O efeito do TF pode ser reduzido ou mesmo eliminado pela manutenção do material a uma temperatura suficientemente elevada para que a vibração térmica dos átomos permita maior mobilidade das discordâncias. Em temperaturas de cerca de 0,3 – 0,5 Tf, as discordâncias são bastante móveis para formar arranjos regulares e mesmo se aniquilarem (somente as discordâncias de sinais opostos), formando uma estrutura celular (subgrãos) com uma pequena defasagem de orientação cristalográfica entre as células. Este processo é chamado de RECUPERAÇÃO. É um processo que depende do tempo (figura b) e, embora não mude a microestrutura, restaura parcialmente a maciez (menor resistência e maior ductilidade).
A maciez original é inteiramente restaurada pelo aquecimento acima de T= 0,5 Tf, quando se formam novos grãos com baixa densidade de discordâncias. Os grãos crescem continuamente até que a estrutura toda esteja RECRISTALIZADA. A microestrutura resultante é equiaxial, muito embora possa ser retida ou mesmo desenvolvida uma textura cristalográfica (textura de recozimento). Tal processo de recozimento envolve difusão, e portanto é grandemente dependente da temperatura e do tempo, figura c.
Alterações na resistência, ductilidade e microestrutura durante (a) trabalho a frio, (b) recuperação e (c) recristalização
A temperatura de 0,5 Tf é apenas uma referência aproximada, pois mesmo pequenos teores de elemento de liga podem retardar substancialmente a formação de novos grãos, elevando a temperatura de recristalização.
Na prática, a temperatura de recristalização é convencionalmente definida como aquela em que o metal severamente encruado recristaliza totalmente no espaço de uma hora. A tabela abaixo apresenta as temperaturas de recristalização para alguns metais e ligas de uso comum.
Em alguns metais o processo de recuperação aumenta a ductilidade mais do que diminui a resistência, sendo então possível controlar as propriedades finais do produto deformado por meio de um severo trabalho a frio, seguido de um recozimento de recuperação que restaura grande parte da ductilidade sem reduzir muito a resistência.
Em resumo, os principais fatores que afetam a recristalização são:
- uma quantidade mínima de deformação prévia: se o trabalho a frio prévio é zero, não há energia de ativação para a recristalização e ficam mantidos os grão originais;
- quanto maior a deformação prévia, menor será a temperatura de recristalização;
- quanto menor a temperatura, maior o tempo necessário à recristalização;
- quanto maior a deformação prévia, menor será o tamanho de grão resultante (pois será maior o número de núcleos a partir dos quais crescerão os novos grãos).
OBS: Uma estrutura de grãos grosseiros apresenta propriedades mecânicas pobres, ao passo que um tamanho de grão fino fornece ao material alta resistência sem diminuir-lhe muito a ductilidade. - adições de elementos de liga tendem a aumentar a temperatura de recristalização (pois retardam a difusão).
Os efeitos do TF prévio e da temperatura de recozimento sobre o tamanho de grão do material recozido, para um tempo de recozimento constante, estão esquematizados na figura abaixo.
Efeito do trabalho a frio prévio e da temperatura de recozimento sobre o tamanho de grão do material recozido (para um tempo de recozimento constante).
Embora os recozimentos aumentem o custo do processo (sobretudo com metais reativos, que têm de ser recozidos em atmosferas inertes ou em vácuo), fornecem também grande versatilidade, pois ajustando-se adequadamente o ciclo TF- recozimento, pode-se obter qualquer grau desejado de encruamento no produto final.
- Se for desejado um produto final mais resistente do que o material integralmente recozido, então a operação final é um passe de TF com o grau de deformação necessário para dar a resistência desejada, seguindo-se geralmente um aquecimento de recuperação (abaixo da temperatura de recristalização) apenas para aliviar as tensões residuais;
Obs.: este procedimento é mais adequado do que tentar controlar a resistência da peça encruada por recozimento, porque o processo de recristalização avança rapidamente e é muito sensível a pequenas flutuações de temperatura no forno. - Se for desejado um produto final com o material inteiramente amolecido, então o recozimento é a operação final.
Os artigos trabalhados a frio usualmente produzidos(como tiras, chapas e fios), agrupam-se segundo classificações que dependem do grau de encruamento, conforme mostrado na tabela abaixo, para chapas de aço laminadas a frio. Cada estado (inglês "temper") indica uma diferente percentagem de trabalho a frio após o último recozimento. A classificação varia conforme o metal, sendo em geral baseada em valores comparativos do limite de resistência à tração, e não em valores de dureza de penetração. Observe-se que nem todas as ligas admitem os graus de encruamento correspondentes às classes mais elevadas.
Nas aplicações industriais, o grau de encruamento é expresso freqüentemente como uma medida convencional da deformação, como por exemplo: a redução percentual da área transversal da peça, r.
onde Ao e Af são as áreas de seção transversal antes e após a conformação, respectivamente.
Na laminação a frio de uma chapa de espessura inicial ho para a espessura final hf , a redução pode ser obtida pela expressão 2, visto que a sua largura praticamente não varia durante a laminação.
Normalmente, as operações de trabalho a frio/recozimento são as etapas finais dos processos de conformação mecânica. Isto é devido principalmente às excelentes qualidades superficiais e tolerâncias dimensionais obtidas no produto final. Porém, os esforços de conformação são muito elevados, o que em certos casos restringe o tamanho das peças produzidas. Também, para alguns materiais de baixa ductilidade, a conformação não pode ser realizada.
Veja abaixo a animação mostrando as alterações granulares na recristalização.
