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The necessity of reducing production’s costs makes the continuous casting more advantageous than plates process, however, the application of the products obtained through continuous casting is limited by microstructural conditions. The high rate of cooling in the continuous casting, which can exceed 300 °C/s, results in a condition of supersaturation of the elements in solid solution. When the plates are annealed, precipitation occurs in the form of dispersoids that delays the recrystallization. When the continuous casting material follows the conventional process of hot-rolled plates, with intermediate annealing and hardness achieved by pre-defined reductions, the result is a plate with superficial appearance and performance in drawing hampered by the coarse graining. To optimize the process is necessary to improve the knowledge of the phenomena of cold working, recovery, recrystallization and grain growth in addition to relate them to industrial processes. The practice of process for continuous casting material consists in homogenization heat treatment to precipitate elements in solid solution and improve the distribution of precipitates in order to provide viable nuclei for the recrystallization. The process of homogenization adds a high cost in the production of plates and can be replaced in certain applications for treatment of partial recrystallization that prevents the grain growth. For this paper, the samples were taken from continuous casting rolls as cast and hot-rolled plates, in the alloys AA1200 and AA3003. The coils were cold-rolled up to 0.88 mm and the samples have undergone thermal treatment at temperatures between 150 and 500 °C, with intervals of 50 °C. The interval between 200 and 450 °C was better detailed and heat treatments were performed every 10 °C. All treatments had duration of 1 hour. After treatment, measures of electrical conductivity and hardness were made, besides traction tests, Erichsen, chemical analysis and microstructural characterization. The decrease of mechanical properties as a function of increasing heat treatment temperature shows the effect of recovery and recrystallization in samples of hot-rolled plates. The development of properties depending on the temperature is different when continuous casting and hot-rolled plates are compared, mainly due to the rate of cooling during the casting that keeps the elements in solid solution. The difference is more pronounced in the alloy AA3003, due to the low solid solubility of manganese in aluminum, which precipitates during the heat treatment and delays the recrystallization. With the evolution of mechanical properties according to the temperature, it was possible to determine the optimal range of heat treatment to obtain the desired hardness. 1 INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 1 1 INTRODUÇÃO E OBJETIVOS A ampla utilização do alumínio aumenta cada vez mais a necessidade de redução de custo de produção e a capacidade de atendimento aos requisitos dos clientes. A indústria automotiva, por exemplo, tem grande interesse na utilização de ligas de alumínio, com objetivo de redução de peso, proporcionando economia de combustível, mas o custo e a capacidade de atendimento a requisitos da aplicação podem ser fatores de restrição. Para atender os requisitos de novas aplicações são necessários desenvolvimentos com limites específicos de composição química de ligas, propriedades mecânicas, microestrutura e textura. A grande competitividade entre as empresas exige cada vez mais conhecimento de fenômenos como encruamento, recuperação, recristalização e crescimento de grãos para controle do desempenho na conformação e atendimento a critérios específicos de aplicações e mercados diferenciados. A produção de chapas de alumínio é baseada em dois processos de obtenção da matéria-prima, twin roll caster, conhecido no mercado como caster, e o processo tradicional de vazamento de placas, direct chill, com posterior laminação a quente. As ligas AA1200 e AA3003, normalmente produzidas via placas, podem ser produzidas via caster com necessidade de adequação do processo de tratamento térmico na etapa de laminação a frio. O processo de produção conhecido como caster traz economia significativa por evitar as etapas de fresagem e laminação a quente, além de propiciar aumento de flexibilidade na produção por facilidade de alteração de liga, espessura e largura de vazamento, sem a necessidade de alto investimento na aquisição de novos moldes com dimensional alterado. A microestrutura da lâmina de caster bruta de fundição é muito diferente da do material laminado a quente, o que resulta em crescimento de grãos durante o recozimento. A alta taxa de resfriamento da liga de alumínio em contato com os cilindros refrigerados gera uma superfície com precipitados pequenos e em menor quantidade que o centro da amostra. Alguns elementos ficam retidos em solução sólida supersaturada e precipitam na forma de dispersóides durante o posterior tratamento térmico, atrasando a recristalização. Tal microestrutura resulta em 1 INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 2 chapas com granulação grosseira após tratamento térmico, prejudicando o aspecto superficial e comprometendo a utilização em aplicações aparentes ou com exigência quanto à capacidade de conformação da chapa. O processo convencional para precipitar os elementos retidos em solução sólida e melhorar a distribuição dos precipitados é a homogeneização, porém o tempo de tratamento térmico pode comprometer o custo do produto, inviabilizando sua utilização. O presente trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de recozimento parcial para obtenção de têmperas intermediárias (H22, H24 e H26) no material produzido via caster e via placa, além de um melhor entendimento do processo de recuperação, recristalização e crescimento de grãos para as ligas 1200 e 3003. Os principais objetivos específicos são: Caracterização das microestruturas dos materiais de partida obtidos pelos dois processos, ou seja, da chapa laminada a quente e da amostra do caster; Determinação e comparação das curvas de encruamento do material produzido via placa e via caster para as duas ligas; Determinação da curva de decaimento das propriedades mecânicas em função da temperatura de tratamento térmico; Determinação da curva de condutividade elétrica após tratamentos térmicos; Caracterização da evolução da microestrutura em diferentes tratamentos térmicos; Definição das temperaturas ideais para obtenção das têmperas objetivadas; Determinação da curva da altura da calota Erichsen em função das temperaturas de tratamento térmico; Comparação dos resultados entre as duas ligas e os dois processos. 2 REVISÃO DA LITERATURA 3 2 REVISÃO DA LITERATURA A presente revisão é composta dos seguintes itens: uma introdução sobre o alumínio e suas ligas (item 2.1), na qual é descrito o processo de obtenção do metal e suas ligas e o efeito da adição dos principais elementos de liga (item 2.2). A seguir são apresentadas as propriedades (item 2.3), o mercado e as aplicações de laminados de alumínio (item 2.4). Os processos de vazamento roll caster (item 2.5) e placas (item 2.6) são descritos com ênfase na microestrutura e propriedades resultantes em chapas laminadas com posterior tratamento térmico. O entendimento dos fenômenos de encruamento, recuperação, recristalização e crescimento de grãos é um dos objetivos do trabalho e estes estão discutidos nos itens 2.7, 2.8, 2.9 e 2.10, respectivamente. 2.1 ALUMÍNIO E SUAS LIGAS O alumínio é o terceiro elemento mais abundante da crosta terrestre e é produzido em escala industrial há mais de 100 anos [EAA, 2008]. A figura 2.1 mostra a distribuição dos elementos na crosta terrestre. Figura 2.1: Distribuição dos elementos na crosta terrestre [CBA, 2008]. 2 REVISÃO DA LITERATURA 4 A cadeia, até sua fase de bens transformados de alumínio, é composta por cinco fases, sendo que as três primeiras são operações de processamento químico e as duas últimas de processamento mecânico: Extração e beneficiamento de bauxita; Produção de óxido de alumínio; Obtenção do metal primário (alumínio 99,7%); Fabricação de produtos semimanufaturados (chapas, folhas, perfis, fios, vergalhões, fundidos/forjados, pó de alumínio e desoxidante); Fabricação de produtos manufaturados finais (trefilados, esquadrias, estruturas, telhas, latas, utensílios domésticos, embalagens, cabo nu, cabo revestido, acessórios, entre outros). Existe um sexto estágio, de sentido reverso, que é a reciclagem. O processo de reciclagem fecha a cadeia produtiva do alumínio [FGV, 2007]. O alumínio não é encontrado na forma metálica na natureza e normalmente está disponível na forma de óxidos. A bauxita é o minério utilizado nas indústrias para obtenção da alumina por processos de moagem, digestão, filtração, evaporação, precipitação e calcinação. A bauxita é extraída do solo por retroescavadeiras e transportada por caminhões até a torre de beneficiamento, onde é britada, lavada e transportada por esteiras até o estoque. A figura 2.2 ilustra o processo. a) b) Figura 2.2: Torre de beneficiamento a) e estoque de bauxita b) da CBA em Itamarati de minas [CBA, 2008]. O processo de transformação do minério em alumina é baseado na solubilidade a quente do hidrato de alumínio em soda cáustica, também conhecido 2 REVISÃO DA LITERATURA 5 como processo Bayer (nome do descobridor do processo). O minério normalmente chega a usina por ferrovias e é digerido sob pressão em autoclaves, “em solução de 80 a 100 g/l de Na2CO3 e a temperaturas de 100 °C a 150 °C” [FGV, 2007]. Após reação com a soda é obtido o aluminato de sódio, NaAlO2, que passa por filtragem e decantação para eliminar impurezas como sílica e óxidos de outros metais (como o ferro, por exemplo). Após estas etapas a soda é recuperada e a alumina é precipitada por resfriamento da solução. A alumina passa por secagem e calcinação à temperatura de aproximadamente 960°C e obtêm-se um pó branco e fino, ilustrado na figura 2.3. Figura 2.3: Alumina calcinada [C

Um estudo comparativo sobre a recristalização de chapas de alumínio AA1200 e AA3003 obtidas por lingotamento contínuo (twin roll caster) e por fundição de placas (direct chill).