metalurgia
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de se 
enfrentar este problema. A primeira é desenvolver materiais que sejam menos sensíveis à 
soldagem, isto é, melhorar a "soldabilidade" dos materiais. A segunda é controlar a operação de 
soldagem (e, possivelmente, executar operações complementares) de modo a minimizar, ou 
remover, a degradação de propriedades da peça. 
 
A metalurgia de soldagem visa estudar o efeito da operação de soldagem sobre a estrutura e 
propriedades dos materiais para: 
 
\uf071 Obter informações que auxiliem no desenvolvimento de novos materiais menos sensíveis à 
soldagem. 
 
\uf071 Determinar os parâmetros operacionais de soldagem de maior influência nas alterações da 
estrutura e propriedades do material. Alternativamente, o desenvolvimento de operações 
complementares, seja para minimizar a degradação de propriedades, seja para reverter esta 
degradação, pode ser procurado. A figura 1.12 ilustra este processo. 
 
 
 Modenesi, Marques, Santos: Metalurgia da Soldagem - 1.15 
 
 
 
Figura 1.12. Escopo da metalurgia de soldagem. 
 
 
1.7 - Referências Bibliográficas: 
 
 1. MILLER ELECTRIC Welding and the World of Metals. Miller Electric Manufacturing 
Company, Appleton, USA, 1969, 31p. 
 2. NIKOLAEV G., OLSHANSKY, N. Advanced Welding Processes. MIR Publishers, 
Moscou, 1977, 245p. 
 3. MARQUES, P. V. Soldagem \u2013 Fundamentos e Tecnologia. Editora UFMG, Belo 
Horizonte, 2005, 362p. 
 4. QUITES, A. M. Introdução à Soldagem a Arco Voltáico. Soldasof, Florianópolis, 2002, 
352p. 
 5. OKUMURA, T., TANIGUCHI, C. Engenharia de Soldagem e Aplicações. LTC, Rio de 
Janeiro, 1982, 461p. 
 6. DRAPINSKI, J. Elementos de Soldagem. Mc Graw-Hill, São Paulo, 1978, 280p. 
 7. WAINER, E. Soldagem, Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, São Paulo, 
1979, 720p. 
 8. CARY, H. B. Modern Welding Technology. 4ª edição, Prentice-Hall, Upper Saddle 
River, USA, 1998, 736p. 
 Modenesi, Marques, Santos: Metalurgia da Soldagem - 1.16 
 9. WAINER, E., BRANDI, S. D. e MELLO, F. D. H de. Soldagem - Metalurgia e 
Processos., Edgard Blucher, São Paulo, 1992, 494p. 
10. MACHADO, I. G. Soldagem & Técnicas Conexas: Processos. Editado pelo autor, Porto 
Alegre, 1997, 477p. 
11. LANCASTER, J.F., Metallurgy of Welding, George Allen & Unwin, Londres, 1987, pp. 
9-11. 
12. PARMAR, R.S. Welding Processes and Technology, Khanna Publishers, Delhi, 1995, 
760p. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 2 
 
Fundamentos de Metalurgia Física 
 
 Modenesi, Marques, Santos: Metalurgia da Soldagem - 2.1 
2 - FUNDAMENTOS DE METALURGIA FÍSICA 
 
2.1 - Introdução 
 
A maioria dos metais de alguma importância tecnológica é encontrada na natureza na forma de 
compostos, principalmente óxidos e sulfetos, e diferentes operações precisam ser realizadas para 
a sua redução e refino. Estas operações frequentemente envolvem a fusão e resultam em um 
produto intermediário, na forma de uma peça fundida ou lingote. Por exemplo, o processo mais 
comum para a obtenção dos aços envolve a redução do minério de ferro pelo monóxido de 
carbono, em um alto forno, resultando em uma liga impura de ferro e carbono (ferro gusa), a qual 
é refinada sobre um jato de oxigênio em um convertedor. Nesta operação, o oxigênio queima o 
excesso de carbono, enquanto a escória formada ajuda a retirar elementos nocivos, como enxofre 
e fósforo, do banho. Ao final do processo, elementos de liga e desoxidantes podem ser 
adicionados e operações complementares de refino realizadas para ajustar a composição final do 
material. Este é então vazado e, após sua solidificação, obtém-se um lingote, ou placa, que é 
submetido a um conjunto de operações de conformação mecânica e tratamentos térmicos, 
visando a obtenção de um produto final com forma (chapa, barra, perfil, etc), dimensões e 
propriedades desejadas. Para maiores detalhes sobre este extenso assunto, recomenda-se 
consultar a literatura técnica especializada
(2.1,2.2)
. 
 
Os tratamentos térmicos e mecânicos aplicados a um produto intermediário não visam apenas a 
obtenção de uma peça final de formato e dimensões desejadas. Objetivam, também, controlar e 
otimizar suas propriedades. Isto porque, ao contrário de sistemas líquidos e gasosos, muitas 
propriedades dos sólidos estão diretamente relacionadas com a estrutura resultante dos 
processamentos anteriores sofridos pelo material, isto é, de sua história. A figura 2.1 ilustra este 
efeito para um aço com 0,8% de carbono, após aquecimento a 900
º
C, durante uma hora. Pode-se 
observar que, neste caso, as condições de resfriamento podem causar uma variação de 300% na 
resistência à deformação plástica do material. 
 
 
Figura 2.1. Variação do limite de escoamento com a velocidade de resfriamento para um aço 
SAE 1080, inicialmente aquecido a 900
º
C por uma hora. 
 
0.01 0.1 1 10 100 1000 10000
0
250
500
750
1000
Li
m
. d
e 
Es
co
am
en
to
 (M
Pa
)
Vel. de Resfriamento (oC/s)
 Modenesi, Marques, Santos: Metalurgia da Soldagem - 2.2 
O termo estrutura é muito geral e compreende desde aspectos grosseiros, com dimensões 
superiores a cerca de 0,1 mm (macroestrutura), até detalhes da organização interna dos átomos 
(estrutura eletrônica). Para analisar a relação estrutura-propriedades, a metalurgia física 
interessa-se, principalmente, pelo arranjo e interação dos átomos (estrutura cristalina) que 
compõem as diversas fases de uma liga e pelo arranjo, interações e dimensões de diversas partes 
(grãos) destas fases (microestrutura). Diversas propriedades mecânicas, físicas e químicas das 
ligas metálicas podem ser estudadas a estes níveis. A tabela 2.I ilustra os diferentes níveis 
estruturais com exemplos de detalhes comumente observados nestes níveis. 
 
Tabela 2.I Níveis estruturais, exemplos de técnicas usuais de estudo e de detalhes que 
podem ser observados(a). 
 
Nível 
Estrutural 
Dimensões 
Aproximadas 
Exemplos de Técnicas de 
Estudo 
Detalhes Comuns 
Macroestru- 
tura 
> 100µm Macrografia, Radiografia Segregação, trincas, camadas cementadas. 
 
Microestru- 
100µm a 
0,1µm 
Microscopia ótica (MO), microscopia 
eletrônica de varredura (MEV) 
Tamanho de grão, microconstituintes, 
microtrincas. 
tura 0,1µm a 
0,1nm 
Microscopia eletrônica de transmissão 
(MET) 
Precipitados submicroscópicos, células de 
deslocações 
Estrutura 
Cristalina 
1nm a 
0,1nm 
Difração de raios X Células unitárias, parâmetros de rede, 
defeitos cristalinos 
Estrutura 
Eletrônica 
< 0,1nm Espectroscopia de emissão ótica Níveis atômicos, defeitos eletrônicos 
 
Observações: (a) Esta tabela é apenas ilustrativa e a separação adotada dos níveis estruturais é 
arbitrária. 
 (b) 1µm = 0,001 mm, 1nm = 0.001 µm. 
 (c) Diversos dos termos citados são discutidos ao longo do 
presente capítulo. 
 
Este capítulo tem como objetivo propiciar uma visão geral dos fundamentos de metalurgia física 
de modo a facilitar a compreensão dos capítulos seguintes. O significado dos diferentes termos 
que definem características ou propriedades mecânicas de um material serão, contudo, supostos 
como conhecidos. Para uma discussão mais exaustiva deste assunto recomenda-se consultar a 
literatura
(2.1-2.14)
. 
 
 
2.2 - Estrutura cristalina 
 
Ao se observar no microscópio metalográfico a seção de um metal puro, polida e atacada 
convenientemente, pode-se notar que este é formado por grãos separados entre si por contornos 
de grãos (figura 2.2). No nível atômico, os grãos são formados por um arranjo de átomos que 
pode ser descrito