Soldabilidade Aço Carbono

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Soldabilidade dos metais e ligas metálicas
Material Soldável  satisfazer 3 conceitos de soldabilidade

 Soldabilidade operatória ou operacional: processo de soldagem / condições de
fabricação
- soldador ou profissional habilitado em processos manuais, semi-automáticos, mecanizados ou
automatizados
- adequação do(s) processo(s) de soldagem e preparação das juntas/chanfros
- procedimentos de soldagem – EPS com variáveis e parâmetros operacionais
- equipamentos e dispositivos apropriados, em condições satisfatórias de uso e/ou funcionamento
 Soldabilidade metalúrgica: procedimento de soldagem  energia de soldagem
- modificações microestruturais e físico-químicas nos materiais de base
- transferência de calor e/ou à extensão da deformação na junta soldada
 Soldabilidade construtiva ou mecânica: desempenho em serviço
- propriedades de uma construção soldada, sensibilidade à deformação e à fratura
- resistência ao desgaste mecânico ou químico por corrosão/oxidação
- desempenho e vida útil da estrutura soldada
Soldabilidade dos metais e ligas metálicas
componente soldado pode ser colocado em serviço:
como soldado (“as welded”)
a junta apresenta propriedades e características
adequadas aos requisitos de projeto e aplicação em trabalho,
sem nenhum tratamento térmico pós-soldagem
tratado termicamente e/ou mecanicamente
(“post heat treatment”) (“post mechanical treatment”)
a junta soldada é submetida a tratamentos térmicos e/ou mecânicos para recuperar as 
propriedades originais e/ou deixar num nível de tensões residuais aceitável,
para desempenho satisfatório em serviço
Soldabilidade dos metais e ligas metálicas
Métodos para determinação da soldabilidade
a) Operatória:
- Qualificação ou simulação de soldagem: EPS - Especificação do Procedimento de Soldagem (para
fabricação)
- Qualificação ou simulação de reparo: EPRS - Especificação do Procedimento de Recuperação por
Soldagem (para manutenção)
- Qualificação ou simulação de desempenho: soldador e de operador de soldagem
Normas e códigos de qualificação de EPS, soldadores e operadores de soldagem
estruturas metálicas: ABNT NBR 262 e FBTS N-006 estruturas metálicas - aço: AWS D1.1; DNV e EN 287/288
estruturas metálicas - chapa fina de aço: AWS D1.3 pontes metálicas - aço: AWS D1.5
oleodutos e gasodutos: ANSI B31.4 e API 1104 tubulações: ANSI B31.1/31.3 e ASME IX
tanques de armazenamento: API 650 e ASME IX aeroespacial: ABNT NBR 9540
estruturas metálicas - aço inox: AWS D1.6 vasos de pressão: ASME IX
equipamentos movimentação de terra: AWS D14.3 fornos e caldeiras: ANSI B31.1/31.3 e ASME IX
materiais fundidos: ASTM A488 naval: sociedades classificadoras GL, ABS, LRS, BV e NK
subaquática: AWS D3.6
Soldabilidade dos metais e ligas metálicas
Métodos para determinação da soldabilidade
b) Metalúrgica
- Simulação:
- modelagem do ciclo térmico e/ou predição através de diagramas de fases, de transformação e conceitos metalúrgicos
- simulação do ciclo térmico
- Experimental:
- fusão localizada e/ou aplicação de pressão através de uma fonte térmica/mecânica
- controle da microestrutura na ZTA ou junção em comparação com o metal base e a solda
- ensaios de restrição Tekken, Varestrain e Implante
- ensaios químicos
- outros
c) Mecânica:
- Ensaios e testes: não destrutivos, mecânicos, físicos, teste da pancada ou fratura da junta soldada etc
- Simulação: para peça nova ou para recuperação de uma peça já trabalhada com defeitos de serviço ou de
processamento, como peça fundida, forjada, laminada, etc.
- Modelagem matemática: programas computacionais
Tecnologia da soldagem
Soldabilidade dos metais e ligas metálicas
Métodos para determinação da soldabilidade
- Experimental:
- ensaio de restrição Varestrain
Soldabilidade dos metais e ligas metálicas
Avaliação da soldabilidade de um material:
a) conhecer o metal ou liga metálica
- natureza: tipo e composição química do metal ou liga ferrosa ou não-ferrosa
→ especificações e classificações das normas: Chave dos Aços (Key to Steel ou Stahlschlussel), Chave dos 
Metais (Key to Metals), Worldwide Guide to Equivalent Irons and Steels and alloys (ASM)
→ usinas produtoras: Woldman’s Engineerig Alloys
- processo de fabricação: laminado, fundido, forjado, trefilado, estampado, extrudado
- propriedades: mecânicas, físicas, químicas, magnéticas, metalúrgicas
- estado de fornecimento: tratado termicamente, encruado, fadigado, com tensões residuais, recuperado por
solda ou com recobrimento superficial (metalizado), sob carregamento/esforço por estar montado ou desmontado
- forma de fornecimento: chapa, lamina, barra, arame/fio, tubo, perfil, tira, peça fundida ou forjada etc
- condições de trabalho: situações de carregamento mecânico, desgaste ou corrosão, condições do meio e
temperatura à qual a junta ou componente soldado vai estar submetido em serviço
Soldabilidade dos metais e ligas metálicas
Avaliação da soldabilidade de um material:
b) avaliar os processos de soldagem:
→ conhecer os processos disponíveis, suas características operacionais e capabilidade
c) usar procedimentos pós-soldagem:
→ lançar mão de tratamentos térmicos e/ou mecânicos para restituir à junta e ao componente soldado as 
propriedades, características ou estado de fornecimento originais
d) gerenciar tecnicamente o emprego da tecnologia:
→ do projeto da peça, componente ou estrutura à validação do seu procedimento de soldagem  sistema da 
qualidade
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
aços ao carbono = ligas ferrosas (ferro-carbono) C < 2%
peças ou semiprodutos
fundidos ou conformados mecanicamente
especificados por normas ABNT, SAE, AISI, DIN, AFNOR
- Aços carbono: liga Fe-C
+ silício e manganês adicionados intencionalmente em pequenas proporções
+ enxofre e fósforo residuais do processo de fabricação do aço: < 0,050%
- Aços carbono baixa liga: liga Fe-C
+ silício e manganês adicionados intencionalmente em pequenas proporções
+ adições intencionais de elementos de liga em teores abaixo de ~ 5% de Cr, Ni, Mo, Mn, V, W, Si, Co,
B etc para conferir propriedades mecânicas, químicas e físicas diferenciadas ou especiais (resistência
ao desgaste, calor, a baixas ou altas temperaturas, corrosão),
+ enxofre e fósforo residuais do processo de fabricação do aço: S e P < 0,050%
8
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Tipos:
 aços alta resistência baixa liga - ARBL (“HSLA”)
 aços microligados
 aços ferramenta (“tool steels”)
 patináveis resistentes à corrosão atmosférica (“weathering steels”)

- composições químicas variadas
- transformáveis no estado sólido por tratamento térmico
(recozimento, normalização ou tempera/revenido)
- tratamento mecânico por deformação plástica a frio
(encruamento)
9
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
MICROESTRUTURAS DOS AÇOS (metal base)
Previsão das microestruturas em função da temperatura, composição química percentual e da velocidade de
resfriamento:
- diagramas válidos somente para transformações de fase sob resfriamento lento:
constitucionais ou de fases binário Fe-C ou Fe-Fe3C ou ternários
- diagramas válidos para transformações de fase sob resfriamento lento ou rápido:
transformação isotérmica TTT-Tempo-Temperatura-Transformação (ITT - Isothermal-Time-Transformation)
temperatura variável TRC - Transformação por Resfriamento Contínuo (CCT - Continuous Cooling
Transformation)
Análise metalográfica (micro e macrografia)
PROPRIEDADES
Avaliação por ensaios e testes:
- mecânicas, físicas, grau de encruamento
- químicas, corrosivas
- térmicas e elétricas
10
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
11
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Diagrama binário Fe-C
austenita
hipo hipereutetoide
austenita 
+ ferrita
cementita 
+ perlita
perlita
12Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Diagrama Fe-C: microestruturas típicas de resfriamento lento
hipoeutetoide C < 0,8% hipereutetoide C > 0,8%eutetoide C = 0,8%
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Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Diagramas de transformação
TTT - Tempo-Temperatura-Transformação (ITT - Isothermal-Time-Transformation)
TRC -Transformação por Resfriamento Contínuo (CCT - Continuous Cooling Transformation)
14
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
MICROESTRUTURAS NA ZTA OU ZAC
Previsão das transformações e microestruturas na região vizinha à solda, em função do ciclo térmico
de soldagem

diagramas Fe-C ou Fe-Fe3C, TTT ou TRC  aplicação limitada e orientativa
diagramas TTTs ou TRCs (s de soldagem)  temperaturas de austenitização típicas de soldagem
MICROESTRUTURAS NA SOLDA OU ZONA FUNDIDA 
Microconstituintes típicos do metal depositado na condição “como soldada” (sem tratamento térmico
pós-soldagem) conforme terminologia do IIW - International Institute of Welding:
* para resfriamento relativamente lento da junta: ferrita e perlita sob diversas morfologias
- ferrita primária de contorno de grão ou poligonal intragranular
- ferrita acicular: desejável, pois apresenta boas propriedades mecânicas e de tenacidade para um teor de Mn ~1,5%
- ferrita com fase secundária alinhada: de placas laterais ou não alinhada
- agregado ferrita/carboneto: estrutura de ferrita com perlita precipitada
* para altas velocidades de resfriamento da junta:
- martensita ou bainita inferior e superior
15
16
17
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Microestruturas resultantes da transformação da austenita em função da velocidade de resfriamento
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Soldabilidade dos aços extra baixo carbono
a) Característica original
- C < 0,025%
- resistência mecânica:
composição química + microestrutura + granulação ferrítica
- aplicação:
fabricação de tanques e acessórios para galvanização
ou decapagem
19
Aço SAE 1005
Tecnologia da soldagem
Soldabilidade dos aços extra baixo carbono
b) Soldabilidade metalúrgica/mecânica
- soldagem por fusão → função do tamanho de grão na junta soldada
crescimento de grão na ZTA (e zona fundida)  ciclo térmico / energia de soldagem alta favorece uma granulação mais 
grosseira, com perda das propriedades ou características mecânicas
avaliação: ZTA  ensaio de dureza e impacto
na solda  ensaios de dureza, tração, impacto e dobramento
- soldagem por pressão → função do grau de encruamento da junta soldada
aumento da resistência na ZTA (e zona fundida)  favorece uma dutilidade baixa
avaliação: ZPD e/ou ZTA  ensaio de dureza e impacto
na solda  ensaios de dureza, tração, impacto
20
Tecnologia da soldagem
Soldabilidade dos aços extra baixo carbono
c) Soldabilidade operacional e procedimentos de soldagem
- processos por fusão com ou sem metal de adição (autógeno)
- processos por pressão ou pressão/fusão
- energia de soldagem menor possível:
ciclo térmico menos agressivo  tamanho de grão mais refinado na ZTA (e na solda)
- tratamento térmico pós-soldagem:
refinar grão para ficar igual ao original
- eletrodo ou metal de adição que depositam as mesmas propriedades ou características do metal de
base:
conforme AWS
A 5.1 - eletrodo revestido de aço carbono com revestimento oxidante - soldagem Eletrodo Revestido
A 5.2 - vareta de ferro e aço carbono - soldagem Oxicombustível
21
Soldabilidade dos aços carbono e carbono baixa liga - estado recozido
Característica original
- C > 0,025%
- resistencia mecanica e tenacidade: composição química + microestrutura/granulação + recozimento pleno → T > 723ºC
- microestruturas:
hipoeutetóide C<0,8%: ferrita/perlita
eutetóide C=0,8%: perlita
hipereutetóide C>0,8%: perlítico-cementita
Aplicações típicas
fabricação de estruturas, peças, componentes ,vasos de pressão, vigas
22
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Composição química do aço = % carbono + % elementos de liga

temperabilidade

teor de carbono ou carbono equivalente (ceq)
Ceq = contribuição do teor de carbono e dos elementos de liga na temperabilidade do aço

efeito endurecedor de cada elemento de liga comparado com o efeito do carbono
23
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
fórmulas matemáticas equivalente em C referente ao percentual (%) do elemento de liga

. Ceq (IIW) = % C + % Mn/6 + % (Cr + Mo + V)/5 + %(Cu + Ni)/15
. Ceq (Itoh/Pcm) = % C + % Si/30 + % (Mn + Cu + Cr)/20 + % Ni/60 + % Mo/15 + %V/10 + 5%B
. Ceq (Winterton) = % C + % Mn/6 + % Cu/40 + % Ni/20 + % Mo/50 + %V/10 + %Cr/10
. Ceq (DnV) = % C + % Si/24 + % (Ni + Cu)/40 + % Mn/10 + % Mo/4 + %V/14 + %Cr/5
. Ceq (JIS/WES) = % C + % Mn/6 + % Si/24 + % Ni/40 + % Mo/4 + %V/14 + %Cr/5
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Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Valores indicativos/orientativos de %C e %Ceq para avaliar soldabilidade metalúrgica em 
função da sua temperabilidade

Carbono < 0,25%: aços soldáveis ou de boa soldabilidade
Ceq < 0,40%: aços soldáveis ou de boa soldabilidade
0,40% < Ceq < 0,70%: aços soldáveis com precauções ou media soldabilidade
Ceq > 0,70%: aços de difícil soldabilidade ou de má soldabilidade
 Não confundir soldabilidade de um aço ao carbono com sua dureza antes da soldagem !
a soldabilidade metalúrgica de um aço carbono é avaliada pela
possibilidade de aparecimento de martensita ou bainita ZTA (ou na solda),
em função da velocidade de resfriamento alta da junta
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Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Valores indicativos/orientativos de %C e %Ceq para avaliar soldabilidade metalúrgica em 
função da sua temperabilidade

Carbono < 0,25%: aços soldáveis ou de boa soldabilidade
Ceq < 0,40%: aços soldáveis ou de boa soldabilidade
0,40% < Ceq < 0,70%: aços soldáveis com precauções ou media soldabilidade
Ceq > 0,70%: aços de difícil soldabilidade ou de má soldabilidade
 Não confundir soldabilidade de um aço ao carbono com sua dureza antes da soldagem !
microconstituintes dúcteis na ZTA → ferrita, cementita ou perlita

boa soldabilidade – Soldagem por fusão
microconstituintes de alta dureza / baixa ductilidade na ZTA → martensita ou bainita: 
baixa capacidade de absorver tensões

baixa soldabilidade – Soldagem por fusão 26
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Soldabilidade metalúrgica/mecânica
 Soldagem por fusão → função do grau de temperabilidade do aço e do tamanho de grão na ZTA
percentual de Carbono ou Cequivalente → temperabilidade → soldabilidade metalúrgica

- %C ou %Ceq baixo → temperabilidade baixa
microconstituintes dúcteis na ZTA → ferrita, cementita ou perlita

boa soldabilidade
- %C ou %Ceq alto → temperabilidade alta
microconstituintes de alta dureza / baixa ductilidade na ZTA
→ martensita ou bainita: baixa capacidade de absorver tensões

baixa soldabilidade
27
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Valores máximos aceitáveis de dureza Vickers na ZTA indicativos/orientativos para avaliar soldabilidade 
mecânica conforme normas técnicas de qualificação de procedimentos de soldagem:
- AWS D1.1 - Structural Welding Code - Steel (EUA)
< 350 HV - válido para juntas em ângulo, eletrodos baixo hidrogênio (revestimento tipo básico)
- EN 288-3 - Specification and Approval of Welding Procedures for Metallic Materials (União Européia)
válido para solda multipasse - juntas de topo e angulo
< 350 HV para aço carbono não tratado com LE < 355 MPa ou LR < 520 MPa
< 320 HV para aço carbono normalizado para refino de grão com LE > 355 MPa
- Petrobrás N-269 - Montagem de Vaso de Pressão - N1706- Serviços Especiais
válido para vasos de pressão, após tratamento térmico, carga 5 ou 10 Kg (HV5 ou HV10)
aço C < 280 HV, serviço em meio não agressivo
aço C baixa liga ao Cr-Mo  Cr até 2%: < 215 HV;  Cr acima de 2%: < 240 HV
acima destes valores de dureza

dutilidade baixa  baixa capacidade para absorver tensões térmicas e/ou de carregamento em serviço
28
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Soldabilidade metalúrgica/mecânica
 Soldagem por fusão → tamanho de grão → resistência mecânica/tenacidade → soldabilidade mecânica
granulação grosseira → dureza/resistência menor

soldabilidade baixa
microestrutura na ZTA (e zona fundida)
tamanho de grão

alteração e variação na sua granulação

temperatura inicial da junta
tempo de permanência
temperatura máxima
velocidade de resfriamento
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Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Valores mínimos aceitáveis de dureza Vickers na ZTA indicativos/orientativos para avaliar soldabilidade 
mecânica conforme normas técnicas de qualificação de procedimentos de soldagem:
dureza na ZTA  dureza do metal base
abaixo deste valor de dureza

crescimento de grão

resistência mecânica e/ou tenacidade baixa
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Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
previsão dos microconstituintes presentes na ZTA de um aço hipoeutetóide recozido
0,45% C / temperável - solda monopasse - resfriamento lento da junta: correlação com o diagrama Fe-C
31
~ 590
0,45
SAE 1045
T (ºC)
1535
910
723
líquido
austenita
%C
ferrita
austenita + ferrita
2,0
25
Diagrama Ferro-Carbono
(esquemático)
~ 1400
0,8
temperatura crítica
temperatura
de fusão
Distância (mm)
ZTA 3: região intercrítica
ZTA 4: região sub-crítica
ZTA 1: região de granulação grosseira
metal base:
ferrita + perlita
junta soldada
(parcial)
zona
fundida
perlita
Repartição Térmica
820
Tmáx 
(ºC)
ZTA 2: região de refino de grão
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Microestruturas típicas de uma aço ao carbono na ZTA de uma junta soldada por fusão
ciclo térmico: resfriamento lento
detalhe em corte
metal base região sub-crítica refino de grão crescimento de grão
ZTA
região intercrítica
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Microestruras na ZTA de um aço carbono 
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Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
previsão dos microconstituintes presentes na ZTA de um aço hipoeutetóide recozido
0,45% C / temperável - solda monopasse - resfriamento rápido da junta: correlação com o diagrama TTT
velocidade de resfriamento alta
reação martensítica: martensita
 dureza e resistência alta

baixa dutilidade e tenacidade
microestrutura
resultante na ZTA
Tempo de
resfriamento (s)
Ciclo térmico 
de soldagem 
na ZTA
Diagrama TTT(S) / TRC(S)
(esquemático)
temperatura de 
austenitizaçãoT (ºC)
ferrita
ferrita + carboneto
martensita
ZTA 1: região de austenitização: martensita
ZTA 2: região intercrítica: parcialmente martensita
ZTA 3: região sub-crítica: similar ao metal base
metal base
microestrutura: hipo - eutetoide - hiper
Junta Soldada
(parcial)
zona
fundida
34
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Diagramas de transformação evidenciando as microestruturas possíveis de se obter na ZTA, em função das 
diferentes velocidades de resfriamento do ciclo térmico
35
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Diagramas de transformação evidenciando as microestruturas possíveis de se obter na ZTA, em função das 
diferentes velocidades de resfriamento do ciclo térmico
 
36
Taustenitização = 900°C - 20 min - Tamanho grão ASTM = 9 
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Soldabilidade operacional e procedimentos de soldagem
- processos por fusão: com ou sem metal de adição (autógeno)
- maioria dos processos por pressão ou pressão/fusão
- energia de soldagem menor possível: ciclo térmico menos agressivo
 menores tempos de permanência a altas temperaturas  tamanho de grão mais refinado na ZTA
- pré-aquecimento da junta: aquecimento da junta antes do início da soldagem
 diminuir a dissipação de calor através da junta durante a soldagem
 baixa velocidade de resfriamento da junta → evitar ou minimizar a formação de microconstituintes
de alta dureza e baixa dutilidade  martensita e/ou bainita na ZTA
aplicação do préaquecimento
soldagem de união ou reparo
ponteamento por solda para pré-montagem
fixação de dispositivos temporários ou definitivos na junta
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Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
- Cálculo da Temperatura de Pré-Aquecimento
Formulação de Seferian (Metallurgie de la Soudure - Dunod Editer / Paris - 1965)
. Cálculo do Carbono equivalente(*): Ceq = % C + % (Mn + Cr)/9 + % Ni/18 + % Mo/13
. Cálculo do Carbono compensado: Cc = Ceq (1 + 0,005 x E), onde E = espessura em mm
. Cálculo da Temperatura mínima de pré-aquecimento: Tp (°C)  350 (Cc - 0,25)
(*) fórmulas de Ceq mais atualizadas podem ser usadas em substituição à do Seferian,
pois consideram alguns elementos de liga não previstos:
. Ceq (IIW) = % C + % Mn/6 + % (Cr + Mo + V)/5 + %(Cu + Ni)/15
. Ceq (JIS/WES) = % C + % Mn/6 + % Si/24 + % Ni/40 + % Mo/4 + %V/14 + %Cr/5
. Ceq (Itoh/Pcm) = % C + % Si/30 + % (Mn + Cu + Cr)/20 + % Ni/60 + % Mo/15 + %V/10 + 5%B
. Ceq (Winterton) = % C + % Mn/6 + % Cu/40 + % Ni/20 + % Mo/50 + %V/10 + %Cr/10
. Ceq (DnV) = % C + % Si/24 + % (Ni + Cu)/40 + % Mn/10 + % Mo/4 + %V/14 + %Cr/5
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Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Fórmulas para cálculo da Tpré-aquecimento consideram:
 composição química da liga: avalia a temperabilidade > possibilidade de formação de martensita e/ou
microconstituintes duros
 espessura da junta/condutividade térmica do material: determina o efeito massa para dissipação
de calor > velocidade de resfriamento da junta
 energia de soldagem: aquecimento devido à fonte térmica do processo de soldagem
 a temperatura de pré-aquecimento também é influenciada pelo grau de restrição da junta:
quanto maior a limitação da junta à deformação plástica durante a soldagem, maior a temperatura de pré-
aquecimento
 percentual em peso (%) de cada elemento referente à composição química do material:
especificação de norma, certificado de qualidade do material ou dados de catálogo da usina produtora ou do
fornecedor
 aços com composição química e propriedades metalúrgicas diferentes: considera-se o material de maior 
temperabilidade, ou seja, com maior Cequivalente
 conseqüências secundárias em préaquecer a junta: minimiza tensões residuais, aumenta a extensão da ZTA e sua 
granulação, promove uma maior penetração (diluição), desumidifica (remoção da umidade - H2) e/ou vaporiza substancias 
contaminantes na superfície do metal base/chanfro, como óleo, graxa ou removedores
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Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Procedimentos de pré-aquecimento
- modo de aquecimento:
localizado (+/- 200 a 300 mm ao redor do chanfro) ou generalizado (em toda a peça) - norma de referencia: DIN 32 524
- fontes de calor e meios de aquecimento:
- calor aplicado homogeneamente lado oposto da junta
- maçarico ou queimador (“chuveiro”) chama neutra (O2 + acetileno) ou atmosférico (GLP)
- manta resistiva
- indução
- forno
- proteção da peça ou local da junta:
- material isolante térmico manta de fibra cerâmica (“kevlar”)
- imersão em material refratário (areia ou cal)
- anteparo contra correntede ar  resfriamento lento durante a soldagem
- controle da temperatura na junta:
- pastilha ou lápis térmico de fusão
- fita termométrica
- pirômetro de contato
- termopar  carta ou registro gráfico das temperaturas durante a soldagem
- segurança e conforto: proteção ao soldador contra o calor irradiado da junta e da fonte térmica
- posto de soldagem: proteção contra corrente de ar e umidade
40
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Procedimentos de pré-aquecimento
41
Tecnologia da soldagem
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Procedimentos de pré-aquecimento
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Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Procedimentos de pré-aquecimento
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Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Procedimentos de pré-aquecimento
44
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Procedimentos de pré-aquecimento
45
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Procedimentos de pré-aquecimento
46
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Procedimentos de pré-aquecimento
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Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Pré-aquecimento  maçarico chuveiro a chama
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Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Pré-aquecimento  maçarico chuveiro a chama
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Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Pré-aquecimento  queimador a chama
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Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Pré-aquecimento  queimador a chama
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Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Pré-aquecimento  queimador a chama
52
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Pré-aquecimento  indução
53
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Pré-aquecimento  resistivo: mantas resistivas
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Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Pré-aquecimento a chama insuficiente  proteção inadequada
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Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Préaquecimento  câmara portátil a chama Proteção local da junta contra corrente de ar
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Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Préaquecimento  câmara de aquecimento Proteção da peça inteira
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Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Préaquecimento  proteção local Proteção da peça inteira
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Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Pré-aquecimento  controle da temperatura
lápis térmico de fusão e termômetro digital ou de contato
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Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Soldabilidade operacional e procedimentos de soldagem
- pós-aquecimento:
manutenção da temperatura da junta imediatamente após o término da soldagem
 mobilidade atômica de gases presentes  difusão do H2 para fora da junta
 evitar a fragilização e/ou trincamento da junta soldada
- tratamento térmico pós-soldagem:
submeter a junta ou peça soldada a tratamentos térmicos
- recozimento sub-crítico
 alívio ou redução de tensões residuais
- recozimento pleno ou normalização
 restaurar a microestrutura e tamanho de grão originais do metal base
60
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Soldabilidade operacional e procedimentos de soldagem
tratamento térmico pós-soldagem  carta gráfica
61
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Soldabilidade operacional e procedimentos de soldagem
- eletrodos ou metais de adição: com as mesmas propriedades ou características do metal de base
Norma AWS - American Welding Society (EUA)
A 5.1 e A 5.5 - eletrodo revestido de aço carbono e baixa liga - soldagem Eletrodo Revestido;
A 5.2 - vareta de ferro e aço carbono - soldagem Oxicombustível;
A 5.17 - arame sólido e tubular contínuo de aço carbono - soldagem Arco Submerso
A 5.18 - fio sólido ou tubular contínuo e vareta de aço carbono soldagem TIG, MIG/MAG e Plasma
A 5.20 - arme tubular contínuo de aço carbono - soldagem Arame Tubular
A 5.23 - arame sólido e tubular contínuo - soldagem Arco Submerso
A 5.25 - arame sólido contínuo de aço carbono e baixa liga - soldagem Eletroescória
A 5.26 - arame sólido contínuo de aço carbono e baixa liga - soldagem Eletrogás
A 5.28 - fio sólido contínuo e vareta aço baixa liga - soldagem TIG, MIG/MAG e Plasma
A 5.29 - arame tubular contínuo aço baixa liga - soldagem Arame Tubular
A 5.30 - inserto consumível
62
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Microestruras na ZTA de um aço carbono
63
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Soldabilidade operacional e procedimentos de soldagem
- controle da temperatura de interpasse: manter a temperatura máxima entrepasses que a solda e a junta atinge após
deposição de cada cordão de solda, no intervalo entre Tpré e Tinterpasse
→ controle do intervalo de temperatura que a junta fica exposta durante toda a soldagem
 assegurar maior homogeneidade da microestrutura da solda e granulação menos grosseira na ZTA
64
ferrita
bainita
perlita
faixa de 
temperatura
faixa de velocidade de resfriamento

maior homogeneidade de microestrutura
tempo (s)
temperatura (ºC)
ciclo térmico
martensita
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Microestruturas típicas de uma aço ao carbono na ZTA de uma junta soldada por fusão
ciclo térmico: resfriamento lento
detalhe em corte
metal base região sub-crítica refino de grão crescimento de grão
ZTA
região intercrítica
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Problemas:
Trincamento a quente: teor de enxofre > 0,035% Trincamento a frio: presença de H2
66
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Problemas:
Trincamento a frio: presença de H2
67
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Problemas:
Trincamento a quente: liquação no contorno de grão
68
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Problemas:
Trincamento a quente: liquação no contorno de grão
69
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Problemas:
Trincamento de reaquecimento
70
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Problemas:
Trincamento a frio
71
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Problemas: junta susceptível a trincamento por decoesão ou destacamento lamelar
72
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Problemas:
Trincamento por decoesão lamelar
73
tensões de 
contração
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Problemas:
Trincamento por decoesãolamelar
74
SOLDAGEM POR PRESSÃO
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
75
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado recozido
Soldagem por pressão  fç (grau de encruamento na junção)

o material na região da junção apresentará resistência mecânica
conforme deformação plástica durante a soldagem
 deformação plástica a frio  encruamento

aumento da resistência mecânica
 deformação plástica a quente  recristalização

manutenção da resistência mecânica,
se além da recristalização ocorrer crescimento de grão

diminuição da resistência mecânica original
76
Aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado normalizado
Características originais
composição química
aços hipoeutetóides : C < 0,8%
 microestrutura ferrítica e perlítica
grão refinado normalização

resistência mecânica e tenacidade
77
austenita
hipo hipereutetoide
austenita 
+ ferrita
cementita 
+ perlita
perlita
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado normalizado
Soldabilidade metalúrgica e mecânica
Soldagem por fusão

função do grau de temperabilidade do aço + tamanho de grão na ZTA
• Ceq  temperabilidade soldabilidade metalúrgica
%Ceq baixo  temperabilidade baixa: microconstituintes dúcteis na ZTA  boa soldabilidade
%Ceq alto  temperabilidade alta: microconstituintes de alta dureza e baixa ductilidade
 baixa capacidade de absorver tensões  soldabilidade baixa
• tamanho de grão  resistência e tenacidade  soldabilidade mecânica
ciclo térmico agressivo: energia alta

tempo acima da temperatura de crescimento de grão

granulação grosseira
resistência e tenacidade baixas  baixa soldabilidade
78
Soldabilidade aços ao C e aços ao C baixa liga no estado recozido ou normalizado
Soldagem por pressão  fç (grau de encruamento na junção)

o material na região da junção apresentará resistência mecânica
conforme deformação plástica durante a soldagem
 deformação plástica a frio  encruamento

aumento da resistência mecânica
 deformação plástica a quente  recristalização

manutenção da resistência mecânica
se além da recristalização ocorrer crescimento de grão

diminuição da resistência mecânica original
79
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado normalizado
Soldabilidade operacional e procedimentos de soldagem
Soldagem por Fusão ou Pressão  similar aos aços recozidos
equivalente aos aços ao carbono/baixa liga recozidos

• evitar microconstituintes de alta dureza/baixa tenacidade e crescimento de grão excessivo
• soldar na condição recozida e normalizar toda a peça posteriormente ou
• soldar normalizado e normalizar novamente após soldagem
80
Tecnologia da soldagem
Aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado temperado e revenido
Características originais

composição química
microestrutura martensítica e/ou bainítica de
tratamento de beneficiamento

resistência mecânica e dureza definida pela
temperatura de revenimento
81
Tecnologia da soldagem
Aços ao carbono liga no estado temperado e revenido
Diagrama TTT
82
 
bainita
martensita
CP/Usiminas
Tecnologia da soldagem
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado temperado e revenido
Soldabilidade metalúrgica e mecânica
Soldagem por fusão: possibilidade de manter a microestrutura constituída de martensita ou bainita
microestrutura martensítica/bainítica ciclo térmico de soldagem
velocidade de resfriamento (Vr)

- Vr lenta: microestrutura com resistência / dureza mais baixa na ZTA  perda das propriedades mecânicas
- Vr alta: microestrutura com resistência / dureza alta na ZTA  manutenção das propriedades mecânicas,
porém com tensões residuais relativamente mais altas
Soldagem por pressão: possibilidade de deformação plástica ao serem soldados
83
Tecnologia da soldagem
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado temperado e revenido
Soldabilidade operacional e procedimentos de soldagem
- todos os processos por fusão e a maioria dos processos por pressão/fusão
- baixa energia de soldagem: ciclo térmico menos agressivo  alta velocidade de resfriamento da junta
 manter a presença de martensita
- usar pré-aquecimento: temperaturas relativamente baixas para favorecer o aparecimento de martensita
“revenida” de dureza e tensões relativamente baixas
- Opção: soldar na condição recozida e depois fazer o tratamento de têmpera e revenido
- usar eletrodo ou metal de adição que depositam as mesmas propriedades e características 
do metal de base: especificações e classes da norma AWS para aço carbono e baixa liga 
84
Tecnologia da soldagem
Aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado encruado
Características originais
deformação plástica a frio  processos de conformação mecânica  resistência mecânica
microestrutura e granulação ferrítica/perlítica encruada
aços hipoeutetóides (C < 0,8%)
85
Tecnologia da soldagem
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado encruado
Soldabilidade metalúrgica/mecânica
Soldagem por fusão

fç (grau de recristalização do aço e tamanho de grão ZTA)
ciclo térmico  temperatura alta e tempo de permanência longo

recristalização + crescimento de grão excessivo

microestrutura de baixa dureza na ZTA
 perda das propriedades mecânicas  baixa soldabilidade
Soldagem por pressão
possibilidade de deformação plástica ao serem soldados
86
Tecnologia da soldagem
Soldabilidade dos aços ao carbono e aços ao carbono liga no estado encruado
Soldabilidade operacional e procedimentos de soldagem
- todos os processos por fusão
- processos por pressão/fusão e por pressão: limitado
- energia de soldagem menor possível: ciclo térmico menos agressivo para induzir um tamanho de grão 
mais refinado na ZTA
- restituir a resistência mecânica: encruamento da junta pós-soldagem (nem sempre possível
operacionalmente) ou soldar na condição recozida e encruar o material e a junta posteriormente
- usar eletrodo ou metal de adição que depositam as mesmas propriedades e características 
do metal de base: conforme especificações e classes AWS
87
laminação de encruamento
pós tratamento mecânicosoldagemgrãos 
encruados
grãos 
recristalizados
grãos 
encruados?
Tecnologia da soldagem
Aços patináveis resistentes à corrosão atmosférica ou aços aclimáveis
(“wethering steels”)
Características originais
aços ao carbono resistentes a ciclos alternados de umidificação, chuva, orvalho e secagem ao tempo
sem revestimento ou pintura, sem se corroer

resistência mecânica
composição química contendo Cr, Cu, Si, P ou S em teores apropriados e baixos

resistência estrutural
resistência à corrosão atmosférica
formação superficial de uma camada compacta de óxidos  “pátina”

aderente e pouco solúvel em água com característica protetora
 retarda a corrosão do metal
88
Tecnologia da soldagem
Aços patináveis resistentes à corrosão atmosférica ou aços aclimáveis
(“wethering steels”)
USI SAC 50, 300, 350 - CSN Cor-420, 500 - ASTM A588 - V&M VM350Cor
 o óxido superficial difere da oxidação comum (“ferrugem”), pois impede que os elementos causadores da 
corrosão atmosférica atinjam o aço  boa durabilidade
 a pátina estabilizada apresenta, em serviço, variações de tonalidade em função da
agressividade do ambiente: rural, marinho, industrial, urbano ou misto

o aço está “enferrujado” com coloração variada,
mas está protegido quando exposto à atmosfera
Aplicações típicas
pontes, viadutos passarelas, estrutura metálica para prédios, vagões, navios, equipamentos e
tubos para mineração, silos, para fins estéticos na arquitetura de edifícios ou fachada,peças/componentes expostas à ação do intemperismo
89
Tecnologia da soldagem
Soldabilidade dos aços patináveis resistentes à corrosão atmosférica ou aços aclimáveis
(“wethering steels”)
Soldabilidade e procedimentos de soldagem
- equivalente aos aços normalizados
- metal depositado, em multipasse: atender à resistência mecânica/estrutural de projeto
- solda com composição química similar ao material: somente nas 2 últimas camadas que ficarão em contato com
o meio conferir à solda resistência à corrosão atmosférica
 consumíveis das normas AWS A 5.1 e A 5.5 - eletrodo revestido de aço carbono e baixa liga - soldagem Eletrodo Revestido
A 5.28 - fio sólido contínuo e vareta aço baixa liga - soldagem TIG, MIG/MAG e Plasma
A 5.29 - arame tubular contínuo aço baixa liga - soldagem Arame Tubular
A 5.17 - eletrodos e fluxos de aço carbono - soldagem Arco Submerso
- na soldagem monopasse  usar eletrodo ou consumível convencional que atenda somente à resistência
mecânica a diluição garante a composição química necessária à formação da pátina na solda
- soldável pelos processos por fusão a arco Eletrodo Revestido, MIG/MAG, Arame Tubular ou Arco Submerso e
processos por resistência e por pressão
90
Tecnologia da soldagem
Soldabilidade dos aços resistentes à abrasão
Características originais
aços de alta dureza  tratamento térmico e composição química

resistência mecânica e ao desgaste
especificados pela microestrutura e dureza
Aplicação: peças ou componentes de mineração ou de movimentação de terra

material estrutural (resistência de projeto) e resistente ao desgaste
Soldabilidade e procedimentos de soldagem
- metal depositado: atender à resistência mecânica/estrutural de projeto
a dureza nos passes de acabamento é conseguida através de solda
com dureza similar ao material
 normas AWS A5.13 ou DIN 8555. Soldável pelos processos por fusão Eletrodo Revestido, MIG/MAG
ou Arame Tubular, com energia relativamente baixa e pré-aquecimento (grandes espessuras)
91
Tecnologia da soldagem
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ferramenta (“tool steels”)
Características originais
ligas Fe com baixo ou alto teor de C (até 1,5%) + elementos de liga Cr, V, W
para formar carbonetos (Cr23C6, V4C3, WC) dispersos na matriz do aço
temperados e revenidos

alta dureza e resistência + baixa dutilidade / tenacidade
resistência ao desgaste e abrasão a frio ou a quente
Mo  retêm dureza em alta temperatura até ~600ºC  suportar um fio de corte afilado

ferramentas de corte, matrizes para modelagem ou conformação de materiais,
facas, lâminas de corte e de serra, molas e arames de alta resistência
Especificação: normas AISI - SAE - ASTM - EN - ISO
Classificação: M (aços rápidos a base de molibdênio - W (aços temperáveis em água),
S (aços resistentes ao choque) - O (trabalho a frio temperável em óleo),
A (aços para trabalho a frio temperável ao ar) - D (aços para trabalho a frio alto C e Cr),
H (aços para trabalho a quente) - P (aços para moldes)
92
Tecnologia da soldagem
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ferramenta (“tool steels”)
93
Tecnologia da soldagem
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ferramenta (“tool steels”)
Soldabilidade e procedimentos de soldagem
 processos por fusão: com ou sem metal de adição (autógeno)
 processos por pressão ou pressão/fusão: limitado

- eletrodos ou metais de adição: para fabricação de peças novas ou
para recuperação de peças usadas
→ composição química não necessariamente igual ao metal base
normas AWS A5.13, EN 14700 e DIN 8555
 microestrutura, dureza a frio e a quente e a tenacidade
- oxidação superficial e alterações dimensionais: procedimentos e técnicas com alta temperatura
- diluição: considerar este conceito na soldagem de enchimento e após acabamento superficial da ferramenta
94
Tecnologia da soldagem
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços ferramenta (“tool steels”)
Soldabilidade e procedimentos de soldagem
ciclo térmico  altera o tratamento térmico de fornecimento do material

propriedades originais são mais ou menos alteradas = fç(procedimento de soldagem)
- soldagem na condição recozida: recozer a peça + pré-aquecer a 600ºC + soldagem + resfriamento lento + acabamento
ou usinagem + tratamento térmico da ferramenta soldada ou recuperada
- soldagem na condição temperada/revenida → técnica da soldagem por etapas:
pré-aquecer de 800 a 1000ºC + resfriamento até 450ºC + soldagem a temperatura mínima de 450º + resfriamento rápido/brusco
em ar/óleo + revenido  procedimento não resultará numa solda com microestrutura e dureza originais do metal base →
apropriado em situações de emergência até a fabricação de nova ferramenta
- soldagem na condição temperada/revenida → técnica da soldagem simplificada:
pré-aquecer de 200 a 500ºC + soldagem + resfriamento  procedimento não resultará num metal depositado com
microestrutura e dureza originais do metal base → apropriado em situações de emergência até a fabricação da nova ferramenta
- opção: fabricar o corpo da ferramenta nova em aço C ou C baixa liga e usar metal de solda apropriado somente nas regiões
onde são necessárias as propriedades e características de trabalho da ferramenta
95
Tecnologia da soldagem
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços austeníticos ao manganês (aços “Hadfield”)
Características originais
ligas Fe com elevado teor de C: 1 a 1,5% + manganês: 12 a 13%

dureza de 180 a 200 HB  apresenta encruamento sob impacto

dureza aumenta progressivamente durante o serviço até 400-500 HB
resistência ao desgaste por impacto e abrasão aumenta
sob os esforços em serviço

sob deformação a frio da austenita instável  transformação em martensita
Especificação: normas ASTM 128
Aplicação: mandíbulas e cone de britador de minério ou pedra, dentes de carregadeiras e escavadeiras, 
martelos de moinhos, sapatas de freio
96
Tecnologia da soldagem
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços austeníticos ao manganês (aços “Hadfield”)
Aplicações
97
Tecnologia da soldagem
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços austeníticos ao manganês (aços “Hadfield”)
fase frágil de dureza 
alta: resultante de 
resfriamento lento
98
Tecnologia da soldagem
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços austeníticos ao manganês (aços “Hadfield”)
Soldabilidade metalúrgica e mecânica
fragilização: velocidade de resfriamento baixa  formação da fase dura β-Mn
 ocorrência de trincas na ZTA e na solda
Soldabilidade operacional e procedimentos de soldagem
- remover camada encruada ou soldas de reparo em peças usadas 
- baixa energia de soldagem
- temperatura de preaquecimento e interpasse baixas: < 80 a 100ºC
- processos: Eletrodo Revestido, MIG/MAG ou Arame Tubular, com eletrodos que depositam composição química equivalente
- dureza de ~ 45 HRc  após impacto de trabalho  o material vai se endurecendo à medida que sofre deformação a 
frio, em serviço
- reparos de manutenção de componentes: remover a parte endurecida pelo trabalho e aplicar almofada com solda 
inoxidável austenítica AWS A.5.4 tipo E 307, com posterior soldagem de enchimento com eletrodo que deposita aço de 
composição química similar ao metal de base com 12/13% de manganês
 a solda austenítica funciona como camada amortecedora de impacto e bloqueadora de propagação de trincas
para o interior da peça
99
Tecnologia da soldagem
Aços ao carbono e aços ao carbono liga
Soldabilidade dos aços austeníticos ao manganês (aços “Hadfield”)
microestrutura austenítica  camada amortecedora de impacto e
bloqueadora de propagação de trincas para o interior da peça
solda ZTA
100