Laminação a quente versus laminação a frio: Preenchendo a lacuna de 1250℃ no processamento de metais

A laminação a quente e a laminação a frio são procedimentos para formar chapas ou perfis de aço e afetam significativamente a estrutura e as propriedades do aço.

O principal método de laminação de aço é a laminação a quente, enquanto a laminação a frio é geralmente usada apenas para produzir aço de pequeno porte e chapas finas que exigem dimensões precisas.

Laminação a quente

Definidos tecnicamente, os lingotes ou tarugos de aço são difíceis de deformar e processar em temperatura ambiente, geralmente exigindo aquecimento entre 1100 e 1250°C para laminação. Esse processo de laminação é chamado de laminação a quente.

A temperatura de conclusão da laminação a quente normalmente varia de 800 a 900°C, após o que o material é normalmente resfriado ao ar, tornando a condição de laminação a quente análoga à normalização.

A maioria dos materiais de aço é laminada usando o processo de laminação a quente. método de laminação. O aço entregue em um estado laminado a quente, devido às altas temperaturas, desenvolve uma camada de ferro oxidado na superfície, proporcionando um certo grau de resistência à corrosão, adequado para armazenamento ao ar livre.

No entanto, esse revestimento de ferro oxidado também torna áspera a superfície do aço laminado a quente e causa uma variabilidade significativa de tamanho.

Portanto, para materiais de aço que exigem uma superfície lisa, dimensões precisas e boas propriedades mecânicas, os materiais semiacabados ou acabados laminados a quente são usados como matéria-prima para a produção posterior de laminação a frio.

Vantagens:

A laminação a quente oferece modelagem rápida, alto rendimento e não danifica o revestimento. Ela pode criar uma variedade de formas de seção transversal para atender às necessidades de diferentes condições de uso.

A laminação a frio pode induzir uma deformação plástica significativa nos materiais de aço, aumentando assim o ponto de escoamento do aço.

Desvantagens:

1. Apesar de não sofrer compressão plástica a quente no processo de formação, permanecem tensões residuais na seção transversal, o que inevitavelmente afeta as características gerais e locais de flambagem do aço.

2. As seções de aço laminadas a frio geralmente são seções transversais abertas, o que resulta em baixa rigidez de torção livre. Isso pode levar à torção sob flexão e à flambagem por flexão-torção sob compressão, apresentando baixa resistência à torção.

3. A espessura das paredes de aço formadas a frio é relativamente pequena, e não há espessamento nos cantos onde as partes da chapa são unidas, o que demonstra uma capacidade fraca de suportar cargas concentradas localizadas.

A laminação a quente começa com o desbobinamento, seguido de soldagem contínuaO material é decapado, entrando oficialmente no processo de laminação a frio: Após a decapagem, ele vai para o moinho para ser laminado, produzindo bobinas laminadas. As bobinas laminadas limpas e duras entram então na etapa de tratamento térmico.

Laminação a frio

A laminação a frio refere-se a um método de laminação que manipula a forma do aço aplicando pressão com rolos em temperatura ambiente.

Apesar do aumento da temperatura do aço durante o processo, ele ainda é chamado de laminação a frio.

Mais especificamente, a laminação a frio envolve a utilização de bobinas de aço laminadas a quente como matéria-prima, as quais, após a lavagem com ácido para remover a incrustação de óxido, passam por um processamento sob pressão, resultando em bobinas laminadas duras como produto final.

Os aços laminados a frio, como as chapas galvanizadas e com revestimento colorido, geralmente passam por recozimentoo que resulta em boas taxas de plasticidade e alongamento.

Elas são amplamente utilizadas em setores como o automotivo, de eletrodomésticos e de ferragens. A superfície das chapas laminadas a frio tem um certo grau de suavidade e é bastante brilhante, principalmente devido à lavagem com ácido.

As chapas laminadas a quente geralmente não atingem a suavidade de superfície necessária, portanto, as tiras de aço laminadas a quente precisam ser laminadas a frio.

Além disso, a espessura mínima das tiras de aço laminadas a quente é normalmente de 1,0 mm, enquanto a laminação a frio pode chegar a 0,1 mm. A laminação a quente é realizada acima da temperatura de cristalização, enquanto a laminação a frio ocorre abaixo da temperatura de cristalização.

As mudanças de forma no aço devido à laminação a frio dizem respeito à deformação contínua a frio. O endurecimento a frio que ocorre durante esse processo aumenta a resistência e dureza da bobina dura laminada e, ao mesmo tempo, diminui seus índices de tenacidade e plasticidade.

Do ponto de vista do uso final, a laminação a frio deteriora o desempenho da estampagem, tornando o produto adequado para peças que exigem deformação simples.

Vantagens:

A laminação a frio pode romper a estrutura de fundição do lingote de aço, refinar os grãos do aço e eliminar defeitos estruturais microscópicos, tornando a estrutura do aço compacta e melhorando suas propriedades mecânicas. Essa melhoria é observada principalmente na direção da laminação, tornando o aço, até certo ponto, anisotrópico em vez de isotrópico. As bolhas, rachaduras e folgas formadas durante a fundição também podem ser soldadas sob alta temperatura e pressão.

Desvantagens:

1. Após a laminação a quente, não metálico As inclusões (principalmente sulfetos e óxidos, bem como silicatos) dentro do aço são pressionadas em camadas finas, resultando em um fenômeno conhecido como delaminação.

A delaminação deteriora significativamente as propriedades de tração do aço ao longo da direção da espessura e pode causar rompimento interlaminar durante a retração da solda. A deformação local induzida pela retração da solda geralmente atinge várias vezes a deformação do ponto de escoamento, muito maior do que a deformação causada pela carga.

2. Estresse residual causada por resfriamento desigual. A tensão residual é uma tensão equilibrada internamente na ausência de forças externas. Todos os tipos de seções de aço laminadas a quente têm esse tipo de tensão residual e, quanto maior o tamanho da seção do aço geral, maior a tensão residual.

Embora a tensão residual seja autoequilibrada, ela ainda tem um certo impacto sobre o desempenho dos componentes de aço sob forças externas. Por exemplo, ela pode ter efeitos adversos sobre a deformação, a estabilidade e a resistência à fadiga.

Laminação a quente versus laminação a frio

A principal diferença entre laminação a frio e laminação a quente está na temperatura durante o processo de laminação; "frio" indica temperatura ambiente, enquanto "quente" significa alta temperatura.

Do ponto de vista metalúrgico, a demarcação entre laminação a frio e laminação a quente deve se basear na temperatura de recristalização.

Ou seja, a laminação realizada abaixo da temperatura de recristalização é considerada laminação a frio, e a laminação acima dessa temperatura é considerada laminação a quente. A temperatura de recristalização do aço varia de 450 a 600°C.

As principais diferenças entre a laminação a quente e a laminação a frio são:

1. Aparência e qualidade da superfície:

As chapas laminadas a frio, por serem derivadas de chapas laminadas a quente submetidas a processos de laminação a frio, geralmente passam por várias técnicas de acabamento de superfície. Como resultado, elas têm uma qualidade de superfície superior (por exemplo, redução de rugosidade da superfície) em comparação com as chapas laminadas a quente.

Portanto, se for necessária uma aplicação de tinta de alta qualidade ou revestimentos semelhantes nos estágios subsequentes do produto, as chapas laminadas a frio geralmente são preferidas.

As chapas laminadas a quente podem ser classificadas em lavadas com ácido e não lavadas com ácido. As chapas com lavagem ácida, que foram submetidas à lavagem ácida, apresentam uma cor metálica regular, mas sua qualidade de superfície não é tão alta quanto a das chapas laminadas a frio, pois não são laminadas a frio.

As chapas não lavadas com ácido geralmente têm uma camada oxidada, parecendo enegrecidas ou apresentando uma camada de óxido de ferro (III) preto. Em termos leigos, elas parecem queimadas pelo fogo e geralmente apresentam ferrugem se armazenadas em condições ruins.

2. Propriedades mecânicas:

Em geral, nas aplicações de engenharia, as propriedades mecânicas das chapas laminadas a quente e a frio são consideradas idênticas, apesar de as chapas laminadas a frio passarem por um grau de endurecimento durante o processo de laminação a frio. (No entanto, se forem necessários requisitos rigorosos de propriedades mecânicas, é preciso levar em consideração aspectos específicos).

As chapas laminadas a frio normalmente têm resistência ao escoamento e dureza superficial do que as chapas laminadas a quente, embora os valores exatos dependam do grau de recozimento das chapas laminadas a frio. Independentemente do processo de recozimento, a resistência das chapas laminadas a frio é superior à das chapas laminadas a quente.

3. Formabilidade:

Como as propriedades das chapas laminadas a frio e a quente são muito semelhantes, sua conformabilidade depende principalmente das diferenças de qualidade da superfície.

Como as chapas laminadas a frio têm melhor qualidade de superfície, elas geralmente oferecem melhores resultados de conformação do que as chapas laminadas a quente do mesmo material.