metalurgia
209 pág.

metalurgia


DisciplinaMetalurgia na Soldagem20 materiais801 seguidores
Pré-visualização50 páginas
mechanics", Welding Journal, 44 (4), 1965, pp. 175s-181s. 
15. T. W. NELSON, J. C. LIPPOLD, M. J. MILLS, Nature and Evolution of the Fusion 
Boundary in Ferritic-Austenitic Dissimilar Weld Metals, Part 1 - Nucleation and Growth, 
Welding Journal, 78 (10) 1999, 329s-337s. 
16. SOLARI, M.J.A. Metalurgia del Metal de Soldadura, Comision Nacional de Energia 
Atomica, Buenos Aires, 1981, 10p. 
17. NISHIO, K. et al. "Tensile deformation behavior of aluminum alloys with modeled 
segregation layer", Transactions of the Japan Welding Society, (12), 2, Out. 1981, pp. 42-
50. 
18. LOURENÇO, G.C., "Efeitos da Adição de Alumínio e Nitrogênio na Solda de Aço 
Inoxidável Ferrítico Estabilizado com Nióbio e Titânio", Dissertação de Mestrado, 
CPGEM/UFMG, 1985. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 6 
 
Influências metalúrgicas no metal base 
e no metal solidificado 
 
 
 Modenesi, Marques, Santos: Metalurgia da Soldagem - 6.1 
6 - INFLUÊNCIAS METALÚRGICAS NO METAL BASE E NO METAL 
SOLIDIFICADO 
 
 
6.1 - Introdução 
 
Neste capítulo, será discutida a influência dos ciclos térmicos na formação da ZTA e o 
desenvolvimento de tensões residuais na região da solda, sem se considerar características 
específicas dos materiais. Alguns destes aspectos, para a soldagem dos aços carbono, aços baixa 
liga e aços inoxidáveis, são discutidos em outros volumes desta série. 
 
6.2 - Formação da Zona Termicamente Afetada 
 
A ZTA compreende as regiões do metal base cuja estrutura ou propriedades foram alteradas 
pelas variações de temperatura durante a soldagem (capítulo 3). Devido às peculiaridades destas 
variações e ao desenvolvimento de um complexo estado de tensões e deformações, as alterações 
que ocorrem na ZTA podem levar a resultados indesejáveis. A formação desta região é 
influenciada basicamente pelas características do metal base e pelos fatores que determinam o 
ciclo térmico de soldagem. 
 
6.2.1 - Influência do metal base 
 
Para sistematizar a discussão da formação da ZTA em função do metal base, as diferentes ligas 
metálicas serão agrupadas em quatro tipos básicos
(6.1)
: 
\uf071 Ligas endurecidas por solução sólida 
\uf071 Ligas endurecidas por encruamento 
\uf071 Ligas endurecíveis por precipitação 
\uf071 Ligas transformáveis 
 
Deve-se ter em mente que esta é uma divisão simplificada e sem grande rigidez. Neste sentido, 
vários materiais podem pertencer a mais de uma classe e, em alguns casos, materiais que não 
pertençam a uma dada classe, podem ser analisados, sob alguns aspectos, dentro dessa classe. 
Esta classificação tem o mérito de permitir uma visão geral e sistematizada das alterações que 
podem ocorrer na ZTA para inúmeros diferentes materiais. 
 
 
Ligas endurecidas por solução sólida 
 
Podem ser consideradas, como pertencentes a esta classe, diversas ligas de cobre, níquel e de 
alumínio e, ainda, aços inoxidáveis austeníticos e ferríticos de baixo teor de elementos 
intersticiais no estado recozido. De um modo geral, estes materiais, que não sofrem alterações 
microestruturais marcantes no estado sólido, são considerados, com algumas exceções, fáceis de 
soldar do ponto de vista da ZTA. 
 
A principal alteração que caracteriza a ZTA destas ligas é o crescimento de grão próximo da 
linha de fusão (figura 6.1). O tamanho final de grão nesta região dependerá da temperatura de 
pico e do tempo de permanência acima da temperatura na qual o crescimento de grão do metal 
base se torna apreciável. Para um dado metal base, o crescimento de grão será mais pronunciado 
quanto maior for o valor da temperatura de pico (Tp) e do tempo de permanência (tc). Assim, o 
 Modenesi, Marques, Santos: Metalurgia da Soldagem - 6.2 
tamanho de grão final tenderá a ser maior junto à linha de fusão e será afetado por fatores do 
procedimento de soldagem que determinam tc como a energia de soldagem, figura 6.2. 
 
 
 
 
Figura 6.1. Representação esquemática da região da solda de uma liga endurecível por solução 
sólida. A ZTA é caracterizada pelo seu crescimento de grão. 
 
 
0 200 400 600 800 1000
0
100
200
300
 
 
 Aço não estabilizado
 Aço estabilizado com (Nb+Ti)T
am
an
ho
 d
e 
gr
ão
 (
\uf06d
m
)
Energia de Soldagem (J/mm)
 
Figura 6.2. Influência da energia de soldagem no tamanho de grão da ZTA em aços inoxidáveis 
ferríticos
(6.2)
. 
 
 
Em ligas de estrutura cristalina CCC, o crescimento de grão na ZTA pode causar um aumento de 
sua temperatura de transição dútil-frágil medida no ensaio Charpy e uma diminuição de sua 
tenacidade à temperatura ambiente. Este efeito é particularmente importante em ligas de metais 
como o nióbio, zircônio e titânio e em aços inoxidáveis ferríticos. Ligas de estrutura CFC (ligas 
de alumínio, níquel e cobre) são, em geral, insensíveis a este problema. 
 
Sensibilidade à problemas de corrosão na ZTA pode ocorrer em aços inoxidáveis ferríticos e 
austeníticos, nos quais carbonetos e, eventualmente, nitretos podem precipitar durante o ciclo 
térmico de soldagem. Os carbonetos, ricos em cromo, precipitam principalmente ao longo dos 
contornos de grão, causando uma redução desse elemento nestas regiões e uma redução local da 
resistência à corrosão. A precipitação de carbonetos ou de compostos intermetálicos, tanto inter 
 Modenesi, Marques, Santos: Metalurgia da Soldagem - 6.3 
como intragranularmente, pode também causar problemas de fragilização na ZTA de certos 
materiais. 
 
 
Ligas endurecidas por encruamento 
 
Basicamente, os mesmos materiais do grupo anterior estão incluídos neste grupo, com a 
diferença, contudo, de terem sido deformados a frio visando, em geral, um aumento de 
resistência mecânica. Neste caso, a ZTA será composta por uma região de recristalização e, 
como na classe anterior, por uma região de granulação grosseira, figuras 6.3 e 6.4. 
 
Na região de recristalização, o ciclo térmico é suficiente para causar a recristalização do material, 
isto é, a substituição da estrutura deformada por uma isenta de deformação. Mais próximo da 
linha de fusão, o ciclo térmico é suficiente para, além de recristalização, causar um crescimento 
de grão como no caso anterior. Aços com baixo teor de carbono trabalhados a frio apresentam 
uma ZTA cuja estrutura é similar à descrita acima, embora um pouco mais complexa devido às 
mudanças de fase no estado sólido (austenitização). 
 
A região da solda (ZTA e ZF) de ligas endurecidas por encruamento tende a apresentar menor 
resistência mecânica do que o metal base em vista da perda de encruamento com a sua 
recristalização (figura 6.5). 
 
 
 
Figura 6.3. Representação esquemática da região da solda em ligas encruadas. (a) Região de 
recristalização e (b) região de granulação grosseira da ZTA. 
 
 
Figura 6.4. ZTA em uma chapa de aço inoxidável ferrítico AISI 409 laminada a frio. Fonte: 
Aperam. 
 
 Modenesi, Marques, Santos: Metalurgia da Soldagem - 6.4 
 
 
 
Figura 6.5. Variação esquemática da dureza na ZTA de uma liga encruada. (A) Região de 
recristalização e (B) região de granulação grosseira. 
 
 
Ligas endurecíveis por precipitação 
 
Nestes materiais, consegue-se um aumento considerável de resistência mecânica e dureza por 
tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento. Tais ligas possuem um diagrama de 
equilíbrio do tipo mostrado na figura 6.6, de forma que, aquecendo-as a uma temperatura T1, 
ocorre a dissolução da fase \uf062, estável à temperatura ambiente. O tratamento de solubilização 
consiste em aquecer o material até T1, para a dissolução de \uf062, e, em seguida,