Soldagem - MET 140
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Soldagem - MET 140

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Disciplina Aços Especiais - Ouro Preto

Ricardo Faria - Soldagem

DISCIPLINA TÓPICOS ESPECIAISDISCIPLINA TÓPICOS ESPECIAIS

SOLDAGEM SOLDAGEM

Ricardo Augusto FariaRicardo Augusto Faria

Disciplina Aços Especiais - Ouro Preto

Ricardo Faria - Soldagem

Fundamentos da soldagemFundamentos da soldagem

• Soldagem
– É a técnica de unir duas ou mais partes, assegurando

entre elas a continuidade e as características mecânicas
e químicas do material.

• Soldabilidade
– É a facilidade com que a junta é fabricada de tal maneira

que preencha os requisitos de um projeto bem
executado.

• Solda
– É o resultado ou produto da operação de soldagem.

ß Solda Homogênea (similar) ou Heterogênea (dissimilar).

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Ricardo Faria - Soldagem

Fundamentos da soldagemFundamentos da soldagem

METALMETAL
AA

METALMETAL
BB

SASA SBSB

SSDD

ZFZF MB2MB2MB1MB1
ZZ

AA
CC

ZZ
AA

CC

BAD

BA

SSS
SSDILUIÇÃO ++

+=(%)ZF ÖMB + Metal de adição
ZAC ÖMB1 ou MB2 - trat. térmico
MB ÖMB1 e MB2 SD = Área de metal depositado;

SA = Área fundida do metal A;
SB = Área fundida do metal B.

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Fundamentos da soldagemFundamentos da soldagem

1

2
3

CICLO TÉRMICO - ZAC
Temperatura

Tempo

1

2

3θ1θ2

∆t
Tensões térmicas
T próxima a Tf - liquação
Crescimento de grão
Transformação de fase
Preciptação

PERFILPERFIL
TEMPERATURATEMPERATURA

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SOLDABILIDADESOLDABILIDADE
EM SERVIÇO EM SERVIÇO METALÚRGICAMETALÚRGICA

OPERACIONALOPERACIONAL

Soldabilidade dos Aços InoxidáveisSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis
• Particularidade do processo
• Habilidade do soldador
• Característica do material

• Transformações de fase
• Crescimento de grão
• Precipitação

• Desempenho e vida útil da solda
• Definição do procedimento de
soldagem

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SOLDABILIDADESOLDABILIDADE
DOS AÇOS INOXIDÁVEISDOS AÇOS INOXIDÁVEIS

AUSTENÍTICOSAUSTENÍTICOS

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis AusteníticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Austeníticos
Ótima soldabilidade

Solidificação da poça de fusão
Ñ Modos de solidificação
Ñ Resfriamento rápido ¿ retenção de ferrita delta

Características da Zona Fundida
Ñ Predominantemente austenítica
Ñ Comparável à do metal base
Ñ Não é sensível ao trincamento pelo hidrogênio
Ñ Deve ser controlado o teor de ferrita delta

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis AusteníticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Austeníticos
Corrosão Intergranular

Estrutura do metal de base de aço AISI 304 sensitizada

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis AusteníticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Austeníticos
Corrosão Sob Tensão

Trinca de CST na zona afetada pelo calor (ZAC) - Aço AISI 304

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis AusteníticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Austeníticos
Trincas a Quente

Trinca de solidificação em aço inoxidável austenítico 304 - Soldagem por costura.

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis AusteníticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Austeníticos
Trincas a Quente - Soluções:

Ferrita delta em zona fundida (TIG) e ZAC (MIG)

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SOLDABILIDADESOLDABILIDADE
DOS AÇOS INOXIDÁVEISDOS AÇOS INOXIDÁVEIS

FERRÍTICOSFERRÍTICOS

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis FerríticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Ferríticos

Boa soldabilidade

Diagrama de fase Fe-Cr

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis FerríticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Ferríticos

Deslocamento do campo γ

Deslocamento da linha de contorno (γ+α)/α no sistema Fe-Cr com o aumento das
adições de carbono (a) ou nitrogênio (b).

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis FerríticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Ferríticos
• Precipitação de Cr23C6 em aços inoxidáveis ferríticos

Comparação das temperaturas de precipitação para os dois principais tipos de inoxidáveis.

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• Microestrutura da solda de um aço inoxidável ferrítico

Comparação das regiões de uma junta soldada com um diagrama Fe-Cr

Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis FerríticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Ferríticos

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis FerríticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Ferríticos

Crescimento de grão

Diagrama de ciclo térmico de soldagem Crescimento de grão na ZAC de um aço 409S

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Martensita

• Curvas características de formação de martensita

Diagrama TTT de uma junta soldada de aço 410.
(1) resfriamento de uma placa de 20mm e energia de soldagem de 5kJ/cm
(2) resfriamento de uma placa de 10mm e energia de soldagem de 30kJ/cm
(3) mesmo que (2) mas com pré-aquecimento de 3500C)

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis FerríticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Ferríticos

Transformação martensítica

Soldagem autógena dissimilar aços
430A / 304A

Formação de martensita na zona fundida

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis FerríticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Ferríticos

Transformação martensítica

Microestrutura de uma junta soldada de um aço 430 apresentando martensita na ZAC

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Fator Kaltenhauser

• FK = (Cr + 6Si + 8Ti + 4Mo + 2Al) - [40(C + N)+ 2Mn + 4 Ni]

Curvas características do teor de ferrita/martensita em função da composição química

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis FerríticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Ferríticos

Estabilização dos aços inoxidáveis

• Formação de precipitados estáveis
– TiN (no líquido)
– (Nb, Ti) C
– Melhoria da resistência à corrosão intergranular

• Estabilização da ferrita
– Ausência de martensita

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Estabilização

Diagrama esquemático da formação de precipitados

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis FerríticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Ferríticos

Energia de soldagem

Efeito da estabilização e da energia de
soldagem no tamanho de grão

Baixa Energia de
Soldagem

Alta Energia de
Soldagem

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• Relação entre o tamanho de grão e a tenacidade

Efeito do tamanho de grão sobre a temperatura de transição de um aço ferrítico 430

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis FerríticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Ferríticos

Transformação martensítica

Ferritico Estabilizado (Ti e Nb)Ferritico não estabilizado (temperado)

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SOLDABILIDADESOLDABILIDADE
DOS AÇOS NOXIDÁVEISDOS AÇOS NOXIDÁVEIS

MARTENSÍTICOSMARTENSÍTICOS

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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis MartensíticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Martensíticos
• Boa soldabilidade

• Comportamento metalúrgico similar ao dos aços carbono
temperáveis.

• Teor de carbono ¿ determina necessidade e parâmetros dos
tratamento de pré e pós aquecimento

• Solidificação da poça de fusão
•Ñ Poça