Na siderurgia moderna, o controle de oligoelementos é essencial para garantir a qualidade dos tarugos de aço e a estabilidade dos processos de laminação subsequentes. O estanho (Sn), uma impureza comum na produção de aço à base de sucata, pode reduzir severamente a ductilidade do aço a quente quando presente em quantidades excessivas, levando à fragilidade a quente e à formação de trincas durante o aquecimento ou deformação do tarugo.
1. Mecanismos de fragilidade a quente causados pelo estanho
(1) A segregação do limite de grãos enfraquece a coesão
Em altas temperaturas, o estanho tende a segregar ao longo dos contornos dos grãos de austenita. Essa segregação reduz a energia superficial e a coesão entre os grãos, acelerando a nucleação e o crescimento de microvazios. Como resultado, o tarugo torna-se mais propenso a trincas intergranulares durante o trabalho a quente.
(2) Supressão da migração de contorno de grãos e recristalização dinâmica
O estanho dificulta a migração dos contornos de grão e atrasa a recristalização dinâmica — dois processos que normalmente ajudam a eliminar vazios e restaurar a ductilidade. Dados experimentais mostram que aços com baixo teor de estanho podem recuperar a ductilidade a quente em torno de 950 °C, enquanto aços com alto teor de estanho requerem aquecimento a cerca de 1000 °C devido à recristalização retardada causada pela segregação do estanho.
(3) Formação de ligas de Cu-Sn de baixo ponto de fusão
O estanho também reduz a solubilidade do cobre na austenita. Ambos os elementos podem segregar na interface entre a incrustação de óxido e a matriz de aço, formando ligas de Cu-Sn de baixo ponto de fusão. Essas fases líquidas penetram nos contornos de grão sob tensão, resultando em trincas intergranulares e maior deterioração da ductilidade a quente.
2. O estanho pode ser removido na fabricação de aço em forno elétrico?
Atualmente, nem a siderurgia em fornos básicos a oxigênio nem a siderurgia em fornos elétricos a arco conseguem remover o estanho com eficácia. O estanho é termodinamicamente estável e possui baixa pressão de vapor, o que dificulta sua oxidação, volatilização ou transferência para escória nas temperaturas de siderurgia.
Portanto, a abordagem mais eficaz é o controle da matéria-prima — minimizando o uso de sucata de aço com alto teor de estanho e otimizando a mistura de sucata para evitar o acúmulo excessivo de estanho durante a fusão.
3. Conclusão
O excesso de estanho é um dos principais fatores que causam a fragilidade a quente em tarugos de aço. Através da segregação dos contornos de grão, da inibição da recristalização e da formação de ligas de baixo ponto de fusão, o estanho reduz significativamente a ductilidade do aço em altas temperaturas.
Como a produção de aço em fornos elétricos não consegue remover o estanho de forma eficaz, o controle rigoroso das matérias-primas e dos parâmetros do processo continua sendo a chave para garantir a qualidade do tarugo e o desempenho estável da produção.
