Durante anos, os componentes de aço carbono têm sido normalmente recozidos ou tratados termicamente em atmosferas à base de nitrogênio-hidrogênio para aliviar tensões, alterar a microestrutura e melhorar a aparência da superfície. A vazão e composição da atmosfera a ser utilizada para o recozimento de componentes em fornos é normalmente decidida por tentativa e erro.

Embora a composição de uma atmosfera à base de nitrogênio-hidrogênio introduzida em um forno não mude com o tempo, o potencial real de redução ou oxidação da atmosfera dentro do forno muda continuamente devido a vazamentos e correntes de ar no forno, dessorção de impurezas como a umidade da superfície dos componentes ou decomposição do lubrificante presente na superfície das peças. 

Todas as qualidades de aço inoxidável são ligas à base de ferro com percentagens significativas de crómio. Normalmente, os aços inoxidáveis contêm menos de 30% de crómio e mais de 50% de ferro. As características do aço inoxidável derivam da formação de uma película de superfície invisível, aderente, protetora e auto-regenerativa de óxido de cromo (Cr₂O₃). Embora os aços inoxidáveis sejam resistentes à oxidação à temperatura ambiente, são propensos à descoloração oxidativa a temperaturas elevadas, devido à presença de cromo e outros elementos de liga como o titânio e o molibdênio.

Fatores que contribuem para o aumento da oxidação incluem altos pontos de orvalho, altos níveis de oxigênio e óxidos de superfície de chumbo, boro e nitretos. Para obter aços inoxidáveis brilhantes, dependendo da sua composição, utiliza uma atmosfera altamente redutora com um ponto de orvalho abaixo de -40°C e um mínimo de 25% de hidrogênio.

A cor verde que aparece nas peças de aço inoxidável é óxido de crómio (Cr₂O₃). Forma-se quando há demasiado oxigénio ou humidade na atmosfera do forno, o que geralmente se deve a fugas de água, má vedação da atmosfera ou taxas excessivamente baixas de fluxo atmosférico de gás. Uma cor verde-acastanhada escura indica níveis significativos de oxigénio livre no interior do forno causado por uma grande fuga de ar.

Além do tradicional teste do aço e cobre, algumas empresas passam um pedaço de aço inoxidável pelo forno para verificar os altos níveis de umidade e oxigênio. Uma maneira melhor e mais precisa de medir os níveis de umidade e oxigênio é instalar um analisador de oxigênio e um medidor de ponto de orvalho. É um sistema económico e muito preciso. Se uma película de óxido verde estiver se formando nas partes de aço inoxidável, sabemos que o forno ou a atmosfera não está otimizada.

A dezincificação é normalmente definida como a lixiviação de zinco de ligas de cobre em solução aquosa. No processamento térmico do latão (e outras ligas contendo zinco), a dezincificação é a remoção do zinco do substrato metálico durante os processos térmicos como a brasagem e o recozimento, geralmente devido à baixíssima pressão de vapor do zinco nas ligas. A dezincificação pode resultar na formação excessiva de pó no forno, ligas de zinco com outros metais e, em casos extremos, perda das propriedades das ligas.

Embora nem sempre seja possível evitar a dezincificação, podemos reduzi-la durante o processamento térmico. Controlar a temperatura, o tempo e o potencial de redução da atmosfera do forno pode ajudar a minimizar a dezincificação e a melhorar o processamento térmico. No entanto, compreender quais variáveis precisam ser mudadas para se conseguir isso pode ser um desafio. Os especialistas da Carbides Metal possuem vasta experiência em processamento térmico e podem ajudá-lo a determinar as variáveis a regular para reduzir custos e melhorar a produtividade, minimizando a dezincificação.

O recozimento brilhante dos aços requer condições que se reduzem a óxidos de aço. Tradicionalmente, o diagrama de Ellingham tem sido usado para prever as condições que correspondem à oxidação de metais puros ou redução dos seus óxidos. Este método pode ser utilizado para prever as condições que devem ser reduzidas aos óxidos de ferro e aos óxidos dos elementos de liga adicionados aos aços, tais como o óxido de crómio quando se consideram os aços inoxidáveis. Esta abordagem tradicional não é precisa porque só utiliza dados termodinâmicos para metais puros e seus óxidos - ignora o fato de que o ferro e os elementos de liga formam uma solução sólida. Além disso, você só pode determinar a razão de pressão parcial de equilíbrio aproximada de hidrogênio e vapor de água para oxidação de um metal específico a uma determinada temperatura.

Alternativamente, você pode usar diagramas mais precisos e convenientes para aços e outras ligas, que são criados com a ajuda de modernos bancos de dados e programas de computador, como o FactSage™ (software termoquímico e pacote de banco de dados desenvolvido em conjunto entre Thermfact/CRCT e GTT-Technologies) ou o software Thermo-Calc. Utilizando as curvas de oxidação-redução, apresentadas como ponto de orvalho de atmosferas de hidrogénio puro ou azoto-hidrogénio versus temperatura, é possível seleccionar rapidamente a atmosfera para recozimento de aços sem formação de óxidos. O diagrama da Figura 1 foi calculado utilizando o FactSage. Este diagrama mostra que as curvas de oxidação-redução para sistemas Fe-18%Cr e Fe-18%Cr-8%Ni representando aços inoxidáveis são mais altas que as curvas Cr/Cr₂O₃ correspondentes. Para ligas (por exemplo, aços), é possível obter cálculos mais precisos utilizando dados termodinâmicos tanto das substâncias puras (ou seja, metais puros e óxidos) como das bases de dados de soluções. Tais diagramas podem ser produzidos especificamente para os aços de interesse e variedade de composições atmosféricas.

Estes métodos podem ajudá-lo a resolver problemas e optimizar a sua operação de recozimento, equilibrando o uso de hidrogénio com a qualidade do produto.

Figura 1: