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 Poçade fusão se solidifica na forma de ferrita δ que, com o 
resfriamento transforma-se em austenita e depois em martensita.
• Características da Zona Afetada pelo Calor (ZAC)
•Ñ Devido à sua elevada temperabilidade a região da ZAC se 
transforma em martensita no resfriamento.
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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis MartensíticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Martensíticos
Metal Base: 420 Metal de Adição: 316L
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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis MartensíticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Martensíticos
Trinca a frio induzida pelo hidrogênio
• Presença de hidrogênio (T < Mf);
• Pré aquecimento de 200 a 250oC;
• Energia de soldagem elevada / TTAS (difusão do hidrogênio).
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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis MartensíticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Martensíticos
Tratamento Térmico Pré-Soldagem
Pré aquecimento da ordem do Mi (350 - 400oC)
Ñ Diminuir velocidade de resfriamento (martensita) 
Ñ Reduzir nível de tensões residuais
Ñ Redução do teor de hidrogênio dissolvido
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Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis MartensíticosSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis Martensíticos
Tratamento Térmico Pós-Soldagem
Revenimento entre 600 a 850oC, por algumas horas.
Recozimento pleno da solda para obtenção de estrutura completamente 
ferrítica
Temperaturas de tratamento térmico para aços inoxidáveis martensíticos.
Tipo Faixa de temperaturas Faixa de temperaturas
para revenimento (°C) para recozimento (°C)
410, 420 650 - 760 830 - 890
440A, 440B, 440C 620 - 650 845 - 900
498 620 - 650 845 - 900
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Soldabilidade dos Aços InoxidáveisSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis
Metais de adição
• Utilização de diagramas constitucionais.
• Aços inoxidáveis austeníticos
ß - Metal de adição similar
• Aços inoxidáveis ferríticos
ß - Metal de adição dissimilar ou similar
• Aços inoxidáveis martensíticos
ß - Metal de adição dissimilar ou similar
• Arames com composição química mais rica que o metal base
ß - Reduzir a perda de elementos durante a soldagem.
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Metal de adição
• Metais de adição austenítico são mais recomendáveis.
• Utilização de diagramas constitucionais.
Aço 410L com metal de adição 308LSi Aço 410L com metal de adição 430 
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Soldabilidade dos Aços InoxidáveisSoldabilidade dos Aços Inoxidáveis
Gases de proteção
MATERIAL RESTRIÇÕES DE GASES
AUSTENÍTICO
FERRÍTICO
MARTENSÍTICO
Todos os gases de proteção podem 
ser utilizados sem restrição
(Ferrita <15%).
Os gases H2 e N2 são proibitivos. 
Já o CO2 deve ser evitado
em grandes quantidades 
O gás H2 é proibitivo. 
PROBLEMAS
***
H2 - Trinca à frio;
N2 - Corrosão intergranular;
CO2 - Aumento de C .
H2 - Trinca à frio.
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Regiões de descontinuidade em soldagemRegiões de descontinuidade em soldagem
Diagramas Constitucionais
Diagrama de Schaeffler
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Regiões de descontinuidade em soldagemRegiões de descontinuidade em soldagem
Diagramas Constitucionais
Diagrama de Schaeffler / Bystram
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Defeitos em soldas de aços inoxidáveisDefeitos em soldas de aços inoxidáveis
Trincamento devido presença de inclusão grosseira
Aço 430A - Soldagem ERW - MEV
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Defeitos em soldas de aços inoxidáveisDefeitos em soldas de aços inoxidáveis
Formato irregular do cordão e desalinhamento
Aço 430 - Soldagem MIG - Microscópio ótico
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Defeitos em soldas de aços inoxidáveisDefeitos em soldas de aços inoxidáveis
Trincamento da solda devido falta de fusão
Aço 430 - Soldagem MIG - Microscópio ótico
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Defeitos em soldas de aços inoxidáveisDefeitos em soldas de aços inoxidáveis
Trincamento da solda devido falta de penetração
Aço 300 - Soldagem MIG - Microscópio ótico
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Defeitos em soldas de aços inoxidáveisDefeitos em soldas de aços inoxidáveis
Presença de linha de óxido devido à falha na proteção gasosa 
Aço 409A - Soldagem ERW - Microscópio ótico
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Defeitos em soldas de aços inoxidáveisDefeitos em soldas de aços inoxidáveis
Impregnação de corpo estranho / condição irregular do disco de soldagem
Aço 304 - soldagem por costura - Microscópio ótico
Disciplina Aços Especiais - Ouro Preto
Ricardo Faria - Soldagem
Presente no mundo inteiro, presente na sua vida.
	Fundamentos da soldagem
	Fundamentos da soldagem
	Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis Austeníticos
	Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis Ferríticos
	Deslocamento do campo 
	Crescimento de grão
	Martensita
	Transformação martensítica
	Fator Kaltenhauser
	Estabilização dos aços inoxidáveis
	Estabilização
	Energia de soldagem
	Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis Martensíticos
	Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis Martensíticos
	Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis Martensíticos
	Soldabilidade dos Aços Inoxidáveis Martensíticos
	Metal de adição