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ESTUDO MICROESTRUTURAL DO AÇO ASTM A36 APÓS SER SOLDADO PELO MÉTODO FCAW

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FACULDADE ESTÁCIO DE BELÉM 
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
THIAGO MAUÉS OLIVEIRA DILLON 
 
 
 
ESTUDO MICROESTRUTURAL DO AÇO ASTM A36 APÓS SER SOLDADO 
PELO MÉTODO FCAW 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BELÉM – PA 
2018 
FACULDADE ESTÁCIO DE BELÉM 
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
THIAGO MAUÉS OLIVEIRA DILLON 
 
 
 
ESTUDO MICROESTRUTURAL DO AÇO ASTM A36 APÓS SER SOLDADO 
PELO MÉTODO FCAW 
 
 
 
 
 
Artigo apresentado ao Curso de Engenharia 
Mecânica como requisito de avaliação para 
obtenção do Grau de Bacharel em Engenharia 
Mecânica. 
Orientadora: Profª MSc. Arielly Assunção Pereira. 
 
 
 
 
BELÉM – PA 
2018 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Autorização para Publicação Eletrônica de Trabalhos Acadêmicos 
 
 
Na qualidade de titular dos direitos autorais do trabalho citado, em consonância com a Lei 
nº 9610/98, autorizo a Faculdade Estácio de Belém a disponibilizar gratuitamente em sua Biblioteca 
Digital, e por meios eletrônicos, em particular pela Internet, extrair cópia sem ressarcimento dos 
direitos autorais, o referido documento de minha autoria, para leitura, impressão e/ou download, 
conforme permissão concedida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO MICROESTRUTURAL DO AÇO ASTM A36 APÓS SER SOLDADO 
PELO MÉTODO FCAW 
 
Thiago Maués Oliveira Dillon 
thiago.dillon@gmail.com 
Arielly Assunção Pereira 
arielly.pereira@estacio.br 
 
RESUMO 
Os estudos metalográficos dos aços vem com o passar do tempo ganhando mais atenção no cenário científico, pois 
possibilitam compreender melhor os efeitos que certas modificações causam em seu desempenho mecânico e estrutural, 
possibilitando então um maior controle de sua qualidade. O seguinte estudo tem como objetivo analisar as 
microestruturas formadas na zona termicamente afetada pelo calor, metal base e zona fundida de uma junta soldada 
pelo método FCAW (Flux Cored Arc Welding) conhecido em português como soldagem com arame tubular, utilizando o 
aço náutico ASTM A36 que possui 0,26% de Carbono, ideal para fabricação de embarcações. Serão analisadas as fases 
do aço, bem como as regiões que posteriormente são formadas após o processo de fusão de materiais. Para tal, serão 
realizadas análises de micrografias obtidas com o auxílio de um microscópio óptico, na ZTA, ZF, MB e MA e também 
ensaios de dureza Rockwell na escala C em cada área na junta soldada. Desta forma, objetiva-se caracterizar o material 
contemplando a análise em todas as zonas citadas proveniente da soldagem metálica. 
Palavras-chaves: microestruturas, ZTA, ZF, MB, MA, FCAW, dureza Rockwell C. 
1. INTRODUÇÃO 
 
As hidrovias têm sido um dos meios de grande importância no tráfego de carga e de pessoas nos estados do norte do 
Brasil, devido ao grande potencial hidrográfico que estas regiões possuem. A Companhia Docas do Pará possui sob sua 
responsabilidade a exploração e administração dos portos de Belém, de Vila do Conde, Santarém, Altamira, Itaituba, de 
Óbidos, além do terminal Petroquímico de Miramar e do Terminal Portuário de Outeiro (RODRIGUES, CASTRO, 2013). 
Esse sistema segundo Rodrigues e Castro (apud ANTAQ, 2012) foi responsável pela movimentação de 288.797.328 t 
(34,63%) de mercadorias, de um total de 833.882.796 t, em 2010, além da maioria das seguintes mercadorias: 69,77% de 
soja, 81,19% de milho, 99,78% de açúcar e 85,5% em contêineres. 
Nessa direção, os estaleiros, para se manterem competitivos no mercado, têm buscado qualidade e produtividade de 
seus processos de fabricação, o que tem requerido o aprimoramento de técnicas avançadas de soldagem na construção 
dessas embarcações, oportunidade essa vislumbrada como motivadora para desenvolver este trabalho (RODRIGUES, 
2010). 
A soldagem, não alheia a isso, tem dado sua contribuição, seja oferecendo ao mercado, seja desenvolvendo processos 
de soldagem que proporcionam grande produtividade, como o arco submerso, os processos robotizados e o processo de 
soldagem a arco com arame tubular (Flux Cored Arc Welding - FCAW). Este processo, além da ótima aparência da solda 
e da alta qualidade do metal depositado, apresenta-se como uma excelente alternativa capaz de proporcionar ganhos na 
produtividade com um mínimo de investimento em relação aos dois primeiros processos, visto que os princípios de 
funcionamento e os equipamentos do processo FCAW são semelhantes aos usados no processo com arame sólido (Gas 
Metal Arc Welding - GMAW), também conhecido como MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas) (RODRIGUES, 
2010) 
Porém, devido ao calor alguns problemas podem surgir, como a perda de tenacidade na ZTA, ou na zona fundida 
(associada com a formação de estruturas de granulação grosseira, durante a soldagem com elevado aporte térmico, ou 
com a formação de martensita na soldagem com baixo aporte térmico) e a formação de trincas de solidificação (em peças 
contaminadas ou na soldagem com aporte térmico elevado). Com isso, é de fundamental importância reconhecer a 
microestrutura presente na ZTA para se identificar possíveis problemas que podem vir a ocorrer em um projeto de 
soldagem (MODENESI, 2011). 
Para tanto, é muito importânte o investimento em métodos que certifiquem a qualidade da solda, devido a esta trazer 
estes problemas. E para se fazer o estudo da microestrutura resultante das interações com as altas temperaturas do arco 
elétrico, se utilizará um microscópio óptico no Instituto Federal do Pará, onde se fará uma análise das diversas 
microestruturas presentes. E para complementar o estudo, se fará testes de dureza Rockwell, para que se possa comparar 
os efeitos causados por essas interações. 
 
2. REVISÃO DE LITERATURA 
 
2.1 Processo de soldagem FCAW (Flux Cored Arc Welding) 
 
O processo de soldagem FCAW (Flux Cored Arc Welding), conhecido como soldagem a arame tubular, surgiu na 
tentativa de reunir a praticidade e qualidade do processo SMAW (Shielded Metal Arc Welding) com a produtividade do 
Processo MAG, que combinava a proteção gasosa a base de CO² com o uso de arames com fluxo interno, proporcionando 
um avanço ainda maior na qualidade do cordão de solda. O processo FCAW alia as principais vantagens do processo 
GMAW, tais como, elevadas taxas de deposição, elevado rendimento, qualidade da solda e fácil automação. Bem como 
as vantagens do processo SMAW, como, simplicidade e versatilidade. Possibilidade de ajuste da composição química do 
metal de solda e qualidade e proteção do cordão para utilização em campo (MOREIRA, 2008). 
 
2.2 Microestrutura da zona fundida 
 
Na soldagem de aços com baixo teor de carbono e baixa liga, a poça de fusão solidifica-se inicialmente com ferrita, 
podendo sofrer uma reação peritética com a formação de austenita. Durante o resfriamento, a austenita remanescente 
transforma-se em ferrita. Esta, em função das elevadas temperaturas, sofre um grande crescimento de grãos, tendendo a 
apresentar uma estrutura de grãos colunares grosseiros, similar a estrutura original da zona fundida. Em temperaturas 
mais baixas, inferiores a 900°C, a austenita se decompõe, resultando em diferentes produtos ou constituintes 
(MODENESI, 2012). 
As principais microestruturas formadas na zona fundida, segundo Modenesi 2012, são: Ferrita Primária (PF(G)), 
nucleia nos contornos de grão da austenita, é caracterizada por veios de grãos poligonais associados com os contornos 
austeníticos prévios. Ferrita Primária (PF (I)), é caracterizado por grãos de ferrita usualmente poligonais, localizados 
dentro dos grãos austeníticos prévios. Ferrita Acicular (AF), é caracterizado por pequenos grãos de ferrita e não alinhados, 
localizados no interior dos grãos austeníticos prévios. Uma região de AF comumente inclui placas isoladas de grande 
razão de forma. Tais microestruturas ficam evidentes na figura 1A: 
 
Figura 1: Microestruturas na zona fundida. 
Fonte: CASTRO, 2011 (1A); BARBEDO, 2011 (1B, 1C, 1D). 
AB 
C
 
D 
A Ferrita com Segunda Fase Alinhada (FS(A)), são duas ou mais placas paralelas de ferrita., ja a Ferrita com Segunda 
Fase não alinhada (FS (NA)), é caracterizada como ferrita com distribuição de micro fases (Figura 1B). Ambos os 
constituintes podem iniciar o seu crescimento diretamente do contorno de grão da austenita ou a partir de grãos de ferrita 
de contorno de grão formados anteriormente. Ha também o Agregado Ferrita Carbono (FC) que são estruturas finas de 
ferrita e carbono, incluindo ferrita com carbonetos interfásicos e perlita, presentes nas figuras 1C e 1D (MODENESI, 
2012). 
 
2.3 Microestruturas da Zona Termicamente Afetada (ZTA) 
 
Para se entender como ocorrem os mecanismos de mudança microestrutural no aço ASTM A36, é necessário analisar 
o diagrama ferro-carboneto de ferro, que mostra justamente as mudanças de fase e das diversas microestruturas em função 
da temperatura e da porcentagem de carbono. 
Segundo a ASTM A36 e o fabricante da chapa ArcelorMittal, no qual fala que o aço tem no máximo 26% de carbono 
e que implica dizer que é um aço de baixo carbono. Pode se dizer que o diagrama abaixo o representa. 
O diagrama metaestável ferro-cementita (Fe3C) mostrado na figura 2, define regiões onde as varias fases são estáveis, 
bem como os contornos de equilíbrio entre elas, de acordo com a composição e temperatura. O elemento ferro possui três 
formas alotrópicas α (ferrita alfa), δ (ferrita gama) e γ (austenita), sendo α e δ com estrutura cristalina cúbica de corpo 
centrado (ccc), que diferenciam entre si pelo tamanho do parâmetro de rede, e a austenita cúbica de face centrada (cfc). 
A faixa de temperatura onde cada uma destas formas é estável e o grau de solubilidade do carbono em suas respectivas 
estruturas cristalinas da origem ao diagrama de fases abaixo (JUNIOR, 2007). 
 
Figura 2: diagrama Fe-Fe3C. 
Fonte: Adaptado de ArcelorMittal, março 2013. 
 
A microestrutura da ZTA resulta das transformações estruturas do metal base associado com os ciclos térmicos e 
deformações durante a soldagem. Para fins de estudo, pode-se considerar a ZTA dos aços transformáveis como sendo 
formada por diferentes regiões a medida que se afasta do cordão de solda (MODENESI, 2012). Além disso a ZTA se 
caracteriza por ser uma região não fundida do metal base que teve sua microestrutura alterada pelo ciclo térmico de 
soldagem. As temperaturas de pico desta região foram superiores à temperatura crítica do material em questão e inferiores 
à sua temperatura de fusão (BARBEDO, 2011). Como mostrado na figura 3A abaixo: 
2.3.1 Região de Grãos Grosseiros (GGZTA): ou região de crescimento de grão, corresponde a porção do metal base 
aquecidas acima de sua temperatura de crescimento de grão, em geral em torno de 1200°C, tendo uma microestrutura 
caracterizada pelo seu elevado tamanho de grão austenítico (figura 3A) e sua microestrutura final resultante da 
decomposição da austenita (MODENESI, 2012). 
O tamanho do grão austenítico se deve basicamente por duas causas: 
• Ciclo térmico de soldagem, particularmente a sua temperatura de pico e o seu tempo de permanência acima 
da temperatura de crescimento de grãos, e 
• Temperatura de grãos do material. 
Os ciclos térmicos em uma junta soldada dependem fortemente, para um dado material e geometria de junta, da energia 
de soldagem. Quanto maior for o valor desta, mais grosseira será a granulação desta região e maior será a sua extensão. 
Assim, os processos de soldagem por eletroescória e a arco submerso geram uma região de crescimento de grão mais 
extensa e de granulação mais grossa que a soldagem com eletrodos revestidos (MODENESI, 2012). 
E a combinação de grãos grosseiros e altas taxas de resfriamento podem formar fases frágeis e duras no metal fundido 
e na ZTA de aços soldados. Além disso, a presença de hidrogênio difundido na soldagem pode causar trincas a frio do 
conjunto soldado (BARBEDO, 2011). 
Porém, Segundo ALBUQUERQUE (2011), uma granulação grosseira no metal de solda não é necessariamente 
prejudicial à tenacidade, desde que o microconstituinte presente nesta região da junta soldada seja predominantemente 
constituído de Ferrita Acicular (AF) (Figura 1A) que possui formato lenticular. Este microconstituinte apresenta 
granulação fina e entrelaçada, composta por finas ripas de ferrita com cementita entre estas ripas. Devido à distribuição 
caótica das ripas de ferrita, a presença deste microconstituinte é favorável ao aumento da tenacidade no metal de solda de 
aços com alta resistência e baixa liga (ARBL), possibilitando uma boa relação entre resistência e tenacidade. 
Segundo Modenesi, 2012 (apud LACASTER, 1980, p. 30) a microestrutura final, resultante da transformação da 
austenita, depende dos teores de carbono e de elementos de liga no aço, do tamanho de grão austenítico e da velocidade 
de resfriamento da região de crescimento de grão. 
Em aços baixo carbono, primeiro forma-se a ferrita proeutetóide nos contornos de grão da austenita. No interior destes 
grãos forma-se uma estrutura composta de ferrita de Widmanstatten, perlita e bainita. Como no caso da zona fundida, a 
perlita pode se apresentar em uma forma atípica. Com maiores velocidades de resfriamento e maiores teores de carbono 
e de elementos de liga, a quantidade de ferrita proeutetóide diminui ou desaparece e a austenita se transforma 
predominantemente em uma mistura de bainita superior e inferior e martensita. Em casos extremos, a estrutura pode 
tornar-se completamente martensítica. Um maior tamanho de grão austenítico, aumenta a temperabilidade do material e 
o tamanho médio dos produtos de sua decomposição. Desta forma, para uma dada velocidade de resfriamento, fatores 
que causam um maior crescimento de grão da austenita, levam à formação de uma estrutura final mais dura e grossa na 
ZTA (MODENESI, 2012). 
 
2.3.2 A região de granulação fina (GFZTA): ou de normalização situa-se mais afastada da linha de fusão que a anterior, 
sendo submetida durante a soldagem, a temperaturas de pico entre cerca de 1200ºC (temperatura de crescimento de grão) 
e A3 (temperatura de início de formação da ferrita). Esta região é caracterizada por uma estrutura de granulação fina 
(figura 3B), similar à dos aços normalizados. Esta região não é considerada problemática para a maioria dos aços, exceto 
para aqueles temperados e revenidos, onde ela pode apresentar menor resistência mecânica que o metal base 
(MODENESI, 2012). 
Figura 3: Região de Grão finos. 
Fonte: CASTRO, 2011. 
A B 
2.3.3 Região intercrítica (ICZTA): o material é aquecido, na soldagem, entre A3 e A1 (temperatura eutetóide) 
observados no diagrama de faze da figura 2, e sofre uma transformação parcial, isto é, apenas parte de sua estrutura é 
transformada em austenita, que se decompõe em seguida durante o resfriamento. Em um aço com uma estrutura de ferrita 
e perlita antes da soldagem, as regiões perlíticas (com cerca de 0,8% de carbono) e uma quantidade variável da ferrita 
junto à perlita se transformam em austenita durante a soldagem. No resfriamento, estas regiões que apresentam com um 
teor de carbono maior do que teor médio do aço, podem se transformar em martensita se a velocidade de resfriamento for 
suficientemente elevada. Neste caso, na condição soldada, esta região se constitui de regiões de alta dureza inclusas em 
outras macias. (MODENESI, 2012). 
 
2.3.4 Região subcrítica (SCZTA): apresenta pequenas alterações microestruturais visíveis ao microscópio ótico em aços 
na condição laminado a quente ou normalizado. Estas se resumem basicamente a uma pequena esferoidização da perlita. 
Em aços temperados e revenidos, as alterações microestruturais são mais intensas, ocorrendo um super revenido das 
regiões da ZTA aquecidas acima da temperatura original de tratamento. Nestas condições, a região intercrítica é mais 
extensa e apresenta uma queda de dureza em relação ao metal base. (MODENESI, 2012). 
À esquerdada Figura 4, a seguir, é mostrada a representação esquemática de distribuição de temperatura na ZTA e à 
direita relaciona essa distribuição de temperatura ao diagrama Fe-C, com efeito, da temperatura máxima de soldagem e 
seu gradiente no resfriamento, sobre as fases de equilíbrio e possíveis efeitos sobre a microestrutura da ZTA 
(RODRIGUES, 2010). 
 
Figura 4: Representação esquemática da distribuição de temperatura e microestrutura na ZTA. 
Fonte: RODRIGUES, 2010. 
2.4 Dureza 
 
A literatura dá maior importância à dureza da ZTA, devido ao fato de que esta é considerada como um indicador de 
problemas potenciais de uma junta soldada, como o trincamento a frio e corrosão sob tensão. A dureza da ZTA é função 
da composição química, principalmente do teor de C e da taxa de resfriamento (FOSCA, 2003). 
Geralmente a maior dureza é encontrada na proximidade da linha de fusão, já que esta zona atinge a velocidade 
máxima de resfriamento e a máxima temperatura da ZTA, permanecendo mais tempo em alta temperatura, inclusive 
promovendo crescimento de grão e, por conseguinte, maior temperabilidade do material (CASTRO, 2011). 
As elevadas taxas de resfriamento e a composição de grãos grosseiros podem promover a formação de 
microconstituintes frágeis e duros no metal fundido e na ZTA de aços soldados (RODRIGUES, 2010). Aliados a estes 
fatores, a presença de hidrogênio difusível no processo de soldagem pode levar o conjunto soldado a apresentar falha por 
trincamento a frio (KOU, 1987). 
Conforme a norma API 6A, item 7.4, e a norma NACE MR0175/ISSO 151562:2003(E), item 7.3.3.2 o valor máximo 
para a média das durezas medidas deve ser de 22HRC ou 250HV10. Enquanto que os valores individuais de medição de 
dureza podem ter um valor máximo de 24HRC, ou 260HV10, segundo estas mesmas normas (FARACO, 2009). 
 
3. METODOLOGIA 
 
Para realizar o referido estudo foi fornecido uma amostra possuindo 80mm x 160mm e espessura de 8 mm (figura 5) 
do aço carbono ASTM A36 fabricado pela Arcelor Mittal, muito utilizado na construção das embarcações de um estaleiro 
localizado no distrito de Icoaraci do município de Belém. Segundo a norma ASTM A36, este é um aço de baixa liga e de 
baixo carbono e média resistência, e possui a composição química indicada na tabela 1 abaixo: 
 
Tabela 1: Composição química [%em peso] do aço carbono ASTM A36. 
ArcelorMittal 
Similares 
AISI/SAE/DIN 
Composição Química (%) - Teores Objetivados 
C Mn P S Si Cr Outros 
A36 ASTM A-36 0,26 0,75 
≤ 
0,04 
≤ 
0,05 
≤ 
0,40 
- - 
Fonte: Do autor, adaptado de Guia do aço, março 2013. 
 
A amostra (figura 5) foi soldada pelo método arame tubular com proteção gasosa de CO2 utilizando o arame AWS 
E71T-1C de 1,2mm de diâmetro, os parâmetros de soldagem utilizados pelo estaleiro foram: Tensão (U) 25V, Corrente 
Média (Im) 150 A, Vazão do gás de proteção (Vz) 12 Lb/min, Velocidade de alimentação do arame (Va) 5 m/min, 
velocidade de avanço da tocha (Vs) 2,16 cm/min e Distancia do bico de contado com a peça (DBCP) 9 mm. Primeiramente 
foi feito um chanfro no formado de V, e com isso foi preenchido o passe de raiz e depois foi realizado o preenchimento 
da cavidade a ser soldada. 
Figura 5: Amostra do aço ASTM A36. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Do autor, com base em pesquisa (2018). 
 
Com o auxílio de uma cortadora de metais ENTEX com sistema de arrefecimento para o metal cortado pertencente a 
faculdade Estácio – IESAM do laboratório de metalografia, cortou-se a peça em pedaços menores de dimensões 10mm x 
35mm e uma espessura de 10mm, para que se pudesse realizar os estudos metalográficos e de dureza. 
 Utilizando o laboratório de metalografia do IFPA (Instituto Federal de Tecnologia do Pará) se embutiu a peça à quente 
em uma embutidora metalográfica EM40D da TECLAGO, utilizando Baquelite preto da SKILL–TEC, possibilitando um 
melhor manuseia da peça para que fosse posteriormente lixada e polida. E então com uma lixadeira e politriz da FORTEL 
com as respectivas granulometrias de lixa, 80, 150, 300, 500, 600, 800, 1000, 1200 e 2000 se lixou o corpo de prova. E 
para fazer o polimento, se utilizou uma politriz lixadeira metalográfica modelo PL02E da TECLAGO, com pano de 
polimento e pasta de alumínio de granulometria de 1µ. 
Após o polimento, imediatamente se fez o ataque químico de 3 segundos com Nital 3% (Acido Nítrico) na face 
desejada para análise metalográfica. E então utilizando um microscópio da Carl Zeiss, modelo A1 Lab, se extraiu as 
imagens de interesse. 
Os ensaios de dureza foram feitos de acordo com a norma NACE MR0175/ISSO 151562:2003, em um durômetro da 
TIME, modelo TH 300, utilizando a escala HRC (Hardness Rockwell C), com carga máxima de 150 kg e tempo de 
penetração de 4s, penetrador cônico de 120º. 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Com base no referencial teórico utilizado por esta pesquisa, era esperado após os procedimentos de soldagem FCAW, 
encontrar nos ensaios metalográficos as zonas afetas pelo calor. Devido aos efeitos que as altas temperaturas de soldagem 
causam nos grãos do aço carbono e com isso resultando em mudanças em seu comportamento mecânico, como, a dureza 
desta área afetada. Foram feitos ensaios de dureza Rockwell C para cada região à ser estudada, obtendo a dureza da região 
do Passe de Enchimento (P. Enchimento) e Passe de Raiz (P. Raiz) no centro da junta e na Linha de Fusão (LF), foi 
possível também obter a dureza da GGZTA. Porém devido a amostra estas fora de nível, causou problemas na extração 
da dureza do metal base e da GFZTA, não podendo também obter mais amostras. 
 
4.1 Análise de Dureza 
 
Ao se realizar os testes de dureza, foi possível identificar a dureza das regiões da GGZTA, do metal de solda do passe 
de enchimento e de raiz e do centro da junta soldada e da linha de fusão (LF) que é onde o metal solda e o metal base se 
unem. Porém, não foi possível identificar a dureza do metal base e da GFZTA devido a falhas na leitura do durômetro. 
Entretanto o fabricante da chama metálica indica que a dureza do aço ASTM A36 é 163 HB ( Hardness Brinell), que 
fazendo a conversão para a dureza HRC (Hardness Rockwell C) é de 3,4 HRC. 
Fazendo a análise é possível observar que a região da GGZTA apresentou a maior medida de dureza, não se 
enquadrando no valor de aceitação pela norma NACE e API 6A que é de 22 HRC, enquanto que no centro da junta e LF, 
mediu-se durezas menores que a de origem do metal base, mostrando um amolecimento nessas regiões. 
Observa-se também que a região do passe de enchimento atingiu uma maior dureza que do passe de raiz, entretanto 
ambas não ultrapassam o valor limite da norma. 
A tabela 2 e imagem 6 abaixo, estão relacionando as durezas encontradas em suas respectivas áreas com cores: 
 
Tabela 2: Medições de dureza; Média e Desvio Padrão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Do autor, com base em pesquisa (2018). 
 
Imagem 6: Corpo de prova comas impressões de dureza Rockwell C. 
Fonte: Do autor, com base em pesquisa (2018). 
 
 
Dureza Rockwell C 
Amostra P. Raiz P. Enchimento Centro LF GGZTA 
1 2,1 11,7 3,4 1 53,5 
2 5,9 11,7 0,2 1,5 - 
3 4,4 11,3 - - - 
4 6,5 - - - - 
MÉDIA 5,15 11,7 1,8 1,25 53,5 
Desvio P. 1,71 0,23 2,26 0,35 - 
4.2 Análise Macrográfica 
 
Analisando a macrografia da figura 7, fica evidente a existência de três regiões da junta soldada: Metal Base (MB), 
Zona Termicamente Afetada (ZTA), Zona Fundida (ZF) ou Metal de solda (MS) e a linha de fusão (LF). 
 Observando o MS do passe de raiz (P. Raiz) localizado na parte inferior, pode-se ver bem a existência de grãos 
colunares que nuclearam no sentindo da propagação do calor. Não diferente do passe de raiz, observa-se também no 
preenchimento do chanfro da junta a cima, o aparecimento de grão colunares que cresceram no sentido da propagação do 
calor. 
 Tanto no passe de raiz quanto no passe de enchimento, é possível observar o tamanho da extensão de suas ZTA’se 
um maior tamanho dos grãos em volta do MS. Em média a extensão da ZTA nas superfícies do MB mediram 0,8 mm, 
enquanto que no centro e na base do preenchimento mediram respectivamente 3 mm e 5 mm. 
Pode-se notar também a inexistência de trincas induzidas pelo hidrogênio ou trincas a frio e outras descontinuidades 
possíveis a uma junta soldada. 
Figura 7: Macrografia da junta soldada, ataque químico Nital 3%. 
Fonte: Do autor, com base em pesquisa (2018). 
 
4.3 Análises Micrográfica 
 
Na análise microestrutural é possível observar mais profundamente as características dos grãos, aqui se fará a análise 
das três regiões de interesse, sendo elas o metal base, a ZTA com suas quatro regiões GGZTA, GFZTA, ICZTA e SCZTA, 
a zona fundida e o metal de solda. 
 
4.3.1 Microestrutura do Metal Base 
 
A figura 8, mostra a microestrutura do MB após o ataque químico com Nital 3%, o metal base é a região que não se 
teve influência com as altas temperaturas, pode-se observar a existência de duas fases microestruturas, a ferrita (áreas 
claras) e a perlita (áreas escuras) constituída com lamelas de ferrita (α) e cementita (Fe3C). Nota-se ligeiras estrias, 
oriundas ao processo de laminação da fabricação da chapa metálica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8: Microestrutura do Metal Base; Nital 3%. 
 
Fonte: Do autor, com base em pesquisa (2018). 
 
4.3.2 Microestrutura do Metal de Solda ou Zona fundida 
 
A microestrutura do metal de solda (MS) do passe de enchimento e raiz apresentaram grão colunares de ferrita acicular 
AF que nucleiam no sentido da propagação do calor de soldagem, com ferrita de contorno de grãos PF(G), ferrita de 
segunda fase alinhada FS(A), ferrita primaria intragranular poligonal PF(I) e ferrita de segunda fase não alinhada FS(NA). 
como pode ser observado na figura 9A. Na ZF do passe de raiz, além de notar as mesmas características na ZF do passe 
de enchimento é possível perceber também, um refinamento de seus grãos na parte superior da figura 9B acima, próximo 
ao centro da junta soldada. 
 
 
Figura 9: Microestrutura da região do Metal de solda; Nital 3%. 
Fonte: Do autor, com base em pesquisa (2018). 
 
4.3.3 Microestrutura da ZTA 
 
A microestrutura da ZTA é caracterizada por apresentar quatro tipos de regiões a GGZTA, GFZTA, ICZTA, SCZTA, 
isto é causado devido aos diferentes valores de temperatura que estas regiões atingiram durante a soldagem e por seu 
resfriamento, nucleando diversas morfologias de microestrutura no interior de seus grãos. Com passe na pesquisa feita, 
foi possível de identificar apenas duas das quatro regiões mencionadas, a GGZTA e a GFZTA que serão analisadas a 
seguir. 
 
 
 
B A 
4.3.3.1 Região de GGZTA 
 
E a área que atinge maior influência da temperatura sem se fundir, chegando a temperatura de crescimento de grãos 
em torno de 1200°C, pois se localiza mais próxima do ZF. Esta região se caracteriza pelo elevado tamanho de grão (figura 
10A) e apresentou nucleação de microestrutura de Widmastatten como ferrita de segunda fase alinhada FS(A), ferrita 
intragranular poligonal PF(I), e agregado ferrita-carbono (perlita) FC(P), como observado na figura 10B: 
 
Figura 10: Microestrutura da região da GGZTA; Nital3%. 
Fonte: Do autor, com base em pesquisa (2018). 
 
4.3.3.2 Região de GFZTA 
 
Pode-se notar, fazendo uma comparação estre as figuras 10A e 11 a diferença de formação microestrutural entre a 
GGZTA e a GFZTA, apresentando um refinamento em seus grãos. Esta região situa-se mais afastada da linha de fusão 
que a região anterior, consequentemente experimentando menores temperaturas. Para esta área também se da o nome de 
região de normalização, pois alcança temperaturas de em torno de 1200 °C e a linha A3, que como mostrado na figura 2 
é uma região de normalização. Nesta região se encontrou porções de ferrita primaria e perlita refinados e de ferrita 
primaria poligonal intragranular. 
 
Figura 11: Microestrutura da região da GFZTA; Nital 3%. 
Fonte: Do autor, com base em pesquisa (2018). 
B A 
 
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Este trabalho teve como objetivo mostrar as principais formações microestruturais proveniente das interações com 
altas temperaturas de soldagem. Utilizando o método FCAW (Flux Cored Arc Welding) soldagem utilizando arame 
tubular de fluxo interno e com proteção gasosa de CO2, para unir uma amostra de aço náutico ASTM A36. E com um 
microscópio óptico registrou-se as imagens utilizadas neste trabalho. 
Foi possível concluir com base no referencial teórico apresentado, que, o metal base (MB) possui uma estrutura 
formada basicamente de ferrita primaria que são os grão mais claros com pouco carbono e perlita, caracterizada por grãos 
mais escuros, com quantidades maiores de carbono. Enquanto a dureza do MB, não foi possível ser identificada, devido 
a problemas na medição desta. 
Analisando a zona termicamente afetada, foi possível se identifica duas das quatro áreas que se tinha objetivo de 
estudar. A área de grão grosseiros (GGZTA) e a área de grãos finos (GFZTA). A GGZTA, uma região considerada 
problemática para a soldagem, apresentou ferrita de segunda fase alinhada FS(A), ferrita intragranular poligonal PF(I), e 
agregado ferrita-carbono (perlita) FC(P). Apresentando uma dureza local de 53,5 HRC, considerada alta segundo a norma 
NACE e API, entretanto, segundo o referencial teórico, já era esperado uma dureza elevada para esta região devido a seus 
grãos grosseiros. 
A região da LF apresentou uma dureza baixa em comparação com a da GGZTA, em média a LF apresentou 1,25 
HRC, bem próximas da dureza da região de refinamento no centro da junta, que tiveram uma dureza de média 1,8 HRC. 
 A GFZTA apresentou porções de ferrita e perlita e ferrita bem refinados nos grãos como era o esperado. Enquanto a 
dureza desta zona, também não foi possível ser determinada. 
Já na zona fundida, tanto no P. Raiz quanto no P. de Enchimento que atingiu as maiores temperaturas, observou-se 
ferrita de segunda fase alinhada FS(A), ferrita intragranular poligonal PF(I), e agregado ferrita-carbono (perlita) FC(P). 
Além de ferrita acicular (AF) que se apresentou em maior quantidade, como já era esperado, pois se origina a partir dos 
grãos de austenita que chegaram a temperatura crítica do material, nucleando tais microestruturas. 
A dureza do P. de Enchimento teve uma media de 11,7 HRC, enquanto que no P. Raiz apresentou uma média de 5,15 
HRC bem inferior à do metal de base do passe de enchimento. Estas durezas relativamente mais baixas se da devido a 
grande quantidade de ferrita acicular. 
Levando em consideração os problemas nos ensaios de dureza de algumas das áreas desejadas, é indicado a realização 
de micro-dureza Vickers, com isso podendo identificar a dureza em específico ao longo da extensão da ZTA e ZF. E fazer 
testes químicos nas mesmas regiões, afim de relacionar os componentes químicos do material com as durezas encontradas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. REFERÊNCIAS 
 
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Propriedades Mecânicas de Metais de Solda Obtidos por Processos de Soldagem Manual e Automatizado utilizado na 
Soldagem de Aço API 5L X80, Soldag. Insp. São Paulo, Vol.16, No. 4, p.322-332, Out/Dez 2011 
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