Análise mecânica e metalográfica de um aço SAE1040 soldado pelo processo MAG

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FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA 
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 
 
 
 
JEFERSON DELGADO DA PAIXÃO 
EVERTON PEREIRA BRANDÃO 
 
 
 
 
 
ANÁLISE MECÂNICA E METALOGRÁFICA DO AÇO SAE1040 
SOLDADO PELO PROCESSO MAG 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VOLTA REDONDA 
2014 
 
 
FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA 
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 
 
 
 
ANÁLISE MECÂNICA E METALOGRÁFICA DO AÇO SAE1040 
SOLDADO PELO PROCESSO MAG 
 
 
 
 
Monografia apresentada ao curso de 
Engenharia Mecânica do UniFOA como 
requisito a obtenção do título de 
bacharel em Engenharia Mecânica 
 
Alunos: 
Jeferson Delgado da Paixão 
Everton Pereira Brandão 
 
Orientador: 
Prof. DSc. Carlos Roberto Xavier 
 
 
 
VOLTA REDONDA 
2014 
 
 
FOLHA DE APROVAÇÃO 
 
 
Aluno: Jeferson Delgado da Paixão 
Aluno: Everton Pereira Brandão 
 
 
Título: Análise mecânica e metalográfica do aço SAE1040 soldado pelo processo 
MAG 
 
 
Orientador: 
Prof. DSc Carlos Roberto Xavier 
 
Banca Examinadora: 
 
 
 
 
 
Prof. MSc Alexandre Fernandes Habibe 
 
 
 
Prof. DSc Alexandre Alvarenga Palmeira 
 
 
 
Prof. MSc Alexandre Roberto Soares 
 
 
 
DEDICATÓRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Deus, q�� s� mostrou criador, q�� foi 
criativo. S�� fôlego d� vida �m m�m m� 
f�� sustento � m� d�� coragem para 
questionar realidades � propor sempre 
�m novo mundo d� possibilidades. 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Agradeço � Deus pois s�m ele �� nã� 
teria forças p�r� essa longa 
jornada, agradeço � meus professores 
� ��s meus colegas q�� m� ajudaram 
n� conclusão da graduação. 
 
 
RESUMO 
 
 Durante o processo de soldagem, surgem tensões residuais na peça 
soldada devido ao fenômeno de dilatação térmica, causada pelo calor gerado 
durante o processo de soldagem, isso causa expansão ou dilatação da peça. 
 
 Com o intuito de prevenir nucleação de trincas na zona de fusão e na ZTA, 
o material foi aquecido a uma temperatura de aproximadamente 397ºC, evitando 
uma temperatura elevada para não alterar as propriedades do material. Com isso 
reduziu a formação de martensita, diminuindo as tensões e distorções residuais e 
assim, reduzindo sua tendência a fissuração. 
 
 Para efeito de comparação, também foi realizado o processo de soldagem 
em peças que não foram pré-aquecidas. Onde a aplicação de calor devido o 
processo de soldagem produz uma alteração estrutural, efeitos térmicos e 
mecânicos no metal a ser soldado. Esse efeito inclui a expansão e contração dos 
grãos. Gerando trincas no metal de base e no metal de solda, mudanças nas 
propriedades do metal de base, tais como; Resistência, ductilidade e tenacidade. 
 
 Os dois materiais foram analisados após o processo de soldagem, através 
de ensaios mecânicos destrutivos (tração e dobramento) e também 
metalograficos. 
 
PALAVRAS CHAVE: Martensita, ductilidade, metalográficos. 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
 During the welding process, there are residual stresses in the welded part 
due to thermal expansion phenomenon caused by heat generated during the 
welding process, this causes expansion or dilation of the piece. 
 
 In order to prevent nucleation of cracks in the fusion zone and the ZTA, the 
material was heated to a temperature of about 397ºC, avoiding an elevated 
temperature to do not change the properties of the material. With this reduced the 
formation of martensite, reducing tensions and residual distortions and them 
reducing their tendency to cracking. 
 
 For comparison, we also carried out the welding process parts that were not 
pre-heated. Where the application of heat because the welding process produces 
a structural change, thermal and mechanical effects on the metal being welded. 
This effect includes the expansion and contraction of the grains. Generating 
cracks in the base metal and weld metal, changes in the base metal properties 
such as; Strength, ductility and toughness. 
 
 The two materials were analyzed after the welding process, through 
destructive mechanical tests (tensile and bending) and also metallographic 
 
KEYWORDS: Martensite, ductility, metallographic. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 – INTRODUÇÃO ........................................................................................... 15 
2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................... 16 
2.1 - Definição de Soldagem .................................................................. 16 
2.2 – Terminologia da Soldagem ........................................................... 17 
2.3 – Junta Soldada ............................................................................... 18 
2.4 – Processos de Soldagem ............................................................... 22 
2.5 – Arco Elétrico ................................................................................. 22 
2.5.1 – Características Elétricas do Arco .................................... 23 
2.5.2 – Características Térmicas do Arco ................................... 24 
2.5.3 – Características Magnéticas do Arco ................................ 25 
2.5.4 – Corrente Contínua e Corrente Alternada ......................... 26 
2.6 – Processo por Arco Elétrico MIG/MAG (GMAW) ........................... 28 
2.6.1 – Princípio do Processo ..................................................... 28 
2.6.2 – Gases Inertes e Ativos .................................................... 32 
2.6.3 – Metais de Adição ............................................................. 33 
2.6.4 – Generalidades ................................................................. 34 
2.6.5 – Equipamentos ................................................................. 35 
2.6.6 – Descontinuidades mais Frequentes no Processo MIG/MAG 
 .................................................................................................... 35 
2.7 – Metalurgia da Soldagem ............................................................... 39 
2.7.1 – Metais e Ligas Metálicas ................................................. 40 
2.7.2 – Classificação dos Aços ................................................... 41 
 
 
2.7.3 – Aços Carbono .................................................................. 42 
2.7.4 – Aços de Baixa Liga .......................................................... 42 
2.7.5 – Aços de Média Liga ......................................................... 42 
2.7.6 – Aços de Alta Liga ............................................................ 42 
2.7.7 – Tratamentos Térmicos .................................................... 43 
2.7.8 – Pré-aquecimento ............................................................. 43 
2.7.9 – Pós-aquecimento ............................................................ 44 
2.7.10 – Alívio de Tensões .......................................................... 45 
2.7.11 – Recozimento ................................................................. 46 
2.7.12 – Normalização ................................................................ 46 
2.7.13 – Têmpera ........................................................................ 47 
2.7.14 – Revenimento .................................................................47 
2.8 – Diagrama de Equilíbrio Fe-C ........................................................ 47 
2.8.1 – Estruturas do Diagrama .................................................. 48 
2.9 – Ensaios Destrutivos e Não-Destrutivos ......................................... 48 
2.9.1 – Ensaio de Tração ............................................................ 52 
2.9.2 – Ensaio de Dobramento .................................................... 53 
2.9.3 – Ensaio de Líquido Penetrante ......................................... 54 
2.9.4 – Ultrassom ........................................................................ 55 
2.10 – Propriedades do Metal de Solda ................................................. 56 
2.10.1 – Poça de Fusão e Diluição ............................................. 56 
2.10.2 – Aporte Térmico .............................................................. 58 
2.10.3 – Ciclo Térmico de Soldagem .......................................... 59 
2.10.4 – Repartição Térmica ....................................................... 60 
 
 
2.11 – Zona Termicamente Afetada (ZTA) ............................................ 61 
3 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL.......................................................... 63 
3.1 – Materiais Utilizado......................................................................... 63 
3.2 – Equipamentos ............................................................................... 63 
3.3 – Metodologia Experimental ............................................................ 66 
3.4 – Avaliação Microestrutural .............................................................. 69 
3.4.1 – Preparação das Amostras ............................................... 69 
3.4.2 – Ataque Químico ............................................................... 70 
3.4.3 – Metalografia..................................................................... 70 
3.5 – Ensaios Mecânicos ....................................................................... 70 
3.5.1 – Ensaio de Tração ............................................................ 70 
3.5.2 – Ensaio de Dobramento .................................................... 71 
4 – RESULTADO ............................................................................................. 72 
4.1 Imagem Macro ................................................................................. 72 
4.2 – Micrografia .................................................................................... 72 
4.3 – Ensaio de Dobramento ................................................................. 77 
4.4 – Ensaio de Tração .......................................................................... 77 
4.5 – Ensaio de Dureza ......................................................................... 80 
5 – CONCLUSÕES .......................................................................................... 81 
6 – REFERÊNCIAS .......................................................................................... 83 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 (Oliveira, 1993) – Evolução dos processos de soldagem ................... 16 
Figura 2 (Modenesi, 2011, p. 31) – Chanfros usados com diferentes tipos de 
juntas ................................................................................................................ 18 
Figura 3 (Modenesi, 2011, p. 19) – Evolução dos processos de soldagem ..... 18 
Figura 4 (Modenesi, 2011, p. 19) – Formação teórica de uma solda por 
aproximação de duas peças............................................................................. 19 
Figura 5 (Modenesi, 2011, p. 20) – Soldagem por deformação ....................... 20 
Figura 6 (Modenesi, 2011, p. 21) – Soldagem por fusão ................................. 20 
Figura 7 (AGA – The Linde Group) – Classificação dos processos de 
soldagem a partir do método utilizado .............................................................. 21 
Figura 8 – Arco elétrico de soldagem do processo TIG ................................... 23 
Figura 9 – Regiões de um arco de soldagem ................................................... 24 
Figura 10 (Modenesi, 2011, p. 57) – Perfil térmico de um arco elétrico de 
soldagem .......................................................................................................... 25 
Figura 11 – Forças de Lorentz ......................................................................... 26 
Figura 12 – Principio de funcionamento do MIG/MAG ..................................... 29 
Figura 13 (Dutra Máquinas)– Representação de transferência globular ......... 30 
Figura 14 (Dutra Máquinas) – Representação de uma transferência spray ..... 30 
Figura 15 (Dutra Máquinas) – Representação de uma transferência curto 
circuito .............................................................................................................. 31 
Figura 16 – Representação de uma transferência arco pulsante ..................... 31 
Figura 17 (Modenesi, 2011, p. 251) – Gases de mistura usados no processo 
MIG/MAG ......................................................................................................... 33 
Figura 18 – Rolo de arame (metal de adição) do processo MIG/MAG ............. 34 
Figura 19 – Equipamento de soldagem MIG/MAG ........................................... 35 
Figura 20 – Diagrama Fe-C .............................................................................. 49 
Figura 21 – Estrutura Ferrita ............................................................................ 50 
Figura 22 – Estrutura Cementita ...................................................................... 50 
Figura 23 – Estrutura Perlita ............................................................................. 51 
Figura 24 – Estrutura Austenita ........................................................................ 51 
Figura 25 – Estrutura Martensita ...................................................................... 52 
Figura 26 – Estrutura Bainita ............................................................................ 52 
 
 
Figura 27 – Ensaio de tração ........................................................................... 54 
Figura 28 – Ensaio de dobramento .................................................................. 55 
Figura 29 – Ensaio de líquido penetrante ......................................................... 56 
Figura 30 – Equipamento de ultrassom ............................................................ 57 
Figura 31 – Estimativa de diluição a partir da geometria da solda ................... 59 
Figura 32 – Ciclos térmicos de soldagem em diversos pontos da junta 
soldada ............................................................................................................. 61 
Figura 33 – Repartição térmica ........................................................................ 61 
Figura 34 – Regiões soldadas .......................................................................... 62 
Figura 35 – Croqui das chapas soldadas ......................................................... 64 
Figura 36 – Máquina PulsArc 6200 .................................................................. 65 
Figura 37 – Pirômetro FLUKE 62 MAX ............................................................ 65 
Figura 38 – Croquis dos corpos de prova de tração e dobramento ................. 66 
Figura 39 – Politriz lixadeira Arotec Aropol 2V ................................................. 66 
Figura 40 – Microscópio metalografico OPTON ............................................... 66 
Figura 41 – Máquina de tração EMIC linha DL................................................. 67 
Figura 42 – Corpos de prova para ensaio de tração ........................................ 68 
Figura 43 – Corposde prova para ensaio de dobramento ............................... 68 
Figura 44 – Visão macro do corpo de prova com aquecimento ....................... 73 
Figura 45 – Visão macro do corpote de prova sem aquecimento .................... 73 
Figura 46 – Metal de base chapa 2 – aumento de 400x .................................. 74 
Figura 47 – Metal de base chapa 1 – aumento de 400x .................................. 74 
Figura 48 – Metal de adição chapa 2 – aumento de 400x ................................ 75 
Figura 49 – Metal de adição chapa 1 – aumento de 400x ................................ 75 
Figura 50 – Metal de base e ZTA chapa 2 – aumento de 400x ........................ 76 
Figura 51 – Metal de base e ZTA chapa 1 – aumento de 400x ........................ 76 
Figura 52 – ZTA e metal de adição chapa 1 – aumento de 400x ..................... 77 
Figura 53 – Metal de base e ZTA chapa 1 – aumento de 100x ........................ 77 
Figura 54 – Corpos de prova 1, 2, 3 e 4 de dobramento ................................. 78 
Figura 55 – Corpos de prova de tração ............................................................ 79 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Resultados CCPI e CCPD .............................................................. 34 
Tabela 2 – Tempo e temperatura de alívio de tensões .................................... 46 
Tabela 3 – Aporte térmico e aplicações para os principais processos de 
soldagem .......................................................................................................... 59 
Tabela 4 – Parâmetros de soldagem utilizados ................................................ 68 
Tabela 5 – Cálculo de aporte térmico ............................................................... 69 
Tabela 6 – Resultados do ensaio de tração ..................................................... 78 
Tabela 7 – Resultados do ensaio de dureza .................................................... 80 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FORMULAS 
 
Formula 1 – Características térmicas do aço .......................................... 24 
Formula 2 – % de diluição da poça de fusão............................................ 57 
Formula 3 – Aporte térmico ...................................................................... 58 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABREVIATURAS E SIMBOLOS 
 
O2 Oxigênio 
CO2 Dióxido de carbono 
ºC Grau Celsius 
HB Unidade de dureza Brinnel 
Kg Quilograma 
mm Milímetro 
J Joule 
A Ampere 
ZTA Zona termicamente afetada 
CNC Comando numérico computadorizado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
1 – INTRODUÇÃO 
 
 Podemos dividir o método de união dos metais em duas importantes 
categorias, união baseada na ação de forças microscópicas e também baseadas 
na ação de forças macroscópicas, ou seja, intermoleculares e interatômicas. No 
primeiro caso citado, a junção é dada pela aproximação das moléculas ou dos 
átomos de duas peças a serem unidas, ou também destes e de um material de 
adição adicionado a junta, até distâncias pequenas o bastante para formarem 
ligações químicas. No segundo caso, podemos citar como exemplo a 
parafusagem e a rebitagem, a resistência dessa mesma junta vai ser dada pela 
resistência ao cisalhamento que este parafuso ou rebite possui mais as forças de 
atrito entre as superfícies. 
 
 Destes processos, podemos caracterizar a soldagem como sendo o mais 
importante utilizado industrialmente. Este método tem uma aplicação importante 
que vai desde microeletrônica até fabricação de navios e estruturas de milhares 
de toneladas. É utilizada na fabricação de simples estruturas e também em 
componentes de alto grau de importância, podemos citar portões e indústria 
química respectivamente, além também de auxiliar na criação de peças de 
artesanato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
 
2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
 2.1 – Definição de Soldagem 
 
 Atualmente existe uma grande gama de processos utilizados na fabricação 
e recuperação de peças ao qual é denominado como “SOLDAGEM”. Este 
processo é considerado como um procedimento de união, porém, atualmente 
existem variações que são usados para a deposição de material sobre uma 
superfície, visando à recuperação de peças desgastadas ou para realizar algum 
revestimento especial. Existem também os processos relacionados ao corte de 
peças metálicas, estes se assemelham em alguns aspectos com a operação de 
soldagem. [1] 
 
 Podemos definir soldagem como um processo de união entre dois 
materiais, onde o aquecimento até determinada temperatura é o fator responsável 
por esta união, podendo existir ou não a aplicação de pressão e/ou material de 
adição. [1] 
 
 
Figura 1 – Evolução dos processos de soldagem (Oliveira, 1993) 
17 
 
 Os processos de soldagem tem como principal finalidade fabricar produtos 
que possuem ou não estrutura metálica como, aviões, navios, oleodutos, prédios, 
gasodutos, veículos espaciais, reatores nucleares, trocadores de calor, utilidade 
doméstica, componentes eletrônicos, dentre diversas outras aplicações. 
 
 Uma junta soldada deve possuir algumas características, são estas: 
• Produzir uma certa quantidade de energia que seja capaz de unir dois materiais, 
sejam estes similares ou não; 
• Retirar as contaminações das superfícies a serem unidas; 
• Evitar que o ar da atmosfera contamine o região soldada; 
• Propiciar o controle de transformação de fase, para que a solda consiga alcançar 
propriedades, sejam elas físicas, químicas ou mecânicas. [2] [1] 
 
2.2 – Terminologia da Soldagem 
 
 Podemos chamar de junta a região na qual peças serão unidas por 
soldagem. O posicionamento das peças para união determina qual o tipo de junta 
utilizada. Todavia, na maior parte das vezes, a facilidade de mover as peças, as 
dimensões e as necessidades do projeto exigem que ocorra uma preparação das 
peças antes da soldagem, na forma de cortes ou de uma conformação especial 
da junta. Esses sulcos ou aberturas realizados na superfície das peças a serem 
unidas determinam o espaço de contenção da solda e são chamadas de chanfros. 
[2] 
 
 O processo de soldagem utilizado é o principal fator para se escolher qual 
o tipo de chanfro utilizado, porém outros fatores como espessura das peças, suas 
dimensões, facilidade de acesso à região da junta, tipo de junta são outros fatores 
que ajudam a determinar qual tipo de chanfro utilizado. 
18 
 
 
 
 
 2.3 – Junta Soldada 
 
 De uma forma simples, uma peça metálica é formada por um grande 
número de átomos dispostos em um arranjo espacial característico, denominado 
estrutura cristalina. Os átomos que são localizados no interior desta estrutura são 
cercados por um determinado número de vizinho mais próximos, estes são 
posicionados a uma distância r0, como podemos ver na figura 3. [1] 
 
 
 Quando nesta situação, cada átomo está em sua condição de energia 
mínima, sendo assim, não tende a se ligar com nenhum átomo extra. Enquanto 
Figura 3 – Evolução dos processos de soldagem (Modenesi, 2011, p. 19) 
Figura 2 – Chanfros usados com os diferentes tipos de juntas 
(Modenesi, 2011, p. 31) 
19 
 
isso, na superfície do sólido esta situação não se mantem, pois os átomos estão 
ligados a menos vizinhos, sendo assim, possuindo um número mais elevado de 
energia do que os átomos que existem em seu interior. Esta energia pode ser 
reduzida quando os átomos superficiais se ligam a outros. Sendo assim, quando 
duas peças metálicas se aproximam a uma distância suficientemente pequenapara a formação de uma ligação permanente, uma solda entra as peças será 
formada. Podemos obter este efeito se colocarmos, por exemplo, dois blocos de 
gelo em contato íntimo. 
 
 Porém, sabemos que este tipo de ligação não ocorre com metais, salvo 
condições muito específicas. A explicação para isso está na existência de alguns 
obstáculos que impossibilitam essa aproximação efetiva dessas superfícies até 
uma distância de ordem r0. Podemos explicar estes obstáculos de duas formas: 
• As superfícies metálicas, inclusive aquelas com menor coeficiente de 
acabamento superficial, apresentam uma grande rugosidade em escala 
microscópica e sub-microscópica. Mesmo possuindo ótimo acabamento 
essas superfícies apresentam irregularidades da ordem de 50nm de altura, 
cerca de 200 camadas atômicas. Estas irregularidades impedem uma 
aproximação efetiva das superfícies, o que ocorre somente em alguns 
pontos, de modo que o número de ligações formadas é insuficiente para 
garantir uma resistência para a junta; 
• As superfícies metálicas estão recobertas por alguma camada de óxido, 
umidade ou algum outro agente contaminante, o que impede um contato 
real entre duas superfícies metálicas, impedindo a formação da solda. 
Figura 4 – Formação teórica de uma solda por aproximação 
de duas peças (Modenesi, 2011, p. 19) 
20 
 
Estas camadas se formam rapidamente e resultam exatamente da 
existência de ligações químicas incompletas na superfície. [3] 
 
 São utilizados dois métodos como principais meios de superar estes 
obstáculos, os quais se originam dois grandes grupos de processos de soldagem. 
Um deles consiste em deformar a superfície de contato das peças, permitindo a 
aproximação dos átomos a distâncias da ordem de r0. Pode-se aquecer as peças 
localmente para facilitar a deformação das superfícies de contato como podemos 
ver na figura 5. 
 
 
 No outro método é baseado na aplicação localizada de calor na região da 
junta até a fusão do metal de base e do metal de adição (quando for utilizado). 
Com esta fusão, as peças tem sua superfície entre si eliminadas e, com a 
solidificação do metal fundido, a solda formada. [1] 
 
 
Figura 6 – Soldagem por fusão (Modenesi, 2011, p. 21) 
Figura 5 – Soldagem por deformação (Modenesi, 2011, p. 20) 
21 
 
 Sendo assim, podemos classificar os processos de soldagem em dois 
grandes grupos baseado no método para produzir solda: 
• Processo de soldagem por pressão ou deformação; 
• Processo de soldagem por fusão. 
 
 O organograma abaixo demonstra os tipos de processos de soldagem e 
qual tipo eles pertencem. 
 
 
 
Figura 7 – Classificação dos processos de soldagem a partir do método utilizado 
22 
 
2.4 – Processos de Soldagem 
 
 Como citado no capitulo 2.2, os processos de soldagem são classificados 
como processos de soldagem por pressão (ou deformação) e processos de 
soldagem por fusão. [1] 
 
 Os processos de soldagem por pressão inclui os processos de soldagem 
por ultra som, fricção, forjamento, resistência elétrica, difusão, explosão, entre 
outros. Diversos destes apresentam características intermediárias entre os 
processos de soldagem por fusão, como por exemplo, o de resistência elétrica. 
 
 Os processos de soldagem por fusão são divididos em sub grupos de 
acordo com o tipo de fonte de energia utilizada para fundir uma peça, como, 
resistência elétrica, gás, laser, feixe de elétrons, aluminotermia e arco elétrico. O 
processo de arco elétrico é o mais utilizado atualmente na indústria. O material 
fundido possui uma tendência de reagir com os gases da atmosfera, por este 
motivo, a maioria dos processos de soldagem por fusão utiliza de um meio para 
minimizar estas reações. [2] 
 
2.5 – Arco Elétrico 
 
 O arco elétrico é a fonte de calor mais utilizada na soldagem por fusão de 
materiais metálicos, pois possui melhores características e combinação adequada 
de energia para a fusão localizada do metal base, facilidade de controle, baixo 
custo relativo do equipamento e um nível aceitável de riscos à saúde dos seus 
operadores. Uma das consequências dessas características é que esses 
processos têm atualmente uma grande importância industrial, onde são utilizados 
para realizar a fabricação de diversos componentes metálicos, além de auxiliar na 
recuperação de um grande número de peças danificadas ou desgastadas. 
 
23 
 
 Podemos definir o arco elétrico como sendo a descarga elétrica mantida 
através de um gás ionizado, iniciada por uma quantidade de elétrons emitidos do 
eletrodo negativo (catodo) aquecido e mantido pela ionização térmica do gás 
aquecido, ou seja, a passagem de uma corrente elétrica através de um gás. 
 
 Um destaque importante para se salientar no arco elétrico para soldagem é 
que a descarga elétrica tem baixa tensão e alta intensidade. Sendo assim, 
existem três conceitos importantes para o conhecimento do arco elétrico, são 
eles: Calor, ionização e emissão. [4] 
 
 
 
 
2.5.1 – Características Elétricas do Arco 
 
 Na elétrica, o arco de soldagem pode ser caracterizado pela diferença de 
potencial elétrico entre suas extremidades e pela corrente elétrica que circula por 
este. Existe uma queda de potencial ao longo do arco elétrico e ela não é 
uniforme, ela se separa em três regiões distintas: Queda anódica, queda na 
coluna e queda catódica. 
Figura 8 – Arco elétrico de soldagem do processo TIG (AGA – The linde group) 
24 
 
 
 
 
 Podemos visualizar que a queda de tensão que ocorre na coluna do arco é 
baixa, se comparada com a queda catódica e anódica. Estima-se que seu valor 
esteja entre 3 e 50 V/cm enquanto a catódica e anódica tem seu valor estimado 
entre 102 a 104V/mm. 
 
 Existe uma diferença de potencial nessa região, que varia de forma 
aproximadamente linear com o comprimento do arco. [5] 
 
2.5.2 – Características Térmicas do Arco 
 
 O arco elétrico em geral possui um elevada eficiência para transformar 
energia elétrica em energia térmica e depois transferir essa energia para a peça. 
O calor que é gerado por um arco elétrico pode ser estimado, a partir de seus 
parâmetros elétricos pela equação: 
Q = V . l . t (1) 
 Onde: 
• Q – É a energia gerada (J); 
• V – É a queda de potencial no arco (V); 
Figura 9 – Regiões de um arco de soldagem 
25 
 
• l – É a corrente elétrica (A); 
• t – É o tempo de operação (s). 
 
 Podemos observar na figura abaixo o perfil térmico de um arco de 
soldagem estabelecido entre uma peça cobre refrigerada e um eletrodo de 
tungstênio separados por uma distância de 5mm em uma atmosfera de argônio. 
[4] 
 
2.5.3 – Características Magnéticas do Arco 
 
 O arco de soldagem é um condutor de corrente elétrica e sendo assim, 
sofre interação da corrente elétrica que ele transporta com os campos que ele 
geral, isso gera alguns efeitos que geralmente favorecem ou prejudicam a 
soldagem. Quando um condutor de comprimento l, percorrido por uma corrente i é 
colocado numa região de influência de um campo magnético B, então ele 
experimenta uma força F, conhecida como “Força de Lorentz”. 
 
 Um efeito magnético muito importante para o arco elétrico é o chamado 
jato de plasma, que é um dos responsáveis pela penetração do cordão de solda e 
que pode ser considerado um condutor elétrico gasoso de forma cônica e que ao 
passar a corrente por ele, induz um campo magnético de forma circular 
concêntrico em seu eixo e ele se comporta como um condutor colocado em um 
Figura 10 – Perfil térmico de um arco elétrico de soldagem 
26 
 
campo magnético, dessa maneira surgem forças de Lorentz na região do arco, 
que têm sentido de fora para dentro. [5] 
 
 A intensidade do campo magnético diminui com o quadrado da distância à 
linha de centro do condutor. Como o diâmetrodo arco é sempre menor na região 
próxima ao eletrodo, as forças de Lorentz tendem a ser maiores nesta região do 
que na proximidade da peça, formando assim na região uma pressão interna 
maior do que junto à peça, esta diferença de pressão causa um fluxo de gás no 
sentido eletrodo-peça que é o jato de plasma. O campo magnético e as forças de 
Lorentz são proporcionais à intensidade de corrente, portanto quanto maior for a 
corrente, maior será o jato de plasma, promovendo assim uma maior penetração 
do cordão de solda. 
 
 As forças de Lorentz são fracas para produzirem consequências em um 
condutor sólido, porém na extremidade dos eletrodos consumíveis essas forças 
são capazes de deformar a ponta fundida e cisalhar a parte líquida, separando-a 
do fio sólido. 
 
 Até mesmo o diâmetro do eletrodo influencia o campo magnético e por 
consequência a intensidade das forças de Lorentz, bem como a tensão 
superficial, tensão esta que é influenciada pelo material do eletrodo, da atmosfera 
do arco e da temperatura atingida. Portanto, o modo de transferência do metal do 
Figura 11 – Forças de Lorentz (Modenesi, 2011, p. 57) 
27 
 
eletrodo para a peça depende de todos esses fatores e também da tensão do 
arco, que está proporcionalmente ligada ao comprimento do arco e em 
consequência ao diâmetro máximo da gotícula. [3] 
 As forças de Lorentz promovem ainda o efeito indesejado que é chamado 
de sopro magnético, que é o fenômeno de desvio do arco de soldagem de sua 
posição normal, influenciado pela não simetria na distribuição das forças 
eletromagnéticas devido às variações bruscas na direção da corrente elétrica, 
este efeito também é causado pelo arranjo assimétrico de material ferromagnético 
em torno do arco. Fisicamente o que se pode observar é o desvio do arco da 
região de soldagem, criando assim regiões frias junto à poça de fusão e 
provocando o aparecimento de defeitos tais como falta de fusão, falta de 
penetração e instabilidade do arco. [1] 
 
2.5.4 – Corrente Contínua e Corrente Alternada 
 
 Se for mantida uma corrente constante entre dois pontos A e B ligados por 
um condutor elétrico, escoa entre eles uma corrente com intensidade constante e 
sempre com o mesmo sentido que é chamada de corrente contínua, CC e quando 
representada em função do tempo gera uma reta horizontal. A corrente que é 
fornecida pelos retificadores é dita contínua, mas na verdade é ligeiramente 
ondulada, o que facilita a identificação em um osciloscópio, porém em termos 
práticos de soldagem possui um comportamento de corrente contínua. 
 
 Imaginemos agora os mesmo dois pontos A e B, porém ligados por um 
condutor onde cada um deles possui uma corrente alternadamente positiva e 
negativa em relação ao outro, entre esses pontos escoa uma corrente que muda 
de sentido na mesma frequência que a tensão (60Hz). Esta corrente é 
denominada corrente alternada, CA. Em relação à polaridade, sabemos que os 
polos do arco elétrico não se comportam de maneira igual. O bombardeamento a 
que os elétrons sujeitam o eletrodo positivo (anodo) é mais eficiente que o dos 
íons no cátodo em função da energia cinética de cada elétron ser muito maior que 
a de cada íon, bem como pelo fato da saída dos elétrons do cátodo consumir 
28 
 
energia, enquanto a chegada do anodo se faz com entrega de energia. Isto 
significa que sempre a temperatura do anodo é maior que a do cátodo. [1] 
 
 
2.6 – Processo por Arco Elétrico MIG/MAG (GMAW) 
 
 O processo MIG (metal inert gas) e MAG (metal active gas) conhecidos 
também como GMAW (gas metal arc welding) é um processo de soldagem onde 
o aquecimento gerado pelo arco elétrico estabelecido entre o consumível (metal 
de adição) e o metal base é responsável pela união das peças. 
 
 O processo inicialmente foi baseado no processo TIG e se iniciou na 
soldagem de alumínio e posteriormente à soldagem de aos inoxidáveis, ao se 
notar que uma pequena adição de O2 ao gás inerte facilitava a abertura do arco. 
 
 O processo com o passar do tempo passou para o MAG com o objetivo de 
baixar os custos e poder ser competitivo com o eletrodo revestido em quase todas 
as aplicações, utilizando CO2 e misturas de gases como gás de proteção, o 
primeiro processo de MAG ficou conhecido como subprocesso MACRO-ARAME. 
 
 Devido as grandes dificuldades desse subprocesso trabalhar com 
pequenas espessuras e soldar em todas as posições, foi desenvolvido o 
subprocesso MICRO-ARAME (utilizado para diâmetros até 1,2mm). Após isso, 
visando a minimização dos respingos e melhoria do cordão, desenvolveu-se o 
subprocesso ARAME-TUBULAR (até o diâmetro de 4mm). Todas esses 
aperfeiçoamentos permitiram o aumento da velocidade de soldagem do processo 
MIG/MAG em relação a outros processos, e isso vem refletindo na evolução da 
utilização do mesmo, comparando aos processos mais antigos. [1] [2] 
 
 
 
29 
 
 2.6.1 – Princípio do Processo 
 
 A soldagem neste processo é semiautomática, onde a alimentação do 
consumível é feita mecanicamente, através de um alimentador motorizado, e o 
soldador somente necessita iniciar e interromper a soldagem, além de mover a 
tocha ao longo da junta. A manutenção do arco é definida pela alimentação do 
consumível, que é contínua, e o comprimento do arco é mantido constante pelo 
próprio sistema, independente do movimento que o soldador realize, dentro de 
certos limites. 
 
 O calor gerado no arco é responsável por fundir as peças que serão unidas 
e um arame eletrodo é transferido pra junta e constitui o metal de adição. 
 
 A transferência do material do arco é melhor se comparada com o 
processo TIG (GTAW) devido ao aumento da eficiência do ganho de calor 
causado pela presença no arco das partículas de material superaquecido. Essas 
partículas são elementos importantes na transferência de calor, sendo que essa 
transferência se processa a uma taxa de várias centenas de gotículas por 
segundo. [1] [2] [3] [5] 
 
 Atualmente existem basicamente quatro tipos de transferência de calor no 
processo MIG/MAG: 
Figura 12 – Principio de funcionamento do MIG/MAG 
30 
 
a. Globular 
 
Gotas com diâmetro maior que o do arame e baixas velocidades. 
 
 
 
b. Spray ou Aerossol 
 
Gotas finas e em grande quantidade, utiliza altas correntes e voltagens. 
 
 
c. Curto Circuito 
 
Transferências sucessivas por curto circuitos 
Utiliza baixa corrente e arcos curtos 
 
Figura 14 – Representação de uma transferência spray (Dutra Máquinas) 
Figura 13 – Representação de transferência globular (Dutra Máquinas) 
31 
 
 
 
 Uma gota de metal fundido é formada no fim do eletrodo. Quando ela está 
gota atinge um tamanho suficiente para entrar em contato com a poça de fusão, o 
arco sofre um curto circuito. Isto eleva a corrente de soldagem e a corrente é 
liberada permitindo que o arco seja ignitado novamente. Esse aumento de 
corrente causado pelo curto circuito, gera os respingos. 
 
d. Arco Pulsante 
 
Arco é mantido com uma corrente baixa principal com sobreposição de pulsos de 
alta corrente e transferência por spray durante os pulsos. 
 
 
 
 A soldagem MIG pode ser utilizada em grandes faixas de espessuras, em 
materiais ferrosos e não ferrosos como Alumínio, Cobre, Magnésio, Níquel e suas 
ligas. Já o processo MAG é utilizado apenas para materiais ferrosos, tendo como 
gás de proteção o CO2 ou misturas ricas nesse gás. 
Figura 16 – Representação de uma transferência arco pulsante 
Figura 15 – Representação de uma transferência curto circuito (Dutra Máquinas) 
32 
 
 De uma forma bem abrangente podemos citar como principais vantagens 
desse processo de soldagem: Alta taxa de deposição, grande versatilidade de 
espessuras aplicáveis, alto fator de trabalho do soldador, inexistência de fluxos desoldagem, ausência de remoção de escoria e exigência de menor habilidade do 
soldado quando comparado ao eletrodo revestido. [2] [4] 
 
 Tem como principal limitação a sensibilidade à variação dos parâmetros 
elétricos de operação de soldagem, que influenciam diretamente na qualidade do 
cordão de solda depositado. Além disso, deve ser ressaltado o alto custo do 
equipamento, a grande emissão de radiação ultravioleta, maior necessidade de 
manutenção em comparação com os equipamentos para soldagem de eletrodos 
revestidos e menos variedade de consumíveis. [1] 
 
 2.6.2 – Gases Inertes e Ativos 
 
 O processo MIG/MAG utiliza dois tipos de gases, os inertes utilizados no 
processo MIG (Metal Inert Gas) e os ativos utilizados no processo MAG (Metal 
Active Gas). O tipo de gás e o processo selecionado influenciam diretamente nas 
características do arco e na transferência de metal, na penetração, na largura e 
no formato do cordão de solda. 
 
 Os gases inertes puros (processo MIG) são utilizados principalmente na 
soldagem de metais não ferrosos, de preferência nos mais reativos, como o 
titânio, alumínio e o magnésio. Na soldagem de ferrosos, a adição de pequenas 
quantidades de gases ativos (contém oxigênio) melhora sensivelmente a 
estabilidade do arco (óxidos facilitam a emissão de elétrons) e a transferência de 
metal. [5] 
 
 2.6.3 – Metais de Adição
 
 Para MIG/MAG, os eletrodos consumíveis consistem de um arame 
continuo em diâmetros que variam de 0,6 até 2,4 mm (no arame tubular vai até 4 
mm), usualmente em rolos de 12 a 15 Kg, com rolos de até
desse processo são comumente revestidos p
intuito de proporcionar um melhor contato elétrico e prevenir a corrosão na 
estocagem. 
 
 Os arames para soldagem são constituídos de metais ou ligas metálicas 
que possuem composição química, dureza, dureza, condições superf
dimensões bem controladas. Arames de má qualidade
citadas, podem produzir falhas de alimentação, instabilidade no arco e 
descontinuidades no cordão de solda. 
Figura 17 – Gases de mistura usados no processo MIG/MAG (Modenesi, 2011, p. 251)
Metais de Adição 
Para MIG/MAG, os eletrodos consumíveis consistem de um arame 
continuo em diâmetros que variam de 0,6 até 2,4 mm (no arame tubular vai até 4 
rolos de 12 a 15 Kg, com rolos de até 200 Kg. Os arames 
desse processo são comumente revestidos por uma fina camada de cobre
onar um melhor contato elétrico e prevenir a corrosão na 
Os arames para soldagem são constituídos de metais ou ligas metálicas 
que possuem composição química, dureza, dureza, condições superf
dimensões bem controladas. Arames de má qualidade, referindo as propriedades 
, podem produzir falhas de alimentação, instabilidade no arco e 
inuidades no cordão de solda. [1] 
Gases de mistura usados no processo MIG/MAG (Modenesi, 2011, p. 251)
33 
 
 
Para MIG/MAG, os eletrodos consumíveis consistem de um arame 
continuo em diâmetros que variam de 0,6 até 2,4 mm (no arame tubular vai até 4 
200 Kg. Os arames 
or uma fina camada de cobre, com 
onar um melhor contato elétrico e prevenir a corrosão na 
Os arames para soldagem são constituídos de metais ou ligas metálicas 
que possuem composição química, dureza, dureza, condições superficiais e 
, referindo as propriedades 
, podem produzir falhas de alimentação, instabilidade no arco e 
Gases de mistura usados no processo MIG/MAG (Modenesi, 2011, p. 251) 
34 
 
 
 
 2.6.4 – Generalidades 
 
 Ao contrário do que ocorre na soldagem TIG, a maior parte dos casos de 
soldagem MIG/MAG utiliza CCPI, deixando a CCPD apenas para os casos de 
deposição superficial do material de adição e aplicação onde a penetração não é 
tão importante. [4] 
 
Corrente 
RESULTADOS 
Tamanho 
da gota 
Penetração 
Velocidade 
de 
transferência 
Quantidade 
de 
respingos 
Dispersão 
de óxidos 
CCPI Pequena Alta Alta Pouca Ocorre 
CCPD Grande Baixa Baixa Grande Não ocorre 
 
Tabela 1 – Resultados CCPI e CCPD 
Figura 18 – Rolo de arame (metal de adição) do processo MIG/MAG 
35 
 
 2.6.5 – Equipamentos 
 
 Os principais equipamentos utilizados no processo MIG/MAG são: 
• Fonte de energia; 
• Alimentador de arame; 
• Tocha de soldagem; 
• Fonte de gás protetor; 
• Cabos e mangueiras 
 
 2.6.6 – Descontinuidades mais Frequentes no Processo 
MIG/MAG 
 
 Podemos definir uma descontinuidade como sendo uma interrupção das 
estruturas típicas de uma junta soldada, em relação a homogeneidade de suas 
características físicas, mecânicas ou metalúrgicas. Uma descontinuidade pode 
ser considerado um defeito, exigindo ações corretivas. As descontinuidades mais 
comuns são: 
• Abertura do Arco – É uma imperfeição resultante da abertura do arco 
elétrico localizada na superfície do metal de base. 
 
Figura 19 – Equipamentos de soldagem MIG/MAG 
36 
 
• Cavidade Alongada – É um vazio não arredondado com a maior dimensão 
paralela ao eixo da solda localizado na solda ou na raiz da solda, a causa 
mais comum é a velocidade de soldagem excessiva. 
 
• Ângulo Excessivo de Reforço – É um ângulo causado pelo excesso de 
material de solda no acabamento, localizado entre o plano da superfície do 
metal de base e o plano tangente do reforço da solda, traçado a partir da 
margem da solda. 
 
• Concavidade – Reentrância na raiz da solda, podendo ser: lateral, que é 
situada nas laterais do cordão e central localizado ao longo do centro do 
cordão. Causada principalmente por movimentação rápida do eletrodo. 
 
• Deposição Insuficiente – Insuficiência de metal na face da solda. 
 
• Desalinhamento – Junta soldada de topo, onde superfícies das peças, 
embora paralelas, estejam desalinhadas, excedendo limites de projeto. 
 
• Embicamento – Deformação angular de uma junta soldada de topo. 
 
• Falta de Fusão – É quando não ocorre a completa fusão entre o metal de 
base e a zona fundida, podendo estar localizada na raiz da solda, zona de 
ligação ou entre os passes. 
 
• Falta de Penetração – Metal insuficiente na raiz da solda. Causas mais 
comuns são: junta mal preparada, manipulação incorreta do eletrodo, 
corrente de soldagem insuficiente, velocidade de soldagem muito alta e 
diâmetro do eletrodo muito grande. 
 
• Inclusão de Escória – Metal não metálico retido na zona fundida, pode 
ser: alinhada, isolada ou agrupada. 
 
37 
 
• Inclusão metálica – Metal estranho retido na zona fundida. A inclusão de 
Tungstênio na soldagem TIG é um exemplo. 
 
• Microtrinca – Trinca com dimensões microscópicas. 
 
• Mordedura – Depressão sob a forma de entalhe, no metal de base 
acompanhando a margem da solda. 
 
• Mordedura da Raiz – Mordedura localizada na margem da raiz da solda. 
 
• Penetração Excessiva – Metal da zona fundida em excesso na raiz da 
solda. 
 
• Perfuração – Furo ou penetração excessiva resultante da perfuração do 
banho de fusão durante a soldagem. 
 
• Poro – Vazio localizado na região interna da solda. O poro é causado pela 
evolução de gases durante a solidificação da solda. É causado por 
umidade, contaminantes em excesso durante a soldagem, corrente ou 
tensão excessiva e correntes de ar durante a soldagem. 
 
• Poro Superficial – Poro que emerge a superfície soldada. 
 
• Porosidade – Conjuntos de poros não alinhados mas distribuídos de 
maneira uniforme. 
 
• Porosidade Agrupada – Conjunto de poros agrupados. 
 
• Porosidade Alinhada – Conjunto de poros dispostos em linha. 
 
• Porosidade Vermiforme – Conjunto de poros alongados situados na zona 
fundida. 
 
38 
 
• Rechupe de Cratera – Falta de metal resultante da contração da zona 
fundida, localizado na cratera do cordão de solda. 
 
• Rechupe Interdendrítico – Vazio alongado localizado entre as dentritas da 
zona fundida. 
 
• Reforço Excessivo– Excesso de metal na zona fundida. É localizado na 
face da solda e é causado por excesso de material no acabamento. 
 
• Respingos – Glóbulos de metal de adição transferidos durante a soldagem 
e aderidos à superfície do metal de base ou à zona fundida já solidificada. 
 
• Sobreposição – Excesso de metal da zona fundida sobreposto a margem 
da solda do metal de base sem estar fundido ao mesmo. Causado por uma 
alta taxa de deposição. 
 
• Fissura, Rachadura ou Trinca – Descontinuidade produzida pela ruptura 
do material. Podem ser localizadas na zona fundida, no metal de base ou 
na ZTA. As causas mais frequentes são: altos valores de tensão residual, 
baixa temperatura da peça a ser soldada, formatos de cordão não 
apropriados, formação de eutéticos de baixo ponto de fusão, teor elevado 
de carbono no metal de base e metal de adição não compatível com metal 
de base. 
 
• Trinca de Cratera – Trinca localizada na cratera do cordão de solda. Pode 
ser longitudinal, transversal ou em estrela. 
 
• Trinca Irradiante – Conjunto de trincas que partem de um mesmo ponto, 
podendo estar localizadas na zona fundida, na zona termicamente alterada 
ou no metal de base. 
 
39 
 
• Trinca Longitudinal – Trinca com direção aproximadamente paralela ao 
eixo longitudinal do cordão de solda, podendo estar localizada na zona 
fundida, na zona de ligação, na ZTA ou no metal de base. 
• Trinca da Margem – Trinca localizada na margem da solda e na ZTA. 
 
• Trinca na Raiz – Trinca que se inicia na raiz da solda, pode estar 
localizada na zona fundida ou na ZTA. 
 
• Trinca Sob Cordão – Trinca localizada na ZTA e não se estende à 
superfície da peça. 
 
• Trinca Transversal – Trinca perpendicular ao eixo longitudinal do cordão 
de solda, podendo ser localizar na zona fundida, no metal de base ou na 
ZTA. [2] [4] 
 
2.7 – Metalurgia da Soldagem 
 
Existem dois tipos de minério, os ferrosos e não ferrosos. O metal ferroso é 
aquele que possui um alto teor de ferro e os não ferrosos são aqueles que 
possuem baixo teor ou nenhum de ferro. 
 
O maior percentual de ferro produzido vem do processo com o alto forno, 
que consiste de uma reação química entre uma carga sólida e uma coluna de 
gás, os materiais empregados no processo são minérios, fundentes e coque. [8] 
 
A atividade básica no processo do alto forno, é reduzir óxido de ferro para 
ferro metálico e remover as impurezas do metal. Os elementos reduzidos passam 
para massa de ferro e os elementos oxidados dissolvem-se na escória. [9] 
 
40 
 
Em seguida é realizado o processo de desoxidação que consiste em 
expulsar o oxigênio através de aditivos na forma de gás. Assim dando origem em 
vários tipos de aço. [3] 
 
 2.7.1 – Metais e Ligas Metálicas 
 
 Os metais provêm dos depósitos naturais de minérios na crosta terrestre. A 
maioria dos minérios é contaminada com impurezas que devem ser removidas 
por meios mecânicos ou químicos. O metal extraído no minério purificado é 
conhecido como metal primário ou metal virgem, e o metal proveniente da ganga 
é designado metal secundário. 
 
 Há dois tipos de minérios, os ferrosos e os não ferrosos. O termo ferroso 
provém do latim ferrum, significando ferro, um metal ferroso é aquele que possui 
alto teor de ferro. Metais não ferrosos como o cobre e o alumínio, por exemplo, 
são aqueles que contêm pouco ou nenhum ferro. A quantidade de ferro na crosta 
terrestre é de aproximadamente vinte vezes a de todos os outros metais não 
ferrosos juntos, por isso o ferro é o metal mais importante e o mais empregado. 
[9] [10] 
 
 O alumínio, por causa de sua aparência atraente, resistência relativamente 
alta e baixa densidade, é o segundo metal mais usado. O minério de alumínio 
comercialmente explorável, conhecido como bauxita, é um depósito formado 
próximo à superfície da crosta terrestre. 
 
 Alguns dos processos químicos que ocorrem durante a fabricação do aço, 
ocorrem também durante a soldagem, de modo que a metalurgia da soldagem 
pode ser encarada imaginando-se a soldagem ao arco elétrico como a miniatura 
de uma siderúrgica. [8] 
 
41 
 
 O maior percentual de ferro comercialmente produzido vem do processo 
com alto-forno, que realiza uma reação química entre uma carga sólida e a coluna 
de gás ascendente resultante no forno. Os três diferentes materiais empregados 
na carga são minério, fundentes e coque. O minério consiste de óxido de ferro e o 
fundente principal é o calcário, que se decompõe em óxido de cálcio e dióxido de 
carbono. O cal reage com as impurezas do minério de ferro e flutua sobre a 
superfície na forma de escória. O coque que se constitui principalmente de 
carbono, é o combustível ideal para altos fornos porque produz o gás monóxido 
de carbono, o principal a gente redutor do minério de ferro para ferro metálico. [1] 
[2] [3] [4] 
 
 A atividade básica do alto-forno é reduzir o óxido de ferro para ferro 
metálico e remover as impurezas do metal. Os elementos reduzidos passam para 
a massa de ferro e os elementos oxidados dissolvem-se na escória. O metal 
proveniente do alto-forno é denominado ferro-gusa e é empregado como um 
material intermediário para posteriores processos de refino. 
 
 O ferro-gusa contém quantidades excessivas de elementos que devem ser 
reduzidos antes que o aço seja produzido. Reduzir um elemento significa receber 
elétrons: no caso do ferro, ele passa de Fe++ ou Fe+++ para Feº, onde cada 
átomo de ferro recebe dois ou três elétrons. Para o refino do aço são empregados 
diversos tipos de fornos elétricos, conversores e outros, cada um desses 
realizando sua tarefa de remoção e redução de elementos como carbono, silício, 
fósforo, enxofre e nitrogênio através da saturação do metal líquido com oxigênio e 
ingredientes formadores de escória. O oxigênio reduz os elementos formando 
gases que escapam para a atmosfera enquanto a escória reage com as 
impurezas e as separa do metal fundido. Depois de passar pelo forno de refino, o 
metal é purificado em lingoteiras feitas de ferro fundido. Os lingotes obtidos 
possuem seção quadrada e são constituídos de aço saturado de oxigênio. Para 
evitar a formação de grandes bolsas de gases no metal fundido, uma quantidade 
considerável de oxigênio deve ser removida. Esse processo é conhecido como 
42 
 
desoxidação e é realizado através de aditivos que expulsam o oxigênio na forma 
de gases ou enviam-no em direção à escória. [12] [13] 
 
 2.7.2 – Classificação dos Aços 
 
 Os aços são classificados em: aços carbono e aços liga. [8] 
 
 2.7.3 – Aços Carbono 
 
 São os aços basicamente formados por ligas de ferro e carbono, onde 
alcançam seu nível de dureza e ferro através da adição de carbono. [8] 
 
Os aços carbono são divididos em três tipos: 
• Aço baixo carbono – Possui até 0,20% de carbono; 
• Aço médio carbono – Possui de 0,20% até 0,50% de carbono; 
• Aço alto carbono – Possui a partir de 0,50% de carbono. 
 
 2.7.4 – Aços de Baixa Liga 
 
Consiste em pequenas quantidades de elementos de liga que 
proporcionam consideráveis melhorias em sua propriedade melhorando sua 
resistência mecânica e tenacidade. [13] 
 
 2.7.5 – Aços de Média Liga 
 
Apresentam características semelhantes aos aços de baixa liga, mas 
requerem maiores cuidados em sua fabricação e soldagem, pois possuem 
elementos de liga entre 5% a 10%. [13] 
 
 
43 
 
 2.7.6 – Aços de Alta Liga 
 
Contêm altos teores de carbono e manganês que dão a capacidade de 
endurecer sob trabalho a frio e grande tenacidade. Seus elementos de liga 
ultrapassam os 10%, resultando em propriedades mecânicas e químicas 
excelentes. [12] 
 
 
 2.7.7 – Tratamentos Térmicos 
 
É o conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a que são 
submetidos os aços, com condições controladasde temperaturas, tempo, 
atmosfera e velocidade de resfriamento. [1] 
 
Principais objetivos são: 
• Aumento ou diminuição da dureza; 
• Aumento da resistência mecânica; 
• Melhora da ductilidade; 
• Melhora da usinabilidade; 
• Melhora da resistência ao desgaste; 
• Melhora das propriedades de corte; 
• Melhora da resistência à corrosão; 
• Melhora da resistência ao calor; 
• Modificação das propriedades elétricas e magnéticas. [12] 
 
 2.7.8 – Pré-aquecimento 
 
 Geralmente os metais são ótimos condutores de calor. E como 
consequência dessa característica o calor na região de soldagem é rapidamente 
escoado por toda a massa envolvida no processo, acarretando um resfriamento 
relativamente rápido. Em alguns metais esse resfriamento rápido pode contribuir 
44 
 
para a formação de microestruturas prejudiciais na região de soldagem. O pré-
aquecimento da junta a ser soldada é uma maneira de reduzir a taxa de 
resfriamento do metal. A temperatura de pré-aquecimento pode variar de 50ºC a 
540ºC, sendo a faixa de 200ºC sendo mais comumente aplicada. [12] 
 
 Durante a soldagem de aços de alto carbono ou de alta liga existe o perigo 
de que o depósito de solda e a zona termicamente afetada contenham altos 
percentuais de martensita, um constituinte duro do aço. Tais soldas possuem alta 
dureza e baixa ductilidade e podem mesmo vir a trincar durante o resfriamento. O 
objetivo do pré-aquecimento é manter o teor de martensita da solda a um nível 
mínimo. O resultado disso é uma melhor ductilidade, baixa dureza e menor 
probabilidade de fissuração durante o resfriamento da solda e da ZTA. A 
quantidade de martensita formada pode ser limitada reduzindo-se a taxa de 
resfriamento da solda. O pré-aquecimento aumenta a temperatura do metal 
vizinho à solda, de tal modo que o gradiente de temperatura entre a solda e sua 
vizinhança fique reduzido. O resultado é que a zona de soldagem aquecida 
resfria-se mais lentamente, visto que a taxa de resfriamento é diretamente 
proporcional ao gradiente de temperatura entre as massas quente e fria. 
 
 Em resumo, o pré-aquecimento reduz o risco de trincas por hidrogênio, as 
tensões de contração e a dureza na ZTA. [12] [13] [8] 
 
 Se esse tipo de tratamento deve ou não ser aplicado depende do teor de 
carbono e de outros elementos de liga no metal sendo soldado. Se corpos de 
prova soldados sem tratamento térmico apresentarem baixa ductilidade ou dureza 
muito alta, é indicativo da necessidade de pré-aquecimento. Além da composição 
química, a rigidez da junta a ser soldada e o processo de soldagem também 
influenciam a necessidade de ser realizar um pré-aquecimento. 
 
 A necessidade do pré-aquecimento aumenta com alguns fatores, são eles: 
• Teor de carbono do material de base; 
• Teor de ligas do material de base; 
• Tamanho da peça; 
• Temperatura inicial; 
45 
 
• Velocidade de soldagem; 
• Diâmetro do consumível. 
 
 2.7.9 – Pós-aquecimento 
 
 O pós-aquecimento significa o aquecimento da junta soldada 
imediatamente após a solda ter sido realizada. É bem diferente de outros 
tratamentos executados após o resfriamento da solda tais como alivio de tensões, 
revenimento e recozimento. [12] 
 
 O pós-aquecimento tem a mesma função do pré-aquecimento, mantém a 
temperatura da peça em um nível suficientemente elevado de tal forma que a 
junta soldada resfria de forma mais lenta. No pós-aquecimento o resultado é uma 
ductilidade maior na região da solda e ele raramente é aplicado de forma isolada, 
é quase sempre conjugado com o pré-aquecimento. 
 
 O pós-aquecimento é mais frequentemente empregado em aços altamente 
temperáveis, mas algumas vezes é utilizado em aços menos temperáveis se for 
difícil a aplicação de um pré-aquecimento adequado devido à dimensão das 
peças sendo soldadas. [12] [13] 
 
 2.7.10 – Alívio de Tensões 
 
 Os metais se expandem quando aquecidos e se contraem quando 
resfriados. A dilatação é diretamente proporcional à variação de temperatura ou, 
de outro modo, à quantidade de calor aplicada. Numa junta soldada o metal mais 
próximo da solda está sujeito às mais altas temperaturas e, à medida que 
aumenta a distância da solda, a temperatura máxima atingida diminui. O 
aquecimento heterogêneo causa contração-expansão também heterogênea e 
pode causar distorções e tensões internas no metal de solda. 
 
 Dependendo de sua composição e aplicação o metal pode não ser capaz 
de resistir a essas tensões e trincar ou pode ocorrer falha prematura da peça. 
Uma maneira de minimizar essas tensões ou de aliviá-las é pelo aquecimento 
46 
 
uniforme da estrutura após a soldagem ter sido realizada. O metal é aquecido a 
temperaturas logo abaixo do ponto onde possa ocorrer alguma alteração 
microestrutural e então é resfriado lentamente. 
 
 O resfriamento e a contração do metal de solda originam tensões na solda 
e nas regiões adjacentes. O objetivo do alívio de tensões é reduzir essas tensões. 
Esse tratamento leva a junta soldada a uma condição mais durável, a ductilidade 
é aumentada sobre maneira, embora a resistência mecânica diminua 
ligeiramente. Certos códigos permitem maiores tensões de projeto, desde que 
seja aplicado alívio de tensões. Tipicamente, o alívio de tensões consiste no 
aquecimento da peça a uma temperatura em torno de 600ºC e em sua 
manutenção por uma hora para cada 25 mm de espessura. 
 O conjunto é então resfriado lentamente em ar calmo até 300ºC. Se 
temperaturas altas como 600ºC forem impraticáveis, podem ser empregadas 
temperaturas mais baixas com um tempo de encharcamento mais longo. [9] [12] 
[13] 
 
Tempo e Temperatura de Alívio de Tensões 
Temperatura (ºC) Tempo (h/25 mm) 
595 1 
565 2 
535 3 
510 5 
480 10 
 
 2.7.11 – Recozimento 
 
É o tratamento térmico realizado com a finalidade de alcançar um ou vários 
objetivos. Por exemplo: 
• Remover tensões devido aos tratamentos mecânicos a frio ou aquente. 
• Diminuir a dureza para aumentar a usinabilidade do aço. 
• Alterar as propriedades mecânicas 
• Modificar as características elétricas e magnéticas. 
Tabela 2 – Tempo e temperatura de alívio de tensões 
47 
 
• Ajustar o tamanho do grão. 
• Regularizar a textura bruta de fusão. 
• Remover gases. 
• Eliminar os efeitos de quaisquer tratamentos térmicos ou mecânicos que o 
aço foi submetido. 
 
 2.7.12 – Normalização 
 
É o aquecimento do aço a uma temperatura acima da zona crítica, e em 
seguida é resfriado no ar. Têm o objetivo de refinar a granulação grosseira do 
aço, esse processo é aplicado a peças depois de forjadas ou laminadas. [10] 
 
Esse procedimento é muito usado antes da têmpera e ao revenido, assim 
sua estrutura fica mais uniforme do que obtida por laminação. 
 Os constituintes que se obtém na normalização são ferrita e perlita, ou 
cementita e perlita fina. [10] 
 
 2.7.13 – Têmpera 
 
Consiste no resfriamento rápido do aço de uma temperatura superior a sua 
temperatura crítica, em óleo, água, salmoura, ou mesmo ar. Têm como objetivo a 
obtenção da estrutura martensítica. A velocidade de resfriamento dependerá do 
tipo de material, da forma e das dimensões. [10] 
 
 2.7.14 – Revenimento 
 
Normalmente acompanha a tempera, assim elimina várias falhas e também 
alivia e remove as tensões internas, corrige as excessivas durezas e fragilidades 
do material, aumentando sua ductilidade e resistência ao choque. É realizado logo 
após a têmpera, para diminuir a ruptura, que pode ocorrer se aguardar muito 
tempo para realizar o revenido. [10] 
48 
 
2.8 – Diagrama de Equilíbrio Fe-C 
 
O aço é basicamente uma liga de Fe-C com no máximo 2% de carbono 
aproximadamente. O carbono unido ao ferro formando um composto denominado 
carboneto de ferro (Fe3C). Criando uma substância dura, cuja sua resistência 
mecânica se tornaalta em contra partida sua ductilidade, resistência ao choque e 
soldabilidade diminuem. 
 
O ferro puro solidifica-se a 1535°C em um sistema cristalino CCC chamado 
de ferro delta. A 1390°C o sistema CCC transforma-se em CFC sendo conhecido 
como ferro gama. A estrutura CFC permanece até a temperatura de 910°C 
quando volta a ser CCC, sendo então denominada de ferro alfa. 
A cada transformação corresponde a um desprendimento de calor latente 
de fusão, quando o ferro líquido se solidifica. A solidificação geram mudanças de 
energia que causam descontinuidade nas curvas de resfriamento e aquecimento. 
 
A composição de um determinado aço passa por diversas variações no 
resfriamento e que são variações microestruturais, que são observadas pelo 
diagrama de equilíbrio. [12] [13] 
49 
 
�
� 2.8.1 – Estruturas do Diagrama 
 
• Ferrita – O ferro comercialmente puro é a ferrita (ferro α) que tem como 
características ser dúctil e pouco resistente; [8] 
Figura 20 – Diagrama Fe-C 
50 
 
�
• Cementita - É um composto de ferro + carbono chamado tecnicamente de 
carboneto de ferro Fe3C que se deposita como lamelas na matriz do aço. Quanto 
maior a quantidade de cementita no aço maior será sua resistência mecânica; [8] 
 
�
�
• Perlita - É formada pelo ferro alfa mais carboneto de ferro (Feα + Fe3C), 
quanto maior sua quantidade maior a resistência mecânica do aço; [8] 
Figura 22 – Estrutura cementita 
Figura 21 – Estrutura ferrita 
51 
 
 
• Austenita – É denominada tecnicamente de ferro gama (Fe γ), tem como 
característica principal a elevada solubilidade de carbono em sua estrutura CFC; 
[8] 
�
• Martensita – É formada quando aços com elevado teor de carbono são 
resfriados de forma muito rápida, possuem elevada dureza e baixa ductilidade; [8] 
Figura 24 – Estrutura austenita 
Figura 23 – Estrutura Perlita 
52 
 
 
• Bainita – É formada através do resfriamento rápido da austenita, é 
composta por cementita e ferrita e possuem maior resistência a tração e elevada 
dureza. [8] 
�
�
Figura 26 – Estrutura bainita 
Figura 25 – Estrutura martensita 
53 
 
2.9 – Ensaios Destrutivos e Não-Destrutivos 
 
Todo tipo de solda produto que seja ou não soldado necessita passar por 
teste que avaliam se o produto está dentro dos conformes estipulados pelas 
normas. Estes testes, vão desde antes de o metal ser conformado até depois do 
produto pronto. 
 
 Existem basicamente dois tipos de ensaios mais utilizados, os ensaios 
destrutivos e os ensaios não destrutivos. [7] 
 
 Os ensaios destrutivos são aqueles que deixam algum sinal ou marca no 
corpo de prova ou peça que está sendo submetido ao ensaio, mesmo que estes 
não fiquem inutilizados. 
 
 Os ensaios não destrutivos são os que após sua realização nenhuma 
marca ou sinal é deixada, ou seja, nunca inutilizam o corpo de prova ou a peça. 
São mais utilizados para detectar falhas em produtos acabados. [7] 
 
 2.9.1 – Ensaio de Tração 
 
 A resistência mecânica à tração é um dos mais importantes fatores na 
forma de seleção de um material, principalmente em casos no qual este material 
seja membro estrutural, parte de uma máquina ou de um vaso de pressão. 
 
 O ensaio de tração funciona da seguinte maneira. O corpo de prova é 
usinado para as dimensões exatas estabelecidas em normas e preso à máquina 
de tração nas duas extremidades. Ele é tracionado até o ponto de ruptura e as 
informações são registradas num gráfico. [7] 
54 
 
 
 
 O ensaio de tração mostra quatro informações básicas: 
a) Limite de escoamento; 
b) Limite de resistência; 
c) Alongamento; 
d) Redução de área 
 
 2.9.2 – Ensaio de Dobramento 
 
 O dobramento, nada mais é que um esforço que se caracteriza por induzir 
em uma peça tensões de compressão numa parte de uma secção transversal e 
tensões de tração na parte restante. 
 
 O ensaio de dobramento é mais um ensaio qualitativo do que quantitativo e 
tem como principal objetivo verificar a ductilidade do material. [7] 
Figura 27 – Ensaio de tração 
55 
 
 
 Pode-se notar que no início o ensaio consiste em produzir um leve 
dobramento no corpo de prova, apões isso os corpos de prova são dobrados de 
forma mais acentuada em uma prensa, no último estágio se utiliza um “mandril” 
para o dobramento definitivo. [7] 
 
 2.9.3 – Ensaio de Líquido Penetrante 
 
 O ensaio de líquido penetrante é um método desenvolvido especialmente 
para a detecção de descontinuidades superficiais e que estejam abertas na 
superfície do material, como trincas, poros, dobras etc. Ele pode ser aplicado em 
todos os materiais sólidos desde que não sejam porosos ou com superfície 
grosseira. 
 
 O método consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um 
líquido. Após a remoção do excesso de líquido da superfície, aplica-se um líquido 
revelador que irá mostrar onde existe descontinuidade. 
Figura 28 – Ensaio de dobramento 
56 
 
 O processo é dividido em seis etapas: Preparação da superfície, aplicação 
do penetrante, remoção do excesso de penetrante, revelação, avaliação e 
inspeção e limpeza pós ensaio. [6] 
 
 
 2.9.4 – Ultrassom 
 
 O ensaio por ultrassom utiliza o princípio da propagação de uma onda 
mecânica de alta frequência num material a ser inspecionado. 
 
 As ondas se propagam através do material, com suas propriedades e 
comportamento dependentes de suas características físicas (velocidade, 
frequência e comprimento de onda) e das características dos materiais por onde 
se propagam (tamanho de grãos, orientação da rede cristalina, densidade, 
módulo de elasticidade, dentre outras propriedades). 
 
 O principal objetivo deste ensaio é detectar descontinuidades existentes 
nos materiais que possam trazer problemas em seu uso, podendo afetar uma 
atividade industrial, trazer danos às pessoas ou ao meio ambiente, mas também é 
utilizado para determinar propriedades físicas do material e medição de 
espessura e controle de corrosão. 
 
 De um modo geral os equipamentos de ultrassom monitoram: 
Figura 29 – Ensaio de líquido penetrante 
57 
 
• O tempo de propagação da onda sônica desde a sua saída até a sua 
chegada ou retorno ao cabeçote; 
• A quantidade de energia que retorna ao aparelho pelo cabeçote, podendo 
também se analisar a perda de energia ou atenuação sônica durante a 
propagação das ondas sônicas num dado material. 
 
 
 
2.10 – Propriedades do Metal de Solda 
 
 2.10.1 – Poça de Fusão e Diluição 
 
 Seria ideal se o metal de solda e a zona afetada pelo calor tivessem 
exatamente as mesmas propriedades e características que as do metal de base, 
entretanto, isto não ocorre, pois o metal de solda é fundido, enquanto que a 
maioria dos metais de base é utilizada no estado forjado ou laminado. Materiais 
conformados sempre apresentam maior resistência, ductilidade e tenacidade que 
os materiais comparáveis no estado fundido. O metal de solda é um tipo de 
fundido que é rapidamente resfriado, e suas propriedades frequentemente se 
assemelham às de um material conformado. Essa situação ocorre particularmente 
Figura 30 – Equipamento de ultrassom 
58 
 
com metais ferrosos, no entanto a combinação de propriedades é menos 
satisfatória em alguns metais não ferrosos como ligas de alumínio e cobre. [10] 
 
 Devido às forças eletromagnéticas do arco, a poça de fusão movimenta-se 
internamente em modelos variados de fluxo dependendo do tipo de junta, da 
corrente de soldagem e do ângulo que a tocha ou o eletrodo faz com a linha da 
solda. Essa turbulência tem como consequência a uniformidade de temperatura e 
composição dentro do metal líquido com exceção da região mais aquecida nas 
imediações da raiz do arco. A composição final do metal de soldaé o resultado de 
uma mistura do eletrodo ou do metal de adição fundido com o metal de base que 
é fundido. O metal depositado do metal de adição é chamado “diluído” pelo metal 
de base fundido. Quando nenhum metal é adicionado, consistindo então o metal 
de solda inteiramente de metal de base, a diluição é definida como 100%. Na 
soldagem manual com eletrodo revestido, o passe de raiz pode ter 30% de 
diluição e os passes subsequentes terão uma diluição ligeiramente menor. Como 
resultado da uniformidade do metal de solda, é possível calcular sua composição 
se as proporções de metal de base e de metal de adição fundido puderem ser 
estimadas. Isso pode ser feito frequentemente de uma observação da seção reta 
da solda. 
 
 Realizar esses cálculos, que são simples e envolvem apenas proporções, é 
importante quando é utilizado um metal de adição ou um eletrodo de composição 
diferente do metal de base, como em juntas dissimilares, em revestimento 
inoxidável de aços carbono ou na soldagem de ligas de alumínio. Pode também 
ser necessário considerar a diluição se o metal de base tiver alto teor de enxofre 
ou alumínio que, se adicionado à poça de fusão, pode afetar o teor de oxigênio e 
prejudicar a tenacidade do depósito de solda. [10] 
 (2) 
%diluição = área da parte hachurada x 100 
 área do cordão de solda 
59 
 
 
 
 2.10.2 – Aporte Térmico 
 
 O aporte térmico (H), ou insumo de calor quantifica a energia gerada pelo 
processo de soldagem, e definido pela equação: 
 (3) 
 Nesta equação o V representa a voltagem, i representa a corrente e v a 
velocidade de avanço do eletrodo. Na soldagem GMAW (MIG/MAG) a eficiência 
do processo é � = 0,8. O aporte térmico é uma questão muito importante na 
adequação do material escolhido ao processo e aos parâmetros de soldagem. A 
tabela abaixo mostra as faixas de insumo de calor para os principais processos de 
soldagem por fusão e indicando a adequação do processo ao tipo de material. [2] 
H = V x i 
 v 
Figura 31 – Estimativa de diluição a partir da geometria da solda 
60 
 
 
 Para uma determinada espessura e condutividade térmica da chapa, 
quanto maior o insumo de calor, menor a taxa de resfriamento da junta. O aporte 
de calor influencia diretamente o tempo de resfriamento e portanto a 
microestrutura da solda. 
 
 A ZTA é a região mais crítica de uma junta soldada. O ciclo térmico pode 
criar condições para a formação de martensita ou estruturas grosseiras. A 
situação torna-se mais crítica com o aumento do teor de carbono e de elementos 
de liga do metal base, ou seja, com uma maior temperabilidade do aço. Quando 
se soldam aços, existem requisitos claramente incompatíveis, como: alta 
produtividade que exige o mais alto aporte térmico possível, porém nesta 
condição, se promove maior tendência de crescimento de grão e formação de 
outras estruturas grosseiras, de baixas propriedades mecânicas. [1] [2] 
 
 2.10.3 – Ciclo Térmico de Soldagem 
 
 O ciclo térmico representa a variação da temperatura com o tempo, para 
um dado ponto da junta soldada. Ele está relacionado com a microestrutura nas 
diferentes regiões da junta soldada. Na figura abaixo pode perceber-se diversos 
ciclos térmicos e a linha tracejada une as temperaturas máximas de cada um dos 
Tabela 3 – Aporte térmico e aplicações para os principais processos de soldagem 
61 
 
ciclos. Percebe-se também que, o ciclo térmico experimentado por um 
determinado ponto da junta soldada, depende entre outras coisas da sua posição 
relativa à fonte de calor. [4] 
 
 
 2.10.4 – Repartição Térmica 
 
 Entende-se que a variação da temperatura máxima dos ciclos térmicos em 
função da distância ao centro do cordão de solda é denominada repartição 
térmica. Ela determina a extensão da zona afeta pelo calor (ZAC). [5] 
 
 
Figura 33 – Repartição térmica 
Figura 32 – Ciclos térmicos de soldagem em diversos pontos da junta soldada 
62 
 
2.11 – Zona Termicamente Afetada (ZTA) 
 É a região do metal de base que durante o processo não foi fundido, mas 
sua micro-estrutura e propriedades mecânicas foram alteradas devido ao calor da 
soldagem. 
 
 
 
 A natureza dos metais que estão sendo soldados, em geral, interfere no 
tamanho da zona termicamente afetada. 
 
 A ZTA é um região que pode se tornar o ponto fraco em uma junta soldada, 
ela pode ser fontes de defeitos originando grandes defeitos. 
 
 Os grãos na ZTA crescem devido ao calor e ao pico de temperatura, o 
calor também favorece a coalescência e esferoidização dos componentes do aço, 
como a cementita, reduzindo a resistência do material. 
 
 O ciclo térmico de soldagem e seu rápido resfriamento da ZTA pode 
aumentar a formação de uma estrutura cristalina frágil e dura chamada de 
martensita. 
 
 Uma solda de um único passe pode se dividir e 5 regiões, dependendo do 
pico de temperatura: 
• Região parcialmente fundida (Temperatura próximo ao ponto de fusão); 
Figura 34 – Regiões soldadas 
63 
 
• Região de granulação grosseira (Temperatura de pico acima 1100 C); 
• Região de granulação fina (Temperatura de pico acima da temperatura 
crítica de transformação); 
• Região intercrítica (Temperatura de pico abaixo da temperatura crítica de 
transformação); 
• Região sub-crítica (temperatura de pico abaixo da temperatura AC1 e AR1 
do diagrama ferro-cementita). 
 
 A dimensão e a intensidade da mudança de propriedade que ocorre na 
região soldada depende de alguns aspectos, como: 
• Coeficiente de condutibilidade térmica; 
• Material base; 
• Quantidade e concentração da entrada de calor pelo processo de 
soldagem; 
• Material base. 
 
 Existem alguns defeitos mais comuns que ocorrem na ZTA, são eles: 
• Fissuração por hidrogênio; 
• Decoesão lamelar; 
• Trincas de reaquecimento; 
• Fissuração por corrosão sob tensão; 
• Trincas de liquação ou microfissuras. [12] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
64 
 
3 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
3.1 – Materiais Utilizados 
 
Foram utilizadas duas chapas de aço SAE1040 Conforme croqui abaixo, 
arame eletrodo consumível com especificação AWS ER70S-6 e gás de proteção 
(75% Argônio e 25%CO2). 
 
 
3.2 – Equipamentos 
 
O equipamento utilizado para soldar as amostras foi o conjunto PulsArc 
6200 da Eutectic Castolin. O processo de soldagem foi manual. 
 
Foi necessário controlar a velocidade de soldagem para que não 
ocorressem grandes alterações no valor do aporte térmico e não atingisse a 
microestrutura do metal de base e a ZTA. 
Figura 35 – Croqui das chapas soldadas 
65 
 
 
 
Para controle de temperatura máxima interpasse e temperatura de pré 
aquecimento foi utilizado um pirômetro. 
 
 
 
Figura 37 – Pirômetro FLUKE 62 MAX 
Figura 36 – Máquina PulsArc 6200 
66 
 
 Na fabricação dos corpos de prova, foi utilizado um centro de usinagem 
CNC e fabricado conforme croqui abaixo, seguindo a norma ASMT seção IX e 
AWS D1.1. 
 
 O corpo de prova para metalografia foi cortado e usinado e os seguintes 
equipamentos utilizados: 
• Politriz lixadeira Arotec Aropol 2V (Figura 39); 
• Microscópio metalografico OPTON com aumento de 100 e 400 vezes 
(Figura 40). 
 
 
Figura 40 – Microscópio metalográfico OPTON Figura 39 – Politriz lixadeira Arotec Aropol 2V 
Figura 38 – Croquis dos corpos de prova de tração e dobramento 
67 
 
 Para realização dos ensaios foi utilizada a máquina de tração EMIC Linha 
DL com capacidade de até 100KN. 
 
3.3 – Metodologia do Experimento 
 
As chapas de aço foram soldadas em duas circunstancias, a primeira com 
um pré aquecimento de 397°C e manutenção dessa temperatura entre os passes 
e a segunda sem nenhum pré aquecimento e manutenção