O trabalho a quente é a etapa inicial na conformação mecânica da maioria dos metais e ligas. Este trabalho não só requer menos energia para deformar o metal e proporciona maior habilidade para o escoamento plástico sem o surgimento de trincas como também ajuda a diminuir as heterogeneidades da estrutura dos lingotes fundidos devido as rápidas taxas de difusão presentes às temperaturas de trabalho a quente. As bolhas de gás e porosidades são eliminadas pelo caldeamento destas cavidades e a estrutura colunar dos grãos grosseiros da peça fundida é quebrada e refinada em grãos equiaxiais recristalizados de menor tamanho. As variações estruturais devido ao trabalho a quente proporcionam um aumento na ductilidade e na tenacidade, comparado ao estado fundido.
Geralmente, a estrutura e propriedades dos metais trabalhados a quente não são tão uniformes ao longo da seção reta como nos metais trabalhados a frio e recozidos, já que a deformação é sempre maior nas camadas superficiais. O metal possuirá grãos recristalizados de menor tamanho nesta região. Como o interior do produto estará submetido a temperaturas mais elevadas por um período de tempo maior durante o resfriamento do que as superfícies externas, pode ocorrer crescimento de grão no interior de peças de grandes dimensões, que resfriam vagarosamente a partir da temperatura de trabalho.
A maioria das operações de TQ é executada em múltiplos passes ou estágios; em geral, nos passes intermediários a temperatura é mantida bem acima do limite inferior do trabalho a quente para se tirar vantagem da redução na tensão de escoamento, embora com o risco de um crescimento de grão. Como, porém, deseja-se usualmente um produto com tamanho de grão pequeno, a temperatura dos últimos passes (temperatura de acabamento) é bem próxima do limite inferior e a quantidade de deformação é relativamente grande. Pequenos tamanhos de grãos darão origem a peças com melhor resistência e tenacidade.
Vantagens e desvantagens do Trabalho a Quente:
De um ponto-de-vista prático o TQ – que é o estágio inicial da conformação dos materiais e ligas – apresenta um certo número de vantagens, mas também de problemas, como listado em seguida.
Vantagens:
- menor energia requerida para deformar o metal, já que a tensão de escoamento decresce com o aumento da temperatura;
- aumento da capacidade do material para escoar sem se romper (ductilidade);
- homogeneização química das estruturas brutas de fusão (e.g., eliminação de segregações) em virtude da rápida difusão atômica interna;
- eliminação de bolhas e poros por caldeamento;
- eliminação e refino da granulação grosseira e colunar do material fundido, proporcionado grãos menores, recristalizados e equiaxiais;
- aumento da tenacidade e ductilidade do material trabalhado em relação ao bruto de fusão.
Desvantagens:
- necessidade de equipamentos especiais (fornos, manipuladores, etc.) e gasto de energia para aquecimento das peças;
- reações do metal com a atmosfera do forno, levando as perdas de material por oxidação e outros problemas relacionados (p.ex., no caso dos aços, ocorre também descarbonetação superficial; metais reativos como o titânio ficam severamente fragilizados pelo oxigênio e tem de ser trabalhados em atmosfera inerte ou protegidos do ar por uma barreira adequada);
- formação de óxidos, prejudiciais para o acabamento superficial;
- desgaste das ferramentas é maior e a lubrificação é difícil;
- necessidade de grandes tolerâncias dimensionais por causa de expansão e contração térmicas;
- estrutura e propriedades do produto resultam menos uniformes do que em caso de TF seguido de recozimento, pois a deformação sempre maior nas camadas superficiais produz nas mesmas uma granulação recristalizada mais fina, enquanto que as camadas centrais, menos deformadas e sujeitas a um resfriamento mais lento, apresentam crescimento de grãos.
