também, pode potencializar os mecanismos de geração de defeitos de origem exógena, ou seja, provenientes, de causas externas, tais como moldes e sistemas de canais de vazamento e alimentação. As inclusões e porosidades possuem efeito deletério sobre as propriedades mecânicas, podendo acarretar, por exemplo, redução da ductilidade e da tenacidade dos materiais obtidos. Os gases dissolvidos no metal líquido, notoriamente oxigênio e nitrogênio, estão em constante atividade, promovendo uma ampla gama de reações químicas, que dependem de fatores tais como pressão parcial dos mesmos, temperatura e concentração de outros elementos químicos disponíveis para reação. O mecanismo fundamental de controle dos gases dissolvidos no metal é a introdução de quantidades adequadas de materiais desoxidantes, compostos por elementos que possuem alta afinidade química com o oxigênio e nitrogênio. As reações de desoxidação promovem a redução das concentrações destes gases no metal líquido, protegendo os outros elementos químicos presentes na composição química das ligas e evitando a formação de inclusões e porosidades durante o posterior ao vazamento. Os óxidos formados durante o tratamento do metal líquido são normalmente retirados do banho por flotação e incorporação à escória. Os agentes desoxidantes desempenham importante papel também no controle da morfologia das inclusões que porventura se formem durante a solidificação. Outro aspecto que merece destaque é a formação de óxidos líquidos na temperatura de elaboração dos aços, o que contribui fortemente na manutenção da fluidez das ligas durante o vazamento. A utilização de diferentes materiais desoxidantes resulta em diferentes

17 2 potenciais de redução dos teores de gases, em função da intensidade das reações de formação dos produtos da desoxidação. Desoxidantes mais eficientes possibilitam menores adições, com consequente redução do custo de produção. A variação das quantidades e tipos de desoxidantes deve objetivar sempre a verificação da menor quantidade necessária para a máxima eficiência de tratamento. O controle de inclusões e porosidades deve ser buscado incessantemente, principalmente quando se deseja obter ligas metálicas com elevadas propriedades mecânicas. Os aços inoxidáveis austeníticos da classe CF8M são as ligas fundidas com maior volume de produção, sendo utilizadas em diversas aplicações que exigem elevada resistência à corrosão e boa soldabilidade. Estes aços possuem em sua composição teores elevados de cromo e níquel, que variam de 16 a 26 % e 6 a 22 %, respectivamente [1]. Adições de molibdênio, vanádio, titânio e tungstênio, conjuntas ou isoladas, são feitas no sentido de melhorar a resistência à corrosão destas ligas, principalmente pela formação de carbonetos complexos, minimizando a possibilidade de formação de carbonetos de cromo em contornos de grãos e interfaces e, consequentemente, o fenômeno de sensitização e corrosão intergranular [2]. O estudo de boas práticas de fundição destas ligas é tópico de grande importância tecnológica, sobre o qual existem poucos trabalhos na literatura. O processo de elaboração destes aços requer cuidados para minimizar a formação de óxidos, tanto superficiais como na estrutura, o que pode provocar severa redução das propriedades mecânicas e da resistência à corrosão. Durante o processo de fusão das ligas de aços inoxidáveis podem ocorrer intensa absorção e solubilização de gases, principalmente oxigênio e hidrogênio. A solubilidade destes gases é drasticamente reduzida durante a solidificação, promovendo a formação de porosidades. Além disso, a presença de oxigênio leva normalmente à formação de óxidos estáveis com os elementos da composição química base. Elementos que possuem alta afinidade com oxigênio de baixa energia livre de formação, como o cálcio, silício e manganês promovem a formação de óxidos que reduzem a concentração destes gases no líquido, minimizando o aparecimento de defeitos, elevando os níveis de propriedades mecânicas das ligas fundidas e contribuindo para a redução dos custos de produção, relacionados tanto ao processo de fusão quanto ao refugo de materiais que não atendem às especificações exigidas.

18 3 1.2 OBJETIVOS Com base no contexto apresentado anteriormente, o objetivo geral do presente trabalho é avaliar os efeitos da adição de diferentes quantidades de dois desoxidantes comerciais, à base de CaSi e CaSiMn, durante a fusão de um aço inoxidável da classe CF8M (AISI 316), produzido em forno de indução convencional. De modo a atender ao objetivo geral, alguns objetivos específicos foram propostos: a) Estudar adições de CaSi e CaSiMn, em teores variando entre 0,3 e 0,7% (em peso), de modo a tentar estabelecer a quantidade ótima de adição destes desoxidantes; b) Estudar o efeito dos desoxidantes na microestrutura das ligas fundidas, por meio da análise dos tipos de inclusões formadas, bem como suas quantidades e morfologias predominantes; c) Avaliar o efeito das inclusões sobre as propriedades mecânicas das ligas fundidas, com auxilio de ensaio de tração. d) Realizar análises químicas das escórias para avaliar o grau de oxidação dos componentes do metal durante o sobreaquecimento antes do vazamento.

19 4 2 REVISÃO DE LITERATURA 2.1 AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENíTICOS Os aços inoxidáveis austeníticos são ligas de alta resistência à corrosão e estão entre os mais importantes nesta classe de materiais. Apresentam em sua composição cromo e níquel, que variam entre 16 a 26 % e 6 a 22 % (em peso), respectivamente [1]. A presença do níquel melhora consideravelmente a resistência à corrosão destes aços, em comparação com os aços inoxidáveis contendo somente cromo. Os aços inoxidáveis austeníticos fundidos, utilizados para a produção de peças por vazamento em moldes, são classificados segundo a ACI (Alloy Casting Institute). Na tabela 1 são apresentadas as principais composições químicas típicas de alguns aços inoxidáveis austeníticos fundidos (segundo a ACI) da classe 300, bem como suas respectivas denominações pela classe AISI (American Institute of Steel and Iron) [3]. Tabela 1 - teores dos principais elementos químicos em algumas classes de aços Inoxidáveis austeníticos (% em peso), segundo as normas ACI e AISI [3]. ACI AISI Microestrutura Elementos químicos Cr Ni Mo C (máx.) CE30 - Ferrita em austenita 26,0-30,0 8,0-11,0 -- 0,30 CF3 304L Ferrita em austenita 17,0-21,0 8,0-12,0 -- 0,03 CF8 304 Ferrita em austenita 18,0-21,0 8,0-11,0 -- 0,08 CF Austenita 18,0-21,0 8,0-11,0 -- 0,20 CF3M 316L Ferrita em austenita 17,0-21,0 9,0-13,0 2,0-3,0 0,03 CF8M 316 Ferrita em austenita 18,0-21,0 9,0-12,0 2,0-3,0 0,08 CF 8C 347 Ferrita em austenita 18,0-21,0 9,0-12,0 -- 0,08 CF 16F 303 Austenita 18,0-21,0 9,0-12,0 1,5 0,16 CG 8M 317 Ferrita em austenita 18,0-21,0 9,0-13,0 3,0-4,0 0,08 CH Austenita 22,0-26,0 12,0-15,0 -- 0,20 CK Austenita 23,0-27,0 19,0-22,0 -- 0,20 Estes aços, quando produzidos em fornos elétricos de indução convencionais, geralmente apresentam teores de carbono mais elevados. Como

20 5 exemplo, pode-se citar a liga CF8M (AISI 316) que apresenta um teor máximo de carbono de 0,08% (em peso), ao passo que a liga fundida CF3M, com teor máximo de carbono de 0,03%, exige a utilização de técnicas mais aprimoradas de refino metalúrgico, como, por exemplo, a utilização de fornos de fusão a vácuo e os processos AOD (Argon Oxygen Decarburization) e VOD (Vaccum Oxygen Decarburization). Em função da composição química e da microestrutura final, os aços inoxidáveis austeníticos podem apresentar diferentes propriedades mecânicas, conforme se observa na tabela 2. Tabela 2 - Limites de propriedades mecânicas de algumas classes de aços inoxidáveis austeníticos fundidos, segundo as normas ACI [3]. ACI AISI Limite de resistência Limite de escoamento Alongamento Dureza (MPa) (MPa) (%) (HB) CF3 304L CF CF CF3M 316L CF8M CF8C CG8M CH CK INCLUSÕES E POROSIDADES EM AÇOS As características das inclusões não metálicas presentes nos aços dependem fortemente do processo de refino metalúrgico, das práticas de desoxidação e das condições de lingotamento e solidificação. Em geral, as inclusões submicroscópias, menores que 1µm, têm pouca ou nenhuma influência sobre as propriedades mecânicas dos aços. Já as inclusões microscópicas (<100µm) e as grandes inclusões (>100µm) podem afetar profundamente as propriedades dos aços. Estas últimas podem ser oriundas tanto de reações de desoxidação (inclusões endógenas), como também da erosão de refratários, escórias, moldes, sistemas de canais e reoxidação do metal durante o vazamento (inclusões exógenas) [4].

21 Grau de pureza dos Aços Fundidos As demandas crescentes para a produção de aços de alta qualidade fizeram com que as aciarias se tornassem mais atentas aos processos de refino metalúrgico e às práticas de desoxidação corretas, de modo a se minimizar a contaminação do metal líquido por inclusões de óxidos. Os maiores requisitos de propriedades mecânicas demandam a otimização dos processos de elaboração dos aços, com o objetivo de se obter ligas com elevados níveis de sanidade microestrutural e de qualidade superficial. As propriedades mecânicas dos aços fundidos são afetadas pela fração volumétrica, tamanho, forma e distribuição das inclusões e precipitados. Pode-se citar, por exemplo, a redução de ductilidade causada pela presença de óxidos e sulfetos. A resistência à fratura diminui quando inclusões estão presentes, especialmente, em ligas de baixa ductilidade e alta resistência. Podem ser observadas também reduções nas propriedades de resistência ao impacto e à fadiga. Inclusões de óxidos são descontinuidades na matriz metálica e comportam-se de maneira diferente durante a aplicação de esforços, como ilustrado pela figura 1, onde se observa a presença de inclusões na microestrutura de um aço baixo carbono [5]. óxido trincas trincas óxido (a) Figura 1 Formação de trincas junto a partículas de óxidos (a) e (b), durante o processo de deformação [5]. (b) O destacamento da matriz (dúctil) ao redor das inclusões (frágeis) deve-se à diferença de comportamento durante a deformação plástica. Este comportamento

22 7 leva à formação de vazios (regiões escuras ao redor das inclusões), que por sua vez promovem a formação de trincas que podem levar à falha do componente [5] Efeitos dos Elementos de Liga sobre a Solubilidade dos Gases Outro importante fator a ser considerado na elaboração de aços fundidos é a quantidade de gases dissolvidos no metal líquido antes do vazamento. Durante a solidificação a solubilidade dos gases no metal líquido cai acentuadamente, dando origem a porosidades, que por sua vez também exercem efeito deletério sobre as propriedades mecânicas das ligas [6]. Os diversos elementos de liga presentes na composição química dos aços geralmente alteram a solubilidade dos gases no ferro líquido como mostra a figura 2. (a) (b) Figura 2 Efeito de alguns elementos de liga na solubilidade do nitrogênio (a) e do hidrogênio (b) no ferro líquido [6]. Pode-se observar na figura 2(a), por exemplo, que a solubilidade do nitrogênio no ferro líquido aumenta sensivelmente com a elevação do teor de cromo. Por esse motivo, os aços inoxidáveis ficam muito sujeitos à formação de

23 8 porosidades durante a solidificação, caso o processo de refino não seja realizado adequadamente, a ponto de reduzir a quantidade de nitrogênio dissolvida. Outra possível conseqüência da presença de nitrogênio dissolvido é a precipitação de nitretos (de alumínio, por exemplo) em contornos de grãos durante a solidificação. No gráfico da figura 2(b) verifica-se que a solubilidade do hidrogênio é menos afetada pela presença de teores elevados de cromo. Por este motivo, os aços inoxidáveis são menos sujeitos à formação de porosidades devidas ao hidrogênio [6]. Em virtude das porosidades serem resultantes de uma combinação de fatores, o seu controle deve ser buscado segundo os seguintes critérios: i) minimizar a contaminação por gases a partir dos materiais de moldagem; ii) durante o processo de fusão e refino minimizar a contaminação por hidrogênio e nitrogênio; iii) procurar utilizar um processo de refino metalúrgico adequado à redução da quantidade de gases dissolvidos; e iv) utilizar elementos desoxidantes que possuam elevada reatividade com oxigênio, de modo a diminuir a pressão parcial (atividade) deste gás no metal líquido. Os elementos mais comumente utilizados para o controle do oxigênio e do nitrogênio nos aços são: alumínio, zircônio, titânio e cálcio. Por provocarem efeitos adicionais, algumas vezes indesejados, como por exemplo, a formação de nitretos de alumínio durante a solidificação, as quantidades adicionadas e a forma de adição devem ser programadas em função de fatores como a composição química da liga e o tempo disponível para reação do desoxidante com o metal líquido. No gráfico da figura 3 é ilustrada a variação da atividade do oxigênio (% em peso) em função da quantidade (% em peso) dos diversos elementos adicionados para seu controle, tais como zircônio, silício, cálcio, magnésio e alumínio. Os diversos produtos da desoxidação formados após a adição são mostrados ao lado das retas, que ilustram a tendência à redução da quantidade de oxigênio [7].

24 9 Figura 3 Solubilidade do oxigênio no ferro líquido a 1600ºC em função da adição de diversos elementos de liga [7]. 2.3 ELEMENTOS DESOXIDANTES Na ausência de elementos desoxidantes, a maior parte do oxigênio se encontra em solução no aço líquido, e o restante na forma de pequenas inclusões de óxidos em suspensão. A principal finalidade da adição de elementos desoxidantes é diminuir a quantidade de oxigênio dissolvido no metal. O desoxidante é um elemento que tem maior afinidade pelo oxigênio que o ferro e os principais elementos de liga presentes na composição. Como conseqüência, ocorre a combinação do oxigênio com os elementos desoxidantes, levando à formação de óxidos que são incorporados à escória para posterior retirada. Outro mecanismo é a difusão do oxigênio para uma escória redutora. Somente o mecanismo de precipitação resulta em formação de inclusões no aço líquido. A intensidade com que o oxigênio é removido do banho líquido depende da composição química e da quantidade de desoxidante utilizado [8].

25 10 As inclusões formadas após a adição de desoxidantes são inicialmente denominadas de produtos de desoxidação primária. A eliminação de oxigênio também se dá pela queda de temperatura do metal líquido durante a solidificação, que acarreta redução de solubilidade, tanto do oxigênio como do elemento desoxidante. Este processo é denominado de desoxidação secundária. Finalmente, pode ocorrer a precipitação de inclusões pela grande variação de solubilidade no momento da solidificação, sendo este último denominado de desoxidação terciária [8]. A figura 4 ilustra o poder de desoxidação dos elementos químicos comumente utilizados para este fim. A eficiência na desoxidação pode ser entendida pelo nível de oxigênio dissolvido que pode ser obtido pela adição de um elemento específico. Observa-se no gráfico que para cada tipo de óxido formado (ZrO 2, Al 2 O 3, Ti 2 O 5 ) há uma faixa específica de teor de oxigênio dissolvido. Quanto menor a concentração de oxigênio dissolvido no metal líquido, maior o poder de desoxidação do elemento utilizado. Assim sendo, pode-se afirmar que o zircônio possui maior afinidade pelo oxigênio que o alumínio e este, por sua vez, maior poder de desoxidação que o silício, por exemplo [9]. Figura 4 Variação da concentração de oxigênio no aço líquido a 1600ºC em função da concentração de diversos elementos desoxidantes [9].

26 Manganês O manganês: possui afinidade relativamente baixa pelo oxigênio, em comparação com outros desoxidantes comumente utilizados, tais como alumínio e zircônio. O efeito do manganês é de reduzir fracamente a solubilidade do oxigênio no ferro líquido. Devido à pequena afinidade do manganês pelo oxigênio a ocorrência de inclusões primárias é muito reduzida. O uso deste elemento como desoxidante promove substancial precipitação de inclusões secundárias e terciárias. Como estas inclusões não têm oportunidade de escapar do aço líquido, a utilização de desoxidantes fracos resulta em aços com maior nível de inclusões [8]. Como mostra a figura 5, o teor de óxido de manganês (MnO) em inclusões dos tipos (Fe,Mn)O varia sensivelmente com a quantidade de manganês adicionada ao aço por ocasião da desoxidação. Maiores teores de MnO resultam em inclusões com temperaturas de fusão mais elevadas, o que pode acarretar redução da fluidez do metal líquido durante o vazamento. Nestas condições a morfologia das inclusões é modificada para o tipo dendrítico, que possuem efeito negativo nas propriedades mecânicas do material fundido [10]. Figura 5 Variação do teor de MnO em inclusões do tipo (Fe,Mn)O em função da quantidade de manganês utilizada na desoxidação [10].

27 12 As inclusões formadas pelo processo de desoxidação por manganês são de menor tamanho e se distribuem mais uniformemente no aço. Sua morfologia depende da razão MnO-FeO na solução sólida, que por sua vez está ligada ao teor de manganês adicionado ao aço. Nos aços que contêm baixos teores de manganês (menores que 0,30% em peso), as inclusões resultantes geralmente apresentam um teor de MnO abaixo de 30%, possuindo formato preferencialmente esférico. Para teores de manganês acima de 0,70% (em peso), as inclusões resultantes possuem apenas MnO em sua composição. Neste caso, o efeito na temperatura de fusão faz com que estas inclusões se solidifiquem antes do metal, promovendo a formação de estruturas de aspecto dendrítico, ao invés do formato globular descrito anteriormente [10] Silício O silício é um desoxidante muito mais efetivo que o manganês e geralmente é usado em combinação com este elemento. A desoxidação de ferro puro com silício, forma como produto de desoxidação silicato de ferro, que são líquidos no ponto de fusão do aço. A formação de sílica ocorre quando o teor de silício se encontra acima de 0,08 %.(em peso) Estas inclusões de sílica são geralmente vítreas e globulares com diâmetro de aproximadamente 50 µm [10]. Nas ligas contendo a presença de manganês ocorre a formação de outros tipos de inclusões, e suas composições variam em função dos teores destes elementos contidos no material a ser tratado. Na figura 6 são apresentados diferentes tipos de inclusões formadas com diferentes relações de silício e manganês do aço. As composições químicas das inclusões formadas em aços desoxidados com manganês e silício geralmente dependem do teor de oxigênio dissolvido no aço, das quantidades adicionadas e do poder de desoxidação destes elementos (ver figuras 3 e 4). Com teores reduzidos de silício são formadas inclusões de silicato de manganês líquidas na temperatura de fusão do aço. À medida que aumenta o teor de silício, para um determinado teor de manganês, as inclusões são transformadas em sílica sólida. Com a formação do silicato de manganês, tanto o silício como o manganês tomam parte na reação de desoxidação, sendo então diminuída a atividade do oxigênio [8]. Com teores elevados de manganês (acima de 10 %) podem ser formadas inclusões sólidas de (Fe,Mn)O. A figura 7 indica que a presença de até 0,4 % de

28 13 manganês são formadas inclusões de sílica sólida. Entre 0,4 e 1,0 % de manganês são formadas inclusões de silicato de manganês líquido (MnSi 2 O 6 ) e acima de 1,0 % são formadas inclusões de (Fe,Mn)O sólidas [8]. Figura 6 Produtos da desoxidação formados pela adição simultânea de manganês e silício ao aço a 1600ºC [8]. Figura 7 Tipos de inclusões obtidas em função do teor de Mn e Si e da temperatura [8].

29 14 Utilizando a figura 7 como referência, em um aço contendo 0,5% Mn e 0,1%Si serão formadas inclusões de silicato de manganês líquido a 1600ºC. No entanto, em temperaturas mais reduzidas serão formadas inclusões de sílica sólida. Estes dados ressaltam a importância do controle da temperatura do metal liquido no processo de desoxidação [8]. O silício permite reduzir sensivelmente a quantidade de oxigênio dissolvido no metal liquido (figura 6), mas não de maneira suficiente para eliminar a formação de inclusões secundárias, mesmo com adição conjunta de manganês, que aumenta a eficiência do silício. Portanto, em aços desoxidados por silício e manganês sempre haverá a possibilidade de aparecimento de inclusões no aço solidificado. Entretanto vale lembrar que o tratamento de desoxidação visa principalmente o controle de porosidades devido a gases dissolvidos no metal líquido [8] [10]. As relações entre inclusões e composição do aço apresentadas nas figuras 6 e 7 são válidas para condições de equilíbrio, semelhantes às verificadas durante a formação de inclusões secundárias e terciárias. Quando é adicionado o silício no aço a sua elevada concentração localizada durante a dissolução geralmente resulta na formação de inclusões de sílica, diminuindo desta forma a influência do manganês sobre a composição das inclusões [8] Cálcio A energia livre de formação de CaO é a mais baixa entre os óxidos comuns (figura 8). O cálcio tem, portanto, uma alta afinidade pelo oxigênio e é um efetivo desoxidante dos aços inoxidáveis. Em função do seu baixo ponto de fusão, este elemento é adicionado juntamente com o silício em varias composições de liga. As inclusões de desoxidação primarias geralmente são silicatos de cálcio complexos, contendo muitas vezes quantidades de Al 2 O 3, FeO e MnO em solução sólida, dependendo da composição da liga desoxidante e da pratica de desoxidação. Estas inclusões estão presentes na microestrutura na forma globular e podem se deformar plasticamente durante trabalho mecânico posterior [10].

30 15 Figura 8 Energia livre de formação de alguns óxidos em função da temperatura (Diagrama de Ellingham), os pontos de inflexão representam mudança de estado [11]. O cálcio é um dos mais fortes agentes formadores de óxidos e sulfetos, e é amplamente empregado na desoxidação e dessulfuração de ligas ferrosas, principalmente em ferros fundidos. Seu uso como desoxidante em aços é restrito devido à sua baixa solubilidade, de apenas 0,03 % no ferro líquido puro a 1600 C [11]. Também apresenta baixo ponto de ebulição (1492 C) e alta pressão de vapor (1,6 atm a 1600 C), o que constitui uma vantagem do ponto de vista de processo, pois o cálcio adicionado em excesso (não reagido), geralmente é vaporizado e não permanece retido como contaminante do metal liquido [12]. Na tabela 3 são apresentados os tipos e faixas de composições químicas de algumas das principais ligas empregadas na fabricação de aços e ferros fundidos. Estes materiais são geralmente utilizados nos processos de desoxidação e dessulfuração de ligas ferrosas [13]. Interessante notar que todos apresentam ponto de fusão relativamente baixo, menor que 1100 C, o q ue facilita a dissolução após a adição ao metal líquido. Alem disso, se verifica que o cálcio é sempre empregado em conjunto com o silício, cujos efeitos foram descritos no item anterior.

31 16 Tabela 3 - Principais ligas desoxidantes comerciais contendo adições de cálcio [13]. Liga Composição (%) Massa Ponto de Si Ca Outros especifica fusão (ºC) (g/cm 3 ) Cálcio Silício ( CaSi) , Cálcio silício alumínio (CaSiAl 20 ) Al ,5 910 (CaSiAl 40 ) Al ,6 860 Cálcio Silício Manganês (CaSiMn) Cálcio Silício Bário (CaSiBa) Cálcio Silício Zircônio (CaSiZr) Cálcio Silício Cério (CaSiCe) Cálcio Silício Magnésio (CaSiMg) Cálcio Silício Titânio (CaSiTi) Mn , Ba , Zr , TR ,0 900 Mg ,2 970 Ti 15 2, Produtos da Desoxidação Os produtos de desoxidação são constituídos basicamente por inclusões não metálicas, sendo sempre mais vantajosa a formação de inclusões líquidas na temperatura de elaboração do aço. Já no caso das inclusões sólidas, sempre presentes no metal líquido, busca-se a formação de partículas de maior tamanho, pois estas flotam mais facilmente e podem ser retiradas do metal líquido pela incorporação à escória. Este comportamento pode ser entendido com auxílio da Lei de Stokes, que é descrita pela equação 1: V=2gr 2 (ρ A - ρ I ), Equação 1 9 η

32 17 Onde: V é a velocidade de flotação da inclusão; g é a aceleração da gravidade; r é o raio da inclusão (considerando a forma esférica); ρ A é a massa específica do aço; ρ I é a massa específica da inclusão; e η é a viscosidade do aço Verifica-se a partir da equação 1 que a velocidade de flotação (ou decantação) de uma inclusão é diretamente proporcional ao tamanho da mesma. Deste modo, inclusões maiores flotam mais rapidamente que inclusões de pequeno tamanho, que tendem a permanecer em suspensão no aço líquido. Na tabela 4 são apresentados os principais tipos de inclusões formados na desoxidação por vários elementos. Observa-se que a maior parte das inclusões formadas é sólida para temperaturas variando entre 1550 C e 1600 C. No caso da utilização de apenas um desoxidante, a análise para identificação do tipo de inclusão formada é mais simples; porém quando se utilizam dois ou mais desoxidantes esta análise torna-se mais complexa, uma vez que, além das considerações estabelecidas para se efetuar os cálculos termodinâmicos, os tipos e as composições finais das inclusões são influenciados por parâmetros de fusão, tais como temperatura, tempo de permanência do metal no forno e composição química da liga fundida [12]. Tabela 4 Principais tipos de inclusões formadas na desoxidação com diversos elementos [12]. Sistema Inclusões Estado Fe Mn-O FeO-MnO Sólido Fe Si-O FeO-SiO 2 / SiO 2 Líquido / Sólido Fe Al-O FeO-Al 2 O 3 / Al 2 O 3 Sólido Fe Mn-Si-O (Fe,Mn)O.SiO 2 / SiO 2 Líquido / Sólido Fe Si-Al-O SiO 2 / 2SiO 2. 3Al 2 O 3 / Al 2 O 3 Sólido Fe Al-Mn-O (Fe,Mn)O. Al 2 O 3 / Al 2 O 3 Sólido Fe Mn- Si-Al-O 2SiO 2. 3Al 2 O 3 / 3MnO. Al 2 O 3. 3SiO 2./ Al 2 O 3 Sólido /Líquido /Sólido

33 FONTE DE FORMAÇÃO DE ÓXIDOS Material Refratário Durante o processo de fabricação do aço o contato do metal líquido com materiais refratários constitui uma importante fonte de geração de inclusões não metálicas. Os revestimentos refratários com alto teor de sílica ou contaminados com óxidos de ferro reagem com os elementos presentes no aço, resultando na formação de inclusões de óxidos e, ao mesmo tempo, promovem a erosão destes refratários. Segundo Emi [14] a erosão de refratários pode ocorrer segundo as seguintes reações: 2Mn + Si0 2 (refratários) Si + 2MnO, Equação 2 xmno + ysi0 2 (refratário) xmno.ysi0 2, Equação 3 xmno + ysi0 2 + Al MnO.Al 2 O 3.Si0 2, Equação 4 Pelas equações 2, 3 e 4 verifica-se que a tendência de maior erosão aumenta com o aumento da relação Mn/Si. Para os aços acalmados com alumínio e silício, contendo alto teor de manganês é praticamente inevitável a incorporação de inclusões pelo aço líquido, principalmente se o revestimento refratário da panela for sílico-aluninoso [12] Escória do Forno e Panela Outra importante fonte de inclusões não metálicas é a presença de escórias provenientes do processo de fusão do aço. Durante o vazamento do aço líquido do forno para panela ocorre a passagem simultânea de escória, que poderá contribuir para o aumento do nível de inclusões. A escória da panela também poderá aderir no revestimento refratário e contaminar a corrida seguinte. De uma maneira geral, as inclusões originadas da escória do forno apresentarão altos teores de CaO, enquanto as originadas da escória de panela serão mais ricas em AI De qualquer forma, algumas particularidades deverão ser examinadas a fim de se identificar a origem mais provável das inclusões. Alguns cuidados operacionais como o controle da passagem de escória durante o

34 19 vazamento e limpeza do cascão aderido nas paredes da panela, podem contribuir para a diminuição do nível de inclusões no aço [12, 14] Reoxidação do Aço A reoxidação do aço líquido ocorre quando o contato com o ar atmosférico é majorado durante as operações de transferência e vazamento de metal, criando novas possibilidades de formação de inclusões. Este fenômeno é mais intenso para maiores taxas de transferência do oxigênio da fase gasosa para a interface metal/gás e também para maiores áreas de interface, que é fortemente dependente da turbulência gerada durante o vazamento. A reoxidação se dá em maiores proporções durante o lingotamento ou transferência do aço para outro recipiente, devido ao contato do jato com o ar atmosférico. As quantidades de oxigênio absorvidas pelo jato dependem fundamentalmente de parâmetros como as condições de fluxo, temperatura e composição do aço [12, 14] Influência da Prática de Desoxidação Uma vez minimizadas as fontes externas (exógenas) de geração de inclusões como a erosão de refratários, a reoxidação do aço e a presença de escórias do forno e panela, o controle do nível de inclusões no aço é conseguido mediante a adequação da prática de desoxidação, pois vários estudos têm mostrado que mais de 80% das inclusões não-metálicas microscópicas são de origem interna (endógena), isto é, são constituídas por produtos de desoxidação [15]. As investigações experimentais sobre a formação e separação dos produtos de desoxidação permitem estabelecer o grau de limpeza que pode ser obtido teoricamente e indicar a prática mais adequada para a desoxidação. Cabe lembrar que o objetivo principal é a obtenção do aço com menor quantidade de inclusões possível. Um dos melhores caminhos para se efetuar a desoxidação do aço é o tratamento sob vácuo, em que a remoção do oxigênio se dá pela reação com o carbono, ao passo que o monóxido de carbono (CO) formado é insolúvel no aço. Entretanto, o tratamento a vácuo é um processo de custo muito elevado, sendo então aplicado no caso da obtenção de ligas especiais, contendo elevados teores de elementos reativos, tais como titânio, tungstênio e vanádio. Dentre estes materiais destacam-se os aços de alta liga, como os aços ferramenta e ligas resistentes ao

35 20 calor [15]. Entretanto, mesmo sem utilizar o tratamento a vácuo é possível obter aços com baixos níveis de inclusões, pela escolha adequada dos desoxidantes e da seqüência das adições, aliadas a técnicas como a agitação do banho por gás inerte e utilização de escórias sintéticas [12]. A definição da prática de desoxidação mais adequada deve iniciar com a escolha dos desoxidantes a serem utilizados, bem como da seqüência de adição dos mesmos. A determinação racional destes parâmetros depende do conhecimento do efeito desses desoxidantes sobre a composição final do banho e do comportamento dos produtos de desoxidação formados. Na família dos aços acalmados, a desoxidação é realizada com alumínio e silício, empregados de forma isolada ou conjunta. O principal problema que se apresenta para a adequada escolha dos desoxidantes refere-se à composição química do aço, que é freqüentemente imposta pelos requisitos de propriedades do produto final. Assim, a flexibilidade de escolha é muito limitada, só podendo ser feita em alguns casos particulares [12-15]. Um exemplo clássico de escolha do desoxidante com base no comportamento dos produtos de desoxidação é a fabricação dos aços acalmados com alumínio, em que algumas ligas desoxidantes complexas contendo cálcio podem ser empregadas. Vários estudos [15-18] foram realizados no sentido de analisar a influência da adição de cálcio na desoxidação destes aços. Os resultados mostram que as inclusões de alumina são transformadas em inclusões globulares de aluminato de cálcio (AI CaO), que são eliminadas rapidamente do banho metálico, em função principalmente de seu maior tamanho (vide equação 1). Emi [14] reporta que a adição de ligas contendo cálcio é efetiva para modificar a composição de inclusões primárias à base de alumínio, transformando-as em aluminatos de cálcio globulares, que são líquidos na temperatura de fabricação do aço, sendo também efetiva para diminuir a quantidade de grandes inclusões, mais prejudiciais às propriedades mecânicas do material. A figura 9 apresenta a composição das inclusões originadas no emprego de ligas contendo cálcio, as quais apresentam baixo ponto de fusão enquanto a desoxidação apenas por alumínio conduz a inclusões de alto ponto de fusão.

36 21 Figura 9 Corte do diagrama Ternário CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 destacando as composições químicas típicas de inclusões formadas pela desoxidação por alumínio (região 1) e com ligas contendo cálcio (região 2) [15]. 2.5 DESOXIDAÇÃO DE AÇOS DE ALTO CROMO Os aços inoxidáveis e refratários, devido ao alto teor de cromo, têm a tendência a apresentar baixa fluidez, bem como à formação de inclusões de cromita (FeCr 2 O 4 ), com temperatura de fusão de 2265ºC. Na desoxidação do aço inoxidável a utilização de alumínio geralmente leva à formação de inclusões complexas, de difícil eliminação ou modificação. A adição deste elemento também pode resultar na presença de nitretos de alumínio (AIN) em contorno de grão. Esta fase é fragilizante e geralmente acarreta grande redução da ductilidade do material, gerando fraturas do tipo rock candy fracture, que possui aspecto facetado devido ao fenômeno de clivagem e separação dos grãos. A técnica mais aplicada na fabricação dos aços de alto cromo consiste em utilizar reduzidas quantidades de alumínio, que é substituído pelo cálcio [19]. Em princípio, a utilização apenas de cálcio como desoxidante deveria ser uma solução satisfatória. No entanto, o cálcio tem baixa solubilidade na maioria dos aços,