6-Efeitos_Met_ZTA

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1
A
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
Efeitos Metalúrgicos do 
Ciclo Térmico na Zona 
Termicamente Afetada
E
fe
ito
s M
et
a
A
Formação da ZTA:
Introdução
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
Tp
Tf
Tc
ZTA → Tf > TP > Tc
E
fe
ito
s M
et
a
AB B CC Y
Formação da ZTA → • Características do Metal Base
• Ciclo Térmico de Soldagem
2
A
Classes de Ligas Metálicas:
Influência do Metal Base
• Ligas endurecíveis por solução sólida
Li d í i t
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
Tp
Tf
• Ligas endurecíveis por encruamento
• Ligas endurecíveis por precipitação
• Ligas transformáveis
E
fe
ito
s M
et
a
AB B CC
f
Tc
Y
A Exemplos:C Ni Al á i s li s d st s t is s i idá is
Ligas Endurecíveis por Solução Sólida
Influência do Metal Base
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA Cu, Ni, Al, várias ligas destes metais, aços inoxidáveis
ferríticos e austeníticos, etc.
Principal efeito do ciclo térmico:
Crescimento de grão
E
fe
ito
s M
et
a
T
3
A
Ligas Endurecíveis por Solução Sólida
Influência do Metal Base
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
Tp
T
E
fe
ito
s M
et
a
AB B CC
Tf
Tc
Y
ZTA: Região de 
crescimento de 
grão (B)
A
Exemplo – crescimento de grão na ZTA de aços inoxi-
dáveis ferríticos:
Ligas Endurecíveis por Solução Sólida
Influência do Metal Base
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA dáveis ferríticos:
200
300
 
de
 g
rã
o 
(μ
m
) Processo TIG
E
fe
ito
s M
et
a
0 200 400 600 800 1000
0
100
 Aço não estabilizado
 Aço estabilizado com (Nb+Ti)T
am
an
ho
 d
Energia de Soldagem (J/mm)
4
A
Ligas Endurecíveis por Solução Sólida: 
Problemas
Influência do Metal Base
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA • Perda de tenacidade (ligas CCC):
6
8
10
G
rã
o 
A
S
T
M
Perda de 
tanacidade devido 
E
fe
ito
s M
et
a
-40 0 40 80 120
0
2
4
T
am
an
ho
 d
e 
Temperatura de Transição (oC)
tanacidade devido 
ao crescimento de 
grão em um aço 
inoxidável 
ferrítico.
A • Precipitação de carbonetos → Corrosão intergranular
Influência do Metal Base
Ligas Endurecíveis por Solução Sólida 
Problemas
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
γ Soldagem
500 < Tp < 700 ºC
γ
Carboneto
de Cr
Região
• Precipitação de carbonetos → Corrosão intergranular
(aços inoxidáveis)
E
fe
ito
s M
et
a
Serviço
Região
empobrecida
em Cr
Corrosão
5
A F ili ã l i it ã d b t it t
Influência do Metal Base
Ligas Endurecíveis por Solução Sólida
Problemas
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA • Fragilização pela precipitação de carbonetos, nitretos
e intermetálicos:
E
fe
ito
s M
et
a
• Endurecimento por Precipitação
• Locais para iniciação de trincas
A
Exemplos: Ligas anteriores submetidas a trabalho a frio.
Ligas Endurecíveis por Encruamento
Influência do Metal Base
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA Principais efeitos do ciclo térmico:
Recristalização:
T
E
fe
ito
s M
et
a
T
Crescimento de Grão:
6
A
Ligas Endurecíveis por Encruamento
Influência do Metal Base
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
Tp
T
E
fe
ito
s M
et
a
AB B CC
Tf
Tc
Y
ZTA: Região de 
recristalização (A) 
Região de 
crescimento de 
grão (B)
A Problema: Perda de Resistência Mecânica na ZTA( i t li ã )
Influência do Metal Base
Ligas Endurecíveis por Encruamento
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA (recristalização).HV
ZTA: Região de 
recristalização 
E
fe
ito
s M
et
a
B B AA
Y
ZFMB
recristalização 
(A)
Região de 
crescimento
de grão (B)
7
A
Influência do Metal Base
Ligas Endurecíveis por Precipitação
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
Exemplos:
Ligas Al-Cu (ANSI série 2000), Al-Zn (Série 
7000), de Mg (AZ80A, ZK60A), de Ni-Al/Nb 
(Waspalloy, Nimonic 90), de Ti e aços inoxidáveis 
(17 7 PH 17 4 PH)
E
fe
ito
s M
et
a (17-7 PH, 17-4 PH)..
A í
Influência do Metal Base
Ligas Endurecíveis por Precipitação
Fundamentos:
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
Temperatura (ºC)
Líquido
α α + L
T1
Estruturas de Equilíbrio
E
fe
ito
s M
et
a
Concentração de B (%)
α + βT
T
T1
3
2
T0
T0
8
A • Tratamentos Térmicos: Recozimento S l bili ã
Temperatura (ºC)
Líquido
Influência do Metal Base
Ligas Endurecíveis por Precipitação
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA e Solubilização
Concentração de B (%)
α
α + β
T
T
T
1
3
2
α + L
T0
Temperatura (ºC)
T1
Recozimento
E
fe
ito
s M
et
a
Tempo (min)
T0
Solubilização
Recozimento
A
Temperatura (ºC)
Líquido
Influência do Metal Base
Ligas Endurecíveis por Precipitação
• Tratamento Térmico:
E lh i t
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
Temperatura (ºC)
T1
T
Concentração de B (%)
α
α + β
T
T
T
1
3
2
α + L
T0
Envelhecimento
E
fe
ito
s M
et
a
Tempo (min)
T0
Envelhecimento
T2
T3
9
A
Temperatura (ºC)
Líquido
Influência do Metal Base
Ligas Endurecíveis por Precipitação
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA • Propriedades Resultantes
Condição Limite de resistência
(MPa)
Limite de escoamento
(MPa)
Alongamento em
50mm (%)
Liga Al-4,5%Cu: Concentração de B (%)
α
α + β
T
T
T
1
3
2
α + L
T0
E
fe
ito
s M
et
a ( ) ( ) ( )
Solubilizada 240 110 40
Envelhecida 420 310 20
Super-envelhecida 170 70 20
Recozida 170 70 15
A
Formação da ZTA:
Influência do Metal Base
Ligas Endurecíveis por Precipitação
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
Temperatura (ºC)
Líquido
α
T1
T
Temperatura
de Pico
E
fe
ito
s M
et
a
Concentração de B (%)
α + βT3
T2
T4
Distância
DCBA ZTA: Região de Solubilização (B)Região de Super-envelhecimento (C)
10
A P d d i tê i 
HV
Ligas Endurecíveis por Precipitação
Problema:
Influência do Metal Base
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA Perda de resistência 
mecânica na ZTA 
(super-envelhecimento 
e solubilização).
B B CC
Y
ZFMB
E
fe
ito
s M
et
a B B CCMB
A
Ligas Endurecíveis por Precipitação
Controle:
Influência do Metal Base
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA • Tratar termicamente (solubilização + envelhecimento) toda a
estrutura.
• Submeter a junta a tratamento de envelhecimento.
• Soldar na condição solubilizada e envelhecer após a soldagem.
• Prever a perda de resis-
tência e compensá-la, aumen-
d d 
HV
E
fe
ito
s M
et
a tando a espessura da peça.
• Utilizar processos com uma
menor energia de soldagem
(menor ZTA)
B B CC
Y
ZFMB
11
A
Ligas Transformáveis:
Temperatura (ºC)
Líquido
Influência do Metal Base
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA Exemplos:
Aço carbono, de baixa
e média liga, ferro 
fundido, ligas de Cu 
e de Ti.
q
γ
A3
E
fe
ito
s M
et
a
Teor de C (%)
α+γ
α+ Fe C3
A1
Diagrama Fe-Fe3C
A
Ligas Transformáveis
ZTA de um aço carbono comum
Influência do Metal Base
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA Temperatura (ºC)
Líquido
Temperatura
de Pico
γ
A
≈ 1200ºC
E
fe
ito
s M
et
a
Teor de C (%)
α+γ
Distância
MBCBA
α+
ZF
Fe C3
A
A
1
3
%C
12
A A R iã d G l ã G i GGZTA)
Influência do Metal Base
Ligas Transformáveis
ZTA de um aço carbono comum
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
Temperatura (ºC)
Líquido
Temperatura
de Pico
A - Região de Granulação Grosseira GGZTA)
B - Região de Granulação Fina (GFZTA) ou Região Normalizada
C - Região Intercrítica (ICZTA) e
D - Região Sub-Crítica (SCZTA)
E
fe
ito
s M
et
a
Teor de C (%)
α+γ
Distância
MBCBA
γ
α+
ZF
Fe C3
A
A
1
3
%C
A d l ( )
Influência do Metal Base
Ligas Transformáveis
ZTA de um aço carbono comum
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA A - Região de Granulação Grosseira (GGZTA)
B - Região de Granulação Fina (GFZTA) ou Normalizada
C - Região Intercrítica (ICZTA) e
D - Região Sub-Crítica (SCZTA)
E
fe
ito
s M
et
a
ABCDMB
13
A
Temperatura (ºC)
Líquido
Influência do Metal Base
Ligas Transformáveis
ZTA de um aço carbono comum
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
Teor de C (%)
α+γ
γ
α+ Fe C3
A
A
1
3
%C
Região de Granulação 
Grosseira (GGZTA)
Tp > 1200ºC → TGA↑
E
fe
ito
s M
et
a
A
Temperatura (ºC)
Líquido
Influência do Metal Base
Ligas Transformáveis
ZTA de um aço carbono comum
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA Região de Granulação 
Fina (GFZTA)
A3 < Tp < 1200ºC
Teor de C (%)
α+γ
γ
α+ Fe C3
A
A
1
3
%C
E
fe
ito
s M
et
a
14
A
Temperatura (ºC)
Líquido
Influência do Metal Base
Ligas Transformáveis
ZTA de um aço carbono comum
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA RegiãoIntercrítica 
(ICZTA)
A1 < Tp < A3
Teor de C (%)
α+γ
γ
α+ Fe C3
A
A
1
3
%C
E
fe
ito
s M
et
a
A
Temperatura (ºC)
Líquido
Influência do Metal Base
Ligas Transformáveis
ZTA de um aço carbono comum
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA Região Subcrítica 
(SCZTA)
Tc > Tp > A1
Teor de C (%)
α+γ
γ
α+ Fe C3
A
A
1
3
%C
E
fe
ito
s M
et
a
15
A
Principais Variáveis:
Influência do Procedimento
• Temperatura de
Pré aquecimento
Distribuição de Temperatura
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
H1 H1 H2>
Tp
Pré-aquecimento
• Energia de Soldagem Velocidade de Resfriamento
E
fe
ito
s M
et
a
Distância ao Centro da Solda
H2
A
Influência do Procedimento
Principais Variáveis:
• Temperatura de
Pré aquecimento
Distribuição de Temperatura
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
Tp
Pré-aquecimento
• Energia de Soldagem Velocidade de Resfriamento
E
fe
ito
s M
et
a
16
A
Influência do Procedimento
Principais Variáveis:
• Temperatura de
Pré aquecimento
Distribuição de Temperatura
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA
400
500
Energia absorvida
V
ic
ke
rs 50
60
E
n
e
rg
ia
 a
b
s
Pré-aquecimento
• Energia de Soldagem Velocidade de Resfriamento
E
fe
ito
s M
et
a
1 10 100 1000
100
200
300
Dureza
Tempo de resfriamento entre 800 e 500oC (s)
D
u
re
za
 V
20
30
40
so
rvid
a
 a
 0
 oC
 (J)
A
Principais Variáveis:
• Temperatura de
Pré-aquecimento
• Energia de Soldagem
Distribuição de Temperatura
Velocidade de Resfriamento
Influência do Procedimento
al
úr
gi
co
s n
a 
Z
TA Aço BS4360
H = 10 kJ/mm H = 25 kJ/mm
• Energia de Soldagem Velocidade de Resfriamento
E
fe
ito
s M
et
a H = 10 kJ/mm H = 25 kJ/mm
To = 25ºC To = 250ºC