A Fonte do Nitrogênio
O nitrogênio no aço é absorvido principalmente durante a exposição às condições atmosféricas no processamento do aço líquido. A produção de aço em fornos elétricos, incluindo o aquecimento a arco de refino secundário, acelera a dissociação dos gases, resultando em maior teor de nitrogênio. Tempos prolongados de fundição em fornos de soleira aberta aumentam ainda mais os níveis de nitrogênio. O controle inadequado das operações de ressopro do conversor e a comutação tardia entre os gases de proteção nitrogênio e argônio também elevam as concentrações de nitrogênio. Além disso, o nitrogênio transportado por ferroligas, sucata e materiais de escória pode ser introduzido no aço líquido durante o carregamento.
A Forma do Nitrogênio
Uma parte do nitrogênio no aço existe como nitretos metálicos ou soluções sólidas intersticiais. A maioria dos elementos de liga adicionados a aços especiais forma nitretos estáveis sob condições específicas. Esses elementos formadores de nitreto incluem manganês, alumínio, boro, cromo, vanádio, molibdênio, titânio, tungstênio, nióbio, tântalo, zircônio, silício e metais de terras raras. Dado que muitos elementos formadores de nitreto podem criar múltiplos compostos simples ou complexos, mais de 70 fases distintas de nitreto podem potencialmente se formar no aço. O nitrogênio restante existe como nitrogênio atômico dissolvido na matriz de ferro. Em casos excepcionais, o nitrogênio pode formar bolhas de gás molecular ou adsorver em superfícies de aço.
O efeito do nitrogênio
O nitrogênio não deve ser classificado categoricamente como um elemento gasoso prejudicial, visto que certos aços especiais incorporam intencionalmente adições de nitrogênio. Todos os tipos de aço contêm nitrogênio, com concentrações específicas determinadas por métodos de produção, composição da liga, técnicas de adição e parâmetros de fundição. Em tipos específicos de aço inoxidável, aumentos controlados de nitrogênio podem reduzir a necessidade de cromo, reduzindo efetivamente os custos de produção e mantendo o desempenho. No entanto, o nitrogênio existe predominantemente como nitretos metálicos em ligas ferrosas. Por exemplo, produtos de aço que apresentam envelhecimento por deformação após o armazenamento tornam-se inadequados para aplicações de estampagem profunda (por exemplo, painéis de carroceria automotiva) devido à formação de rasgos durante a deformação plástica não uniforme. Esse fenômeno resulta de estruturas de grãos grosseiros combinadas com precipitação de Fe₄N nos contornos de grãos.
Outro exemplo crítico ocorre em aços inoxidáveis, onde a formação de Cr₂N nos contornos de grão reduz o teor de cromo interfacial, levando à suscetibilidade à corrosão intergranular. Esse efeito prejudicial pode ser mitigado por meio de adições de titânio, que formam preferencialmente compostos de TiN estáveis, preservando o teor de cromo nos contornos de grão.
