TCCANÁLISE DAS MODIFICAÇÕES ESTRUTURAIS NO AÇO HARDOX 400® DEVIDO AO USO DE MECANISMOS PARA REDUZIR AS DISTORÇÕES OCORRIDAS APÓS O PROCESSO DE SOLDAGEM GMAW-MAG

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ANÁLISE DAS MODIFICAÇÕES ESTRUTURAIS NO AÇO HARDOX 400® 
DEVIDO AO USO DE MECANISMOS PARA REDUZIR AS DISTORÇÕES 
OCORRIDAS APÓS O PROCESSO DE SOLDAGEM 
GMAW-MAG 
 
Joel Jung¹, Adelor Felipe da Costa², Alexandre Milanez³
 
joel_jung@hotmail.com¹, adelor.costa@satc.edu.br²,alexandre.milanez@satc.edu.br³ 
 
 
1
Faculdade SATC, Engenharia Mecânica - Rua Pascoal Meller, 73 - CEP 88.805-380 - 
CP 362 - Criciúma - SC - Brasil. 
 
Resumo 
 
No processo de fabricação de implementos rodoviários a demanda por produtos mais 
resistentes e leves cresce a cada dia. Por consequência, tem-se o crescimento paralelo da 
soldagem que é responsável pelo processo de união das peças que compõem a estrutura 
metálica do produto. Porém, também gera o aumento de problemas que serão evidenciados 
somente no final do processo, como é o caso da distorção. Durante a soldagem a arco elétrico, 
o aquecimento é localizado diretamente na peça soldada, com isso a temperatura não se 
distribui uniformemente e alterações estruturais e metalúrgicas ocorrem na peça durante o 
processo. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento estrutural do aço 
Hardox 400® mediante a utilização de tratamento térmico para reduzir as distorções 
ocasionadas pelo processo de soldagem GMAW-MAG. O metal base utilizado foi o Hardox 
400® com espessura de 3 mm, o metal de adição utilizado foi o ER70S-6 de diâmetro 1,2 
mm, foram soldados corpos de prova sem tratamento térmico de recozimento, com tratamento 
térmico de recozimento para aliviar as tensões internas da chapa, realizando tambem o 
controle da temperatura pós – soldagem. Depois do procedimento foi realizada uma 
comparação entre os processos analisando qual se tornou mais viável. Os corpos de prova que 
apresentaram melhores resultados foram o sem recozimento e com controle de temperatura 
pós – soldagem os corpos de prova com processo de recozimento apresentaram menores 
distorções em contra partida tiveram baixa resistência à tração e dobramento. 
 
Palavras-chave: Soldagem GMAW-MAG, Hardox 400®, Distorção, Alívio de tensão
 2 
 
1. Introdução 
 
No processo de fabricação de implementos rodoviários a demanda por produtos mais 
resistentes e leves cresce a cada dia, juntamente com o processo de soldagem que é muito 
utilizado na união de peças para montagem da estrutura metálica nos implementos 
rodoviários, com isso, alguns problemas são evidenciados no produto final, como as 
distorções nas juntas soldadas. 
A soldagem ocasiona um alto aquecimento nos metais a serem unidos e a distribuição 
da temperatura não é uniforme. Durante o resfriamento, a poça de fusão contrai e solidifica, 
gerando tensões ao redor do cordão de solda e da ZTA. Se as tensões produzidas pela 
expansão térmica e contração excederem o limite de escoamento do metal base, ocorrem 
deformações plásticas localizadas. A deformação plástica resulta em mudanças nos 
componentes dimensionais e distorce a estrutura definitivamente. (AWS, 1997). 
A soldagem de aços especiais como Hardox 400® vem sendo cada vez mais utilizada 
na indústria, visando alta resistência, ganho de qualidade e baixo peso dos equipamentos a 
serem soldados. Com isso, algumas variáveis podem influenciar no processo de soldagem 
como: tipo de arame, velocidade de soldagem, tipo de mistura de gás, pré-aquecimento, com 
isso será realizado um estudo para apresentar soluções práticas do tema apresentando. 
O presente trabalho terá como objetivo avaliar as modificações estruturais ocorridas 
no metal base devido à utilização de tratamento térmico para reduzir as distorções ocorridas 
nos corpos de prova durante o processo de soldagem GMAW – MAG. 
 
 
2. Revisão Bibliográfica 
 
Na revisão bibliográfica serão apresentadas todas as referências dos materiais, 
equipamentos e parâmetros utilizados para conhecer- mos o problema analisado. 
 
2.1 Material e processo de soldagem utilizado no trabalho 
Antes do desenvolvimento dos aços de alta resistência tipo Hardox 400®, era utilizada 
a adição de carbono para obter ganho nas tensões de escoamento e tensão de ruptura do 
material. Porém, a partir de um determinado nível de carbono, o material começa a apresentar 
 3 
 
alguns defeitos em determinados processos de fabricação, dentre eles o processo de soldagem 
(Rodrigues, 2012). 
Segundo Rodrigues (2012), os aços de alta resistência são constituídos por elementos 
de liga que agregam resistência mecânica, como: Resistência a Tração, Dureza, que atendem 
aos limites exigidos na indústria de implementos rodoviários. 
Os aços Hardox 400® de alta resistência possuem limites de tensões semelhantes ou 
até superiores a aços comuns com alto teor de carbono. A diferença está nos elementos de liga 
que preenchem a necessidade excessiva de Carbono. Dessa forma, além do aço de alta 
resistência proporcionar a fabricação de uma estrutura com seções reduzidas e também 
tornando o equipamento mais leve, proporcionam uma soldabilidade boa durante seu processo 
(Rodrigues, 2012). 
Segundo SSAB (2016), o Hardox 400® é uma chapa de alta resistência com dureza na 
faixa de 370 a 430 HB (Brinell) e limite de escoamento na faixa dos 1000 MPa. 
 A Tab. 1 apresenta o percentual máximo de carbono e dos elementos de liga presentes 
nesse tipo de material. 
Tabela 1 - Composição química do aço Hardox 400® (SSAB, 2016). 
 
C (%) Si (%) Mn (%) P (%) S (%) Cr (%) Ni (%) Mo (%) B (%) 
0,32 0,7 1,6 0,025 0,01 1,4 1,5 0,6 0,005 
 
Segundo Brandi et al. (2000), o processo GMAW-MAG utiliza como fonte de calor 
um arco elétrico mantido entre um eletrodo nu consumível, alimentando continuamente, e a 
peça a soldar. A proteção da região soldada e feita por um fluxo de gás ativo. O processo 
GMAW-MAG é adequado para muitos tipos de matérias, entre eles podemos destacar: aços 
carbono e aços de baixa liga. 
Segundo SENAI (2013), o estudo da energia de soldagem é essencial para o 
entendimento dos seus aspectos térmicos na maioria dos processos por fusão. A operação da 
soldagem geralmente é caracterizada por um ciclo térmico de curta duração, que pode resultar 
em modificações metalúrgicas do metal base, que influenciam nas propriedades físicas da 
junta soldada. A energia de soldagem é definida como a quantidade de energia empregada na 
soldagem por unidade de comprimento. 
Segundo especificação do fabricante SSAB (2016), a energia de soldagem que deve-se 
utilizar para aços de alta resistência de espessura 3 mm pode variar até 0,5 kJ/mm. 
 4 
 
A energia de soldagem pode ser calculada da seguinte forma (Wainer et al., 2004) 
conforme equação (1) abaixo. 
 
 
  vV  
 (1) 
Onde: 
E [kJ/mm]: Energia de soldagem 
n [%]: Eficiência térmica 
V [V]: Tensão 
I [A]: Corrente 
v [cm/min]: Velocidade de soldagem 
 
O arame utilizado no processo de soldagem GMAW-MAG em implementos 
rodoviários tem diâmetro de 1,2mm e classificação AWS A5. 18: ER70S-6, as composições 
químicas estão apresentadas nas Tab. 2 abaixo. 
Tabela 2 - Percentual da análise química do arame utilizado (Voestalpine, 2016). 
 
C (%) Si (%) Mn (%) P (%) S (%) Cr (%) Ni (%) Mo (%) B (%) 
0,07 0,84 1,19 0,009 0,017 0,05 0,05 0,6 0,005 
 
2.2 Distorção 
 
Segundo Modenesi (2001), a soldagem por arco elétrico tem uma de suas 
características o aquecimento localizado em determinadas regiões da peça, consequentemente 
o restante do material permanece em temperaturas inferiores. As partes aquecidas tendem a 
dilatar, contudo as partes adjacentessubmetidas a temperaturas menores dificultam o 
aquecimento, resultando no desenvolvimento de deformações elásticas e plásticas no material. 
No final do processo de soldagem a peça apresentará tensões internas (tensões residuais) e 
distorções que resultarão em mudanças geométricas e dimensionais. 
 Segundo Soares (2006), distorção é a alteração geométrica e dimensional que peças 
soldados sofrem com o resultado do movimento do material, decorrente das tensões térmicas 
originadas durante o processo de soldagem. A distorção que ocorre durante o processo de 
soldagem, é resultado da expansão e contração do material de adição e do material base 
durante o ciclo térmico (aquecimento e resfriamento). Ao longo do processo de aquecimento e 
resfriamento, vários fatores interferem na contração do metal, causando as distorções, como 
 5 
 
alterações nas propriedades físicas e mecânicas, precisamente devido ao calor aplicado sobre 
os componentes soldados. 
Segundo Santos (2009), existem três tipos fundamentais de distorção, que pode 
ocorrer durante o processo de soldagem em peças soldadas: contração transversal, que ocorre 
no sentido perpendicular ao cordão de solda, contração longitudinal que acontece em paralelo 
ao cordão de solda e distorção angular, que se dá em torno circular ao cordão de solda. 
 
2.3 Alivio de tensões 
 
Segundo Cunha (2013), denomina-se tratamento térmico os processos metalúrgicos de 
qualquer operação que envolva um aquecimento do material até certa temperatura, seguidos 
de resfriamentos adequados, visando à mudança de estrutura do aço, para obtenção de 
diferentes propriedades sem alteração da composição química do material onde os mais 
utilizados são recozimento, normalização, alivio de tensões tempera e revenimento, podendo 
ser encontrados outros tipos de tratamento desenvolvidos para aplicações especificas. 
Alívio de tensões implica no aquecimento do aço abaixo dos pontos críticos, seguidos 
de um resfriamento lento, deve-se manter a peça em temperatura abaixo do ponto crítico, 
durante 1 hora para cada polegada de espessura e depois esfriá-la lentamente (Cunha, 2013). 
A seleção de temperatura para alivio de tensões depende das composições químicas do 
metal base. Tais fenômenos podem ser mais complexos quando o metal de base e metal de 
solda não são semelhantes, sendo necessário estabelecer os parâmetros de um tratamento 
térmico para alivio de tensões (TTAT) para atender ambas as ligas. Dependendo da 
temperatura de TTAT e a técnica aplicada, pode-se alcançar praticamente uma completa 
retirada da tensão residual (Rodrigues, 2011). 
Segundo Rodrigues (2011), verificou que a temperatura de 600°C por uma hora para 
cada 25 mm de espessura o TTAT mostra-se eficaz no alivio de tensões residuais. A remoção 
da tensão residual pode ser acompanhada em alterações no limite de resistência a tração e no 
limite de escoamento do material, particularmente na zona térmica afetada (ZTA) de aços de 
alta resistência e baixa liga de carbono é devido à ação de revenimento do TTAT. Em demais 
situações, dependendo da composição local da liga frágil podem surgir também no ZTA. Com 
isso, espera-se uma condição ideal a seleção da temperatura para o TTAT que leve a redução 
máxima de tensão residual, sem prejudicar as propriedades mecânicas da junta soldada pela 
ocorrência de transformações de fase ou mudanças microestruturas. 
 6 
 
As temperaturas selecionadas foram adotadas a partir da literatura (ASM Handbook, 
1994). Sendo que a temperatura foi obtida a partir das equações (2) e (3) abaixo adotando 
temperatura mínima A1 (ºC) e temperatura máxima A3 (ºC). 
 
 ( ) ( ) ( ) ( ) (2) 
 
 √ ( ) ( ) ( ) ( ) (3) 
 
Segundo Callister (2002), um tratamento térmico conhecido como um recozimento 
completo é às vezes utilizado em aços de baixo e de médio teor de carbono que serão usinados 
ou experimentarão deformação plástica durante uma operação de conformação. A liga é 
austenitizada por aquecimento até 15 a 40ºC (30 a 70ºF) acima das linhas A3 ou A1 conforme 
indicado na Fig. 1 abaixo, até que o equilíbrio seja atingido. A liga é então resfriada no forno; 
isto é, o forno de tratamento térmico é desligado e tanto o forno quanto o aço resfriam até à 
temperatura ambiente numa mesma taxa, que leva várias horas. 
 
Figura 1– Gráfico de temperatura A1 e A3 adaptado (Callister, 2002). 
 
3. Procedimentos Metodológicos 
 
A metodologia de estudo foi baseada no estudo de alívio de tensões visando conhecer 
as propriedades mecânicas do aço Hardox 400®, medindo as distorções causadas pelo 
T
e
m
p
e
ra
tu
ta
 °
C
 
 7 
 
processo de soldagem GMAW – MAG com arame de diâmetro 1,2 mm realizando ensaios de 
tração na junta soldada, dobramento e macrografia, conforme fluxograma da Fig. 2 abaixo. 
 
Figura 2 - Etapas do procedimento experimental 
 
3.1 – Espectrometria de massa e Corte dos Corpos de Prova 
 
O primeiro passo foi realizar a análise química do material utilizando o Espectrômetro 
de emissão ótica, marca Q4 TASMAN BRUKER. Os corpos de prova para realização do 
trabalho foram dimensionados no software SOLIDWORKS e cortadas no laser utilizando o 
software LANTEK. 
 
3.2 Recozimento, Limpeza e Montagem dos Corpos de Prova 
 
Depois da fabricação dos corpos de prova foi realizado o processo de recozimento 
usando o forno com potência 6 kW com range de subida de 9 ºC por minuto no Laboratório 
de Tratamentos Térmico (LAMEF II), conforme Fig. 3 abaixo. 
 8 
 
 
(a) (b) 
Figura 3 – Recozimento dos corpos de prova; a) Forno de tratamento térmico; b) Corpos de 
prova para recozimento (LAMEF II). 
 
Foram recozidos 04 corpos de prova no total, sendo que a temperatura de recozimento 
foi selecionada a partir das equações A1 e A3 da literatura (ASM Handbook, 1994), obtendo 
A1 = 693 °C e A3 = 838 °, assim foi selecionada uma temperatura de 750 ºC acima da 
temperatura crítica A1 e abaixo da subcrítica A3, conforme Fig. 4 abaixo, deixando os corpos 
de prova durante 1 hora em 750ºC e com resfriamento no próprio forno até atingir a 
temperatura ambiente. 
 
Figura 4 - Gráfico das temperaturas selecionadas (Autor) 
 
Devido ao processo de recozimento os corpos de prova adquiriram uma carepa nas 
superfícies sendo prejudicial à solda, com isso, foi realizado a limpeza em torno de 20 mm a 
cada lado dos corpos de prova pelo processo de jato de granalha com o equipamento 
localizado no laboratório de aspersão térmica e engenharia de soldagem (LAENS), para o 
montagem dos corpos de prova utilizou-se duas chapas de Hardox 400® com espessura 3 mm 
formando um corpo de prova de 280 mm de largura x 320mm de comprimento, depois na 
 9 
 
montagem realizou-se uma marcação com traços na horizontal e vertical em todos os 08 
corpos de prova para medir a distorção, todo esse processo está indicado na Fig. 5 abaixo. 
 
 
 
 
 
(a) (b) 
Figura 5 – Preparação dos corpos de prova; a) Limpeza do corpo de prova pelo jato de 
granalha, b) montagem e marcação dos corpos de prova. 
 
3.3 Soldagem dos Corpos de Prova 
 
Os testes foram realizados no Laboratório de Aspersão Térmica e Engenharia de 
Soldagem (LAENS) da Faculdade SATC. Para executar a soldagem, foi utilizada a fonte de 
potência ESAB LAI 400 P. O metal de adição utilizado nos testes foi o arame sólido 
classificado pela norma AWS A 5.18 da classe ER70S-6. 
 Os corpos de prova foram soldados de forma semiautomática sem nenhum gabarito 
para suafixação, no sentido de soldagem “puxada”, considerando a tocha no ângulo de 60 º, 
utilizando um carro automático no qual posicionou-se ao lado do corpo de prova para fazer o 
avanço da tocha numa velocidade constante e uma distância padrão para todos os corpos de 
prova. As soldas foram executadas na posição 1G (plana). A montagem do processo de 
soldagem pode ser observada na Fig. 6 abaixo. 
 
Peça em processo 
de jateamento 
Junta preparada para 
soldar 
Marcação para medição do 
empenamento 
 10 
 
 
Figura 6 - Montagem da mesa de apoio para soldagem dos corpos de prova (LAENS). 
Foram utilizados os mesmos parâmetros de soldagem para os 04 corpos de prova com 
tratamento térmico de recozimento e 04 corpos de prova sem tratamento térmico. 
Os parâmetros de soldagem para todos os oito corpos de provas estão na Tab. 3 
abaixo. 
Tabela 3 – Parâmetros do Processo (Autor) 
Parâmetros Valores 
Metal Base Classe 400 HB 
Material de Adição ER 70S-6 
Espessura do metal base 3 mm 
Diâmetro do eletrodo 1,2 mm 
Tipo do eletrodo Arame Sólido 
Tipo do gás de proteção Ar +25% CO2 
Vazão do gás de proteção 10 L/min 
Velocidade de Soldagem 50 cm/min 
 
Para coleta dos parâmetros de soldagem como: corrente e tensão elétrica, velocidade 
do arame e vazão do gás foi utilizado o “Sistema de Aquisição de Dados para Soldagem” SAP 
– V 4.28 sendo possível calcular a energia de soldagem, o sistema de aquisição de dados é 
mostrado na Fig. 7 abaixo. 
 
Figura 7 - Sistema de aquisição de dados (LAENS). 
Tocha de 
soldagem Carro 
automático 
Suporte de 
apoio 
Mesa de 
apoio 
Sistema de 
Aquisição 
de Dados 
Notebook 
Corpo de 
 prova 
 11 
 
3.4 Controle de Resfriamento Pós - soldagem 
 
O controle da temperatura de resfriamento pós-soldagem foi realizada da seguinte 
forma: 02 corpos de prova com processo de recozimento e 02 corpos de prova sem processo 
de recozimento foram colocados submersos no cal e 02 corpos de prova sem processo de 
recozimento e 02 corpos de prova com processo de recozimento deixando-os resfriar ate 
temperatura ambiente. 
 
3.5 Marcação dos Corpos de Prova 
 
 As marcações dos corpos de prova foram feitas utilizando traços na horizontal e 
vertical com as mesmas dimensões para os oito corpos de prova e obtiveram-se 30 pontos de 
coleta contando com as extremidades, o ponto de início foi considerado o número 1 e o final 
da medição o número 30 para início da coleta foi travado a peça na extremidade com uma 
trava da mesa do equipamento e considerado o sentido da solda como ponto de referência de 
início a medição todo esse processo foi feito no laboratório (LAMETRO) o aparelho utilizado 
para coleta dos dados foi o aparelho tridimensional, com isso, retirou-se os dados para fazer 
comparações dos resultados dos empenamentos entre os corpos de prova. 
O equipamento tridimensional e a marcação dos corpos de prova estão na Fig. 8 
abaixo. 
 
 
(a) (b) 
Figura 8 – Coleta dos dados das distorções; a) Equipamento tridimensional; b) Corpo de 
prova para medição. 
Equipamento 
tridimensional 
Corpo 
de prova 
Trava 
1 
2 
3 
4 
5 
10 
9 
8 
7 
6 15 
14 
13 
12 
11 
16 
17 
18 
19 
20 21 
22 
23 
24 
25 
30 
29 
28 
27 
26 
 12 
 
Depois da coleta dos trinta pontos foi gerado um gráfico comparativo da média dos 
pontos 1, 12, 17, 26 considerando o ponto 26 como de maior empenamento no final da junta 
soldada e os pontos 12,17 foram considerados o maior empenamento devido ao aporte 
térmico. 
 
3.5 Corpos de Prova 
 
Os corpos de prova para ensaios de tração e dobramentos de raiz da junta soldada 
foram cortados deixando o espaçamento, conforme norma AWS D1. 1 2010 observam-se na 
Fig. 9 abaixo. 
 
 
(a) (b) 
 
Figura 9 – Processo dos cortes dos corpos de prova; a) Desenho esquemático; b) Corpos de 
prova retirados. 
 
3.5.1 Ensaio de Tração 
 
 
Os corpos de prova foram fabricados conforme norma AWS D1.1 2010, mostrado na 
Fig. 10 abaixo, para obtermos resultados do comportamento estrutural do material. 
 
 
(a) (b) 
Tração 
Dobramento 
 13 
 
Figura 10 - Corpo de prova para tração; a) Desenho do corpo de prova b) Corpo de prova 
fabricado. 
 
Os ensaios de tração foram realizados do equipamento DL EMIC com capacidade para 
300 KN realizou-se cinco ensaios para cada corpo de prova tendo como resultado a média da 
Tensão de escoamento, Tensão máxima e Alongamento o posicionamento dos corpos de 
prova e máquina estão na Fig.11 abaixo. 
 
(a) (b) 
Figura 11 – Ensaio dos corpos de prova; a) Máquina de tração b) Corpo de prova fixado na 
garra para ensaio 
 
 
3.5.2 Ensaio de dobramento 
 
Para realizar os ensaios de dobramento, foram retirados três corpos de prova das 
chapas teste soldadas com 200 mm de comprimento e 20 mm de largura, no qual dois foram 
feitos dobramento de raiz da junta. A preparação dos corpos de prova foi realizada conforme 
norma ASME lX ED. 2013 QW-462.2, os métodos de ensaio e critérios de aceitação foram 
conforme a norma ASME lX ED. 2013 QW-162 e o desenho do corpo de prova fabricado e 
cortado está na Fig. 12 abaixo. 
 
 
(a) (b) 
Figura 12 – Corpo de prova para dobramento; a) Desenho do corpo de prova; b) Corpos de 
prova cortados 
 14 
 
 
Os ensaios de dobramento foram realizados no laboratório da empresa de implementos 
rodoviários com o equipamento DL EMIC com capacidade para 300 KN utilizando um 
punção para dobramento dos corpos de prova e foram realizados três testes de dobramento 
lateral (DL) a 180°, utilizando um cutelo de 40 mm e distância entre roletes de 63 mm, 
conforme Fig. 13 abaixo. 
 
 
(a) (b) 
Figura 13 – Ensaios do corpo de prova; a) Máquina utilizada; b) Corpo de prova sendo 
ensaiado. 
 
 
3.5.3 Macrografia 
 
A macrografia realizou-se um ensaio para cada corpo de prova, foi realizado medições 
nos corpos de prova para saber o resultado na penetração (P), largura (L) e reforço do cordão 
de solda (R), conforme Fig. 14 abaixo. 
 
 
Figura 14 - Modelo das dimensões retiradas dos corpos de prova (Modenesi, 2012) 
 
A Tab. 6 abaixo indica a quantidade de corpos de prova para cada teste com seus respectivos 
ensaios. 
Tabela 4 – Quantidade de ensaios e corpos de prova para o teste 
Ensaios Corpos de prova 
Tipo de amostra Normal sem 
resf. pós - solda 
Normal com 
resf. pós - solda 
Recozido sem 
resf. pós - solda 
Recozido com 
resf. Pós - solda 
 15 
 
PA - 1 PB - 1 PC - 1 PD -1 
Tração 5 5 5 5 
Dob. de raiz 3 3 3 3 
Macrografia 1 1 1 1 
 
4. Resultados e análises 
 
A Tab. 5 abaixo, monstra os principais componentes químicos do Hardox 400® 
encontrados com a espectrometria de massa. 
Tabela 5 - Composição química do Hardox 400® 
C 
% 
Si 
% 
Mn 
% 
P 
% 
S 
% 
Cr 
% 
Mo 
% 
Ni 
% 
B 
% 
Cu 
% 
V 
% 
0,130 0,167 1,455 0,003 0,005 0,234 0,022 0,082 0,002 0,013 0,008 
 
Destacando os principais elementos de liga encontrados com seus percentuais como o 
Boro tendo 0,002 %, o Níquel 0,082%, o Molibdênio 0,022%, Cromo 0,234 % e o Vanádio 
com 0,008%. 
4. 1 Soldagem dos Corpos de Prova 
 
Os corpos de prova foram soldadoscom os parâmetros coletados pelo sistema de 
aquisição de dados conforme Tab.6 abaixo 
 
Tabela 6 - Dados usados nos corpos de prova 
Parâmetros Valores Nominais 
Tratamento térmico 
Sem 
recozimento 
sem contr. 
resf. pós-
solda 
Sem 
recozimento 
com contr. 
resf. pós-
solda 
Com 
recozimento 
sem contr. 
resf. pós-
solda 
Com 
recozimento 
com contr. 
resf. pós-
solda 
Identificação dos CP PA1 PB1 PC1 PD1 
Espessura da chapa (mm) 3 3 3 3 
Tensão (V) 22,4 19,3 19,3 19,3 
Corrente (A) 190 193 183 184 
Vazão do gás (l/min) 10,4 10,4 10,4 10,4 
Velocidade do arame (cm/min) 7,2 6,7 6,7 6,7 
Velocidade de soldagem 
(cm/min) 50 50 50 50 
Abertura de raiz (mm) 0 0 0 0 
Quantidades de CP 2 2 2 2 
Quantidades de passes 1 1 1 1 
Energia de soldagem (kJ/mm) 0,39 0,35 0,33 0,34 
 16 
 
Com os dados coletados no Sistema de Aquisição Dados foi possível calcular energia 
de soldagem que foram soldados os corpos de prova. 
 
4. 2 Distorções 
A Tab. 7 monstra os trinta pontos de distorções coletadas no equipamento 
tridimensional de todos os oito corpos de prova. 
 
Tabela 7 - Dados das distorções coletados 
Pontos 
de coleta 
Corpos de prova 
PA1 PB1 PC1 PD1 
CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 CP7 CP8 
1 0 0 0 0 0 0 0 0 
2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,2 0,1 0,3 
3 1,9 2 2,1 2,1 1,7 1,5 1,3 1,9 
4 6,6 7,5 7,1 7,4 6,1 5,8 3 6,7 
5 13,5 15,1 14,9 14,4 12,9 12,5 11 13,4 
6 15,8 17,1 16,8 16,9 2,4 14,7 12,6 15,3 
7 8,8 9,3 8,8 8,9 1,7 7,5 6,7 8,3 
8 3,9 3,7 3,7 3,6 3,1 3,2 2,9 3,3 
9 2,2 1,8 1,7 1,7 7,6 1,8 1,4 1,7 
10 2,3 2,2 2 1,9 14,7 2,2 1,7 2 
11 3,4 4 3,9 3,6 4,2 4,1 3,4 3,7 
12 3,9 3,2 3,3 3 3,4 3,4 2,8 3,2 
13 5,8 5,2 5,3 5,2 4,9 4,8 4,3 4,9 
14 10,8 10,8 10,6 10,5 9,7 9,5 8,4 10 
15 18,3 19,2 18 18,5 17,1 17,1 14,5 15 
16 19,7 18,8 18 17,9 16,7 18 15,1 17,7 
17 14,4 10,8 10,4 9,7 9,7 10,5 9 10,4 
18 10,8 5,4 4,9 4,5 5 5,2 4,8 9,6 
19 5,2 3,4 3,2 2,9 3,3 3,2 3 4,8 
20 3,6 3,8 4,2 4 3,9 3,6 3,1 3,1 
21 5 2 2,5 2,3 2 1,6 1,6 3,7 
22 3,2 1,8 1,8 1,6 1,8 1,6 1,9 1,7 
23 2 3,6 3,5 3 3,4 3,7 6,5 1,6 
24 3,4 9 8,9 8,2 8,1 9,1 7,6 8,1 
25 9 16,7 16,9 15,8 14,8 16,9 13,2 15,6 
26 17,4 14,7 15,2 13,8 12,8 14,7 11,2 13,6 
27 15,4 7,2 7,3 6,2 6,4 7,6 6 6,4 
28 7,2 1,9 1,9 1,5 1,9 2,4 2,2 1,7 
29 1,5 0,2 0,4 0,1 0,2 0,3 0,6 0,1 
30 0,2 0,4 0,9 0,8 0,3 0,2 0,3 0,3 
 17 
 
Com os resultados coletados os corpos de prova com recozimento apresentaram em 
dezoito pontos menores distorções tendo 60 % a menos empenamentos em comparação com 
os corpos de prova sem recozimento e com controle de temperatura pós – soldagem. 
Considerando os maiores pontos de empenamento devido ao aporte térmico causado 
pela soldagem foi realizado um gráfico comparativo entre os corpos de prova, conforme 
Fig.15. 
 
Figura 15 - Gráfico de comparação de distorções entre os corpos de prova 
 
Os corpos de prova PA1 apresentaram maiores empenamentos em relação aos demais 
corpos de prova tendo no ponto final 16,5 mm, devido à soldagem ter ocorrido sem nenhum 
controle de temperatura pós-soldagem. 
Os corpos de prova PB1 apresentaram menores empenamentos em relação ao PA1 
tendo no ponto final da chapa 14,5 mm, devido o controle de temperatura pós-soldagem. 
Os corpos de prova PC1 apresentaram menores empenamentos em relação aos corpos 
de prova PA1 e PB1 tendo no final 13,75 mm, devido ao processo de recozimento. 
Os corpos de prova PD1 apresentaram menores empenamentos em relação aos demais 
corpos de prova tendo no ponto final 12,4 mm, devido ao controle de temperatura pós-
soldagem. 
 
0 
3,55 
12,6 
16,05 
0 
3,15 
10,05 
14,5 
0 
3,4 
10,1 
13,75 
0 
3 
9,7 
12,4 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1 12 17 26
Em
p
e
n
am
en
to
 m
áx
im
o
 (
m
m
) 
Pontos de comparação 
PA1
PB1
PC1
PD1
 18 
 
4. 3 Ensaios de tração 
 
Os gráficos e os corpos de prova rompidos das chapas testes soldagem sem processo 
de recozimento e sem controle de temperatura de resfriamento pós-soldagem (PA1) está na 
Fig.16.
 
 Figura 16 - Corpos de prova ensaiados; a) Gráficos dos ensaios; b) Corpos de prova rompidos 
 
Descartando o terceiro corpo de prova CP3 devido a uma falha da máquina durante o 
ensaio considerou-se somente as médias dos três corpos de prova conforme mostrados na 
Tab.8. 
Tabela 8 - Média dos ensaios 
Corpo de 
prova 
Grupo PA1 
Tensão de 
escoamento 
(MPa) 
Tensão 
máxima 
(MPa) 
Alongamento 
(%) 
Metal base 1050 1200 30 
Junta 
soldada 
494 503 16,7 
 
Os resultados do metal base estão de acordo com o especificado pelo fabricante SSAB, 
a ruptura de todos os três corpos de prova PA1 ocorreram no metal de adição na zona afetada 
pelo calor apresentando um alongamento menor que o metal base. 
Os gráficos e os corpos de prova rompidos das chapas soldagem sem processo de 
recozimento e com controle de temperatura de resfriamento pós – soldagem (PB1), está na 
Fig. 17. 
 19 
 
 
(a) (b) 
Figura 17- Corpos de prova ensaiados; a) Gráficos dos ensaios; b) Corpos de prova rompidos 
 
A Tab. 9 abaixo monstra a média dos dados coletados dos ensaios dos cinco corpos de 
prova referente aos ensaios na junta soldada. 
Tabela 9 - Média dos dados 
Corpo de 
prova 
Grupo PB1 
Tensão de 
escoamento 
(MPa) 
Tensão 
máxima 
(MPa) 
Alongamento 
(%) 
Metal base 1050 1200 30 
Junta soldada 722 803 17,6 
 
Nos ensaios dos corpos de prova PB1 todos apresentaram ruptura no metal de adição e 
alongamento próximo ao metal base, devido ao processo de controle de temperatura pós – 
soldagem realizada nos corpos de prova. 
 
Os gráficos e os corpos de prova rompidos das chapas soldagem com processo de 
recozimento e sem controle de temperatura de resfriamento pós – soldagem (PC1) está na Fig. 
18. 
 20 
 
 
(a) (b) 
Figura 18 – Corpos de prova ensaiados; a) Gráfico dos ensaios; b) Corpos de prova rompidos 
 
A Tab. 10 mostra a média dos cinco valores coletados dos ensaios dos corpos de prova 
com recozimento e sem controle de temperatura pós-soldagem. 
 
Tabela 10 - Média dos dados coletados 
Corpo de 
prova 
Grupo PC1 
Tensão de 
escoamento 
 (MPa) 
Tensão 
máxima 
(MPa) 
Alongamento 
(%) 
Metal base 1050 1200 30 
Junta soldada 410 426,8 18,9 
 
 
Os corpos de prova PC1 todos eles se romperam no metal base tendo tensão de ruptura 
menor que os corpos de prova sem recozimento, também apresentaram um maior 
alongamento e conforme gráfico resultou em um material mais dúctil. 
Os gráficos e os corpos de prova rompidos das chapas soldagem com processo de 
recozimento e com controle de temperatura de resfriamento pós-solda (PD1) está na Fig. 19. 
 
 
(a) (b) 
Figura 19 – Corpos de prova ensaiados; a) Gráfico dos ensaios; b) Corpos de prova rompidos 
 21 
 
A Tab. 11 abaixo, monstra média dos dados coletados dos cinco corpos de prova com 
processo de recozimento e controle de temperatura pós – soldagem. 
 
Tabela 11- Média da coleta dos dados 
Corpo de 
prova 
Grupo PD1 
Tensão de 
escoamento 
(MPa) 
Tensão 
máxima 
(MPa) 
Alongamento 
(%) 
Metal base 1050 1200 30 
Junta soldada 401 417,8 22 
 
Todos os corpos de prova PD1 apresentaram ruptura no metal base tendo uma tensão 
máxima menorque os corpos de sem processo de recozimento um alongamento maior e 
conforme se observou no gráfico se tornou um material mais dúctil. 
 
4. 2 Ensaios de dobramento 
 
A Fig. 20 monstra todos os corpos de prova ensaiados no ensaio de dobramento. 
 
 
Figura 20 - Corpos de prova ensaiados 
 
Nos corpos de prova PA1 foram realizados ensaios de dobramento na raiz da solda e 
um corpo de prova apresentou trinca na raiz da junta soldada de 2 mm, outros dois corpos de 
prova não apresentaram descontinuidades. Os corpos de prova PB1 não apresentaram 
descontinuidades na junta soldada. 
Os corpos de prova PC1 e PD1 não apresentaram descontinuidades na junta soldada 
porem apresentaram menor força de resistência ao dobramento devido ao recozimento. 
 
 
 
PA1 PB1 PC1 PD1 
 22 
 
4.3 Macrografia 
 
 
Na Fig. 21 monstra a macrografia dos corpos de provas sem processo de recozimento 
e sem controle de temperatura pós – soldagem (PA1) e com controle de temperatura pós – 
soldagem no cal (PB1). 
 
Figura 21 - Resultado dos ensaios macrográficos 
 
O corpo de prova PA1 apresentou um reforço maior e uma garganta e comprimento 
menor que o PB1 os dois corpos de prova não apresentaram descontinuidades na junta 
soldada. 
A Fig. 22 monstra a macrografia dos corpos de provas com processo de recozimento 
sem controle da temperatura pós-soldagem (PC1) e com controle de temperatura pós- 
soldagem no cal (PD1). 
 
Figura 22 - Resultado dos ensaios macrográficos 
 
O corpo de prova PC1 apresentou um reforço e largura maior em relação ao PD1, 
corpo de prova PD1 apresentou uma maior garganta em relação aos quatro corpos de prova e 
não apresentaram descontinuidades na junta soldada. 
 
 
 
 
 
PA1 PB1 
PC1 PD1 
 23 
 
5.0 Conclusão 
 
Após termino do trabalho foi concluído que: 
 
Na medição das distorções os corpos de prova PA1 e PB1 apresentaram maiores 
empenamentos em relação aos corpos de prova PC1 e PD1, visto que o processo de 
recozimento diminui tensões internas do material reduzindo as distorções. 
Nos ensaios de tração os corpos de prova PA1 apresentaram uma tensão máxima 41 % 
menor que o metal base devido ao processo de soldagem sem controle de temperatura pós – 
soldagem. 
O corpo de prova PB1 foi o que obteve resultados satisfatórios em relação a resistência 
a tração em comparação ao metal base caindo 33% também apresentou resultados 
satisfatórios em relação as distorções tendo 50 % a menos comparado com PA1 devido ao 
controle de temperatura pós- soldagem. 
Os corpos de prova PC1 e PD1 foram que apresentaram melhores resultados no 
controle das distorções mais não tiveram resultados significativos em relação ao ensaio de 
tração caindo 64% em relação ao metal base, visto que esse processo não é viável para o aço 
Hardox 400®. 
Nos ensaios de dobramento os corpos de prova PC1 e PD1 não apresentaram 
descontinuidades na junta soldada porem devido ao recozimento apresentaram 50% a menos 
de resistência ao dobramento em relação aos corpos de prova PA1 e PB. 
Em relação aos ensaios macrográficos os corpos de prova apresentaram resultados 
coerentes com a relação à energia de soldagem utilizada não apresentando descontinuidades 
na junta soldada. 
 
 
Sugestões para trabalhos futuros 
 
 Realizar estudos de soldabilidade entre materiais diferentes a fim de encontrar 
maneiras de diminuir custos de processo sem perder propriedades mecânicas. 
 Realizar soldagem com Hardox com processo de GMAW- TANDEN com 
duplo arame avaliando taxa de deposição. 
 Realizar soldagens no Hardox com diferentes energias de soldagem variando 
de 0,1 kJ/mm á 1 kJ/mm. 
 24 
 
6.0 Agradecimentos 
 
 
Agradeço primeiramente a Deus por sempre me iluminar nas horas mais difíceis e aos 
meus pais por sempre me apoiar na conclusão do curso. 
Ao meu orientador Eng. Adelor Felipe da Costa pelas horas prestadas para o 
desenvolvimento do trabalho. 
Ao Me. Eng. Jarinson Rodrigues pela ajuda na realização dos ensaios e pela troca de 
conhecimentos técnicos durante o trabalho. 
 
7. Referências Bibliográficas 
 
AWS, 1997. “Welding Handbook; Welding tecnology”. Miami: American Welding [3] 
 
AWS D1.1. Structural Welding Code – Steel. 22 ed. International Standard Book Number: 
978-0-87171-772-6. American Welding Society. Miami. USA. 2010. 
 
CALLISTER, William D. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 5.ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2002. xvii, 589 p. ISBN 8521612885 
 
CUNHA, Lélis da. Solda : como, quando e por quê. Porto Alegre: imprensa livre, 2013. 366p. 
ISBN 978-85-7967-326-3. 
 
MODENESI, P. J. Efeitos Mecânicos do Ciclo Térmico, Universidade Federal de Minas 
Gerais, Belo Horizonte, 2001. 
 
RODRIGUES, S. M. Estudo do Comportamento em Fadiga de Juntas Soldadas de Aços 
Bifásicos de Alta Resistência Mecânica. UFRGS, Porto Alegre, 2012. 
 
RODRIGUES, T.V. Tratamento térmico pós- soldagem para alivio de tensões residuais em 
chapas de aço soldadas: modelagem e análise experimental. Dissertação (Mestrado) centro 
federa de educação tecnológica Celso Suckon da Fonseca, 2011. 
 
 25 
 
SANTOS, F. J. Soldagem de Alumínio: Influencia dos parâmetros de pulso na distorção 
angular. 2009. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Estadual 
Paulista, Faculdade de Engenharia, Bauru, 2009. 
 
SENAI - Serviço nacional de aprendizagem industrial. Soldagem: área metalurgia. São 
Paulo: SENAI-SP, 2013 719 p. (Informações tecnológicas). ISBN 9788565418683. 
 
SOARES, H.C.G. Estudo de sequência de soldagem para redução e eliminação de 
distorções. 2006. Dissertação (Pós-Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade 
Federal de Minas Gerais-UFMG, Belo Horizonte, 2006. 
 
 WAINER, E., BRANDI S., D., MELLO, F., D., H., Soldagem e processos de 
metalurgia. 2.reimp. São Paulo: Editor Edgard Blücher, 2000. 
 
Wainer, E., Brandi, S.D., de Mello, F.D.H., Soldagem – processos e metalurgia. Editor 
Edgard Blücher LTDA, 2004. 
 
SSAB, WELDING. Disponível em: http://www2.ssab.com/en/Products--Services/Service--
Support/Technical-handbooks-/Welding-Handbook/. Acesso em: 13 de abril de 2017. 
 
SSAB, Composição química Hardox 400®. Disponível em: 
https://www.ssab.com/products/brands/hardox/products/hardox-400. Aceso em setembro 
2016. 
 
Voestalpine, composição química do arame solido. Disponível em: 
http://www.voestalpine.com/welding/. Acesso em setembro 2016.