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CAMILA DE SOUZA COENTRO 
CAROLINE DE CARVALHO VIEIRA 
JULIO CESAR SAURESSIG 
LUCAS EDSON SOARES 
 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO DA MICROESTRUTURA E PROPRIEDADES MECÂNICAS DO 
SAE 4140 SOLDADO APÓS ALÍVIO DE TENSÕES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
2019
 
 
 
CAMILA DE SOUZA COENTRO 
CAROLINE DE CARVALHO VIEIRA 
JULIO CESAR SAURESSIG 
LUCAS EDSON SOARES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO DA MICROESTRUTURA E PROPRIEDADES MECÂNICAS DO SAE 
4140 SOLDADO APÓS ALÍVIO DE TENSÕES 
 
 
Trabalho de conclusão de curso 
apresentado à disciplina de projeto de 
graduação dos Cursos Engenharia 
Mecânica e Produção da FAE Centro 
Universitário. 
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Aleksandra 
Gouveia Santos Gomes da Silva 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
MAIO 2019
 
 
 
CAMILA DE SOUZA COENTRO 
CAROLINE DE CARVALHO VIEIRA 
JULIO CESAR SAURESSIG 
LUCAS EDSON SOARES 
 
 
AVALIAÇÃO DA MICROESTRUTURA E PROPRIEDADES MECÂNICAS DO SAE 
4140 SOLDADO APÓS ALÍVIO DE TENSÕES 
 
 
 
Este trabalho foi julgado adequado como requisito parcial para conclusão do curso de 
engenharia mecânica e engenharia de produção e aprovado na sua forma final pela 
Banca Examinadora da FAE Centro Universitário. 
 
 
Curitiba, 21 maio de 2019. 
 
 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
 
Prof.ª Dr.ª Aleksandra Gouveia Santos Gomes da Silva 
Professora Orientadora 
 
 
 
 
Professor Convidado 
 
 
 
Professor Convidado 
 
 
 
 
 
RESUMO 
O metal adequado para ser utilizado em ambiente marítimo precisa apresentar grande 
resistência à corrosão e oxidação, o Inconel 625 é um exemplo de metal que possui essas 
características. No entanto o custo dessa liga metálica é bastante elevado, como alternativa 
a esse alto custo há a possibilidade que seja feito um revestimento do Inconel 625 em um 
metal menos oneroso, no caso desse estudo o aço baixa liga 4140, e o grande objetivo desse 
projeto é o estudo das características de resistência dessa liga metálica e a possibilidade de 
uma substituição pelo uso do Inconel 625. Para que fosse possível a análise da microestrutura 
do revestimento de Inconel 625 sobre uma matriz metálica, nesse caso o aço 4140, houve 
necessidade de alguns processos, são eles: um: Soldagem do revestimento para a formação 
da liga metálica, dois: Ensaio de dureza, três: Tratamento térmico para alívio de tensões, 
quatro: Ensaio de microscopia óptica. Com os resultados dessas etapas foi possível a análise 
de resultados. 
Palavras-chave: aço baixa liga. Inconel. revestimento. 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
Tabela 1 - Faixa de composição química do aço SAE 4140 conforme norma SAE 
J1268 ........................................................................................................................... 14 
Tabela 2 - Composição química da liga inconel 625 ................................................. 16 
Tabela 3 - Propriedades mecânicas da liga inconel 625 ........................................... 16 
Figura 1 - Peça revestida com liga de níquel através do processo de soldagem ..... 17 
Figura 2 - Processos de soldagem ............................................................................. 18 
Figura 3 - Processo de soldagem TIG ........................................................................ 20 
Figura 4 - Equipamento usado para soldagem tig (GTAW) automatizado................ 23 
Figura 5 - Relações Aproximadas entre a Temperatura de Pico, a Distância da 
Interface de Solda e o Diagrama de Fase de Ferro-Carbono ................................... 24 
Figura 6 - Soldagem e zona termicamente afetada sobre a superfície do material . 24 
Figura 7 - Borda fraturada de um tubo de descarga de fluído ................................... 25 
Figura 8 - Fotografia de uma superfície de fratura frágil mostrando nervuras radiais em 
formato de leque .......................................................................................................... 26 
Figura 9 - Fratura frágil visualizada através microscopia eletrônica de varredura.... 27 
Figura 10 - Diagrama TTT (Tempo – Temperatura – Transformação)...................... 28 
Figura 11 - Diagrama TTT do aço SAE 4140 ............................................................. 30 
Figura 12 - Normas e suas abordagens ..................................................................... 36 
Figura 13 - Tipos de conexões indústria óleo e gás .................................................. 37 
Figura 14 - Metodologia para alcançar objetivos do trabalho .................................... 38 
Tabela 4 - Cronograma de atividades 2° semestre .................................................... 39 
Figura 15 - Desenho corpo de prova .......................................................................... 40 
Tabela 5 - Composição química do ERNICRMO-3 utilizado neste trabalho. ............ 41 
Figura 16: Durômetro de bancada LABFAE ............................................................... 41 
Figura 17 – Forno industrial LABFAE ......................................................................... 42 
Figura 18 - Cortadora automática LABFAE ................................................................ 42 
Figura 19 - Embutidora LABFAE ................................................................................ 43 
Figura 20 - Politriz automática LABFAE ..................................................................... 43 
Figura 21 - Microscópio óptico LABFAE ..................................................................... 44 
Tabela 6: Ensaio de dureza pré soldagem ................................................................. 45 
Tabela 7: Informações acerca da soldagem .............................................................. 46 
Tabela 8: Resultados obtidos pelo ensaio de dureza pós soldagem ........................ 48 
Tabela 9: Dureza pós tratamento térmico de recozimento ........................................ 49 
Figura 22 – Resultados da liga ................................................................................... 51 
Figura 23 – Medições de dureza realizadas na amostra ........................................... 52 
Figura 24 – Medições de dureza e análise comparativa ........................................... 52 
Tabela 10 - Composição química do aço AISI 4140 em peso ................................... 53 
Tabela 11: Dureza média das amostras ..................................................................... 54 
Figura 25 – Comparativo alívio de tensões ................................................................ 54 
 
 
 
Figura 26 - Aço 4140 sem e com solda por revestimento e ZTA das peças soldadas 
por revestimento de inconel 625 com tratamento térmico de recozimento para alivio 
de tensões com temperatura de patamar de 300°C 500°C e 700°C, respectivamente. 
(ampliação 50X) .......................................................................................................... 56 
Figura 27: Comparação entre aço 4140 sem e com solda. (ampliação 50X) ........... 56 
Figura 28: ZTA da peça soldada por revestimento de inconel 625 com tratamento 
térmico de recozimento para alivio de tensões com temperatura de patamar de 
300°C(ampliação 50X) ................................................................................................ 58 
Figura 29: ZTA da peça soldada por revestimento de inconel 625 com tratamento 
térmico de recozimento para alivio de tensões com temperatura de patamar de 
500°C(ampliação 50X) ................................................................................................ 59 
Figura 30: ZTA da peça soldada por revestimento de inconel 625 com tratamento 
térmico de recozimento para alivio de tensões com temperatura de patamar de 700°C 
(ampliação 50X ............................................................................................................ 59 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................7 
1.1 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA ..................................................................... 7 
1.2 OBJETIVOS ................................................................................................. 8 
1.2.1 Objetivo geral ............................................................................................. 8 
1.2.2 Objetivos específicos ................................................................................ 8 
1.2.3 Delimitação do projeto .............................................................................. 8 
1.3 JUSTIFICATIVA DO PROJETO ................................................................. 9 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..................................................................... 11 
2.1 Aços Carbono ........................................................................................... 11 
2.1.1 Aços alta resistência baixa liga ............................................................. 13 
2.1.2 Soldabilidade aços baixa liga ................................................................. 13 
2.1.3 Aço 4140 .................................................................................................... 13 
2.1.4 Liga de níquel ........................................................................................... 14 
2.1.5 Soldabilidade liga de níquel ................................................................... 15 
2.1.6 Inconel 625 ................................................................................................ 16 
2.2 SOLDAGEM ............................................................................................... 18 
2.2.1 Soldagem TIG (GTAW) ............................................................................ 19 
2.2.2 Fonte de energia ...................................................................................... 20 
2.2.3 O gás de proteção .................................................................................... 21 
2.2.4 Eletrodo de tungstênio ............................................................................ 21 
2.2.5 Processo de alimentação do arame de soldagem............................... 22 
2.2.6 Corrente elétrica ....................................................................................... 22 
2.2.7 Soldagem TIG GTAW (automatizado).................................................... 23 
2.3 REGIÕES DA JUNTA SOLDADA ............................................................ 23 
2.4 FRATURA .................................................................................................. 25 
2.4.1 Fratura frágil ............................................................................................. 25 
2.4.2 Fratura dúctil ............................................................................................ 26 
2.5 TRATAMENTO TÉRMICO ........................................................................ 27 
2.5.1 Fatores com influência nos tratamentos térmicos.............................. 29 
2.5.2 Recozimento para alívio de tensões ..................................................... 31 
2.6 FASES DOS MATERIAIS ......................................................................... 32 
2.6.1 Martensita ................................................................................................. 32 
2.6.2 Baianita...................................................................................................... 32 
2.6.3 Esferoidita ................................................................................................. 32 
2.6.4 Austenita ................................................................................................... 33 
2.6.5 Ferrita ........................................................................................................ 33 
2.6.6 Cementita .................................................................................................. 33 
2.7 Dureza ........................................................................................................ 34 
2.8 Análise Metalográfica .............................................................................. 34 
2.9 Ataque De Superfície ............................................................................... 35 
 
 
 
2.10 Normas E Especificações ....................................................................... 35 
2.10.1 Classe de pressão ................................................................................... 36 
2.10.2 Junta de vedação ..................................................................................... 36 
2.10.3 Conexões .................................................................................................. 36 
3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO...................................................... 38 
3.1 METODOLOGIA ........................................................................................ 38 
3.2 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS ............................................................. 40 
3.2.1 Corpos de prova ....................................................................................... 40 
3.2.2 Metal de adição ........................................................................................ 41 
3.2.3 Equipamentos utilizados ........................................................................ 41 
3.3 ENSAIOS ................................................................................................... 44 
3.3.1 Confecção dos corpos de prova para soldagem ................................. 44 
3.3.2 Soldagem de revestimento ..................................................................... 45 
3.3.3 Realização do ensaio de dureza pós soldagem .................................. 47 
3.3.4 Tratamento térmico de alívio de tensões ............................................. 48 
3.3.5 Ensaio de dureza pós alívio de tensões ............................................... 49 
3.3.6 Fabricação dos corpos de prova para ensaio metalográfico ............ 49 
3.3.7 Ensaio metalográfico ............................................................................... 50 
4 ANÁLISE DOS RESULTADOS ................................................................ 51 
5 CONCLUSÃO ............................................................................................ 60 
REFERÊNCIAS ......................................................................................... 62 
 
7 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
A fabricação de equipamentos da indústria de óleo e gás offshore demanda 
materiais com excelentes características mecânica e metalúrgica por operar em águas 
profundas e ambientes altamente agressivos. 
Para garantir a resistência mecânica destes equipamentos são utilizados aços 
carbono denominados de alta resistência e baixa liga (ARBL) como o 4140. Estes aços 
possuem alta resistência mecânica e alta tenacidade. Porém os ARBL não possuem 
grande proteção contra a corrosão. Para suprir essa necessidade são empregados 
revestimentos sobre o aço principalmente em regiões internas de tubulações, 
conexões e áreas de vedação para transporte de fluídos. 
As ligas mais usadas como revestimento contra a corrosão em equipamentos 
da indústria de óleo e gás são as de base níquel. 
 O método de união do aço e do revestimento é a soldagem, processo que 
implica em alterações microestruturas e de propriedades mecânica do aço, sendo 
necessário pós-tratamento térmico de alivio de tensões. 
O presente trabalho busca estudar a influência dos parâmetros de tratamento 
térmico de alívio de tensões em peças de aço revestidas com níquel, com foco na 
recuperação da microestrutura e propriedades mecânicas. 
Para tanto foram utilizados corpos de prova em aço 4140 soldados com a liga 
de níquel inconel 625 pelo equipamento TIG (GTAW) automatizado e submetidos a 
variações de temperatura de tratamento térmico de alívio de tensões, conseguinte 
análise microestruturae ensaio mecânico de dureza. 
 
1.1 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA 
Os materiais empregados na fabricação de equipamentos submarinos estão 
condicionados a trabalhar com elevado nível de pressão em situações que não pode 
ocorrer falhas do equipamento. Se houver falhas resulta em desastres ambientais de 
grande magnitude, assim sendo o desenvolvimento de estudos pesquisas de 
materiais e novas tecnologias é constante e de vital importância. Ao submeter um 
material à soldagem de revestimento, este processo resulta em diversas alterações 
de propriedades mecânicas e microestruturas favorecendo o aparecimento de regiões 
8 
 
 
frágeis no aço suscetíveis a fratura. A fim de minimizar as distorções geradas pela 
soldagem de revestimento o presente trabalho busca estudar e ensaiar as variáveis 
do tratamento térmico de alívio de tensões. 
 
1.2 OBJETIVOS 
1.2.1 Objetivo geral 
Propor tratamento térmico de alívio de tensões com características controladas 
para minimizar os efeitos da soldagem de revestimento tornando o material aplicável 
a sua operação, com foco na recuperação da microestrutura e propriedades 
mecânicas como ductilidade, tenacidade e dureza do metal de base aço 4140. 
1.2.2 Objetivos específicos 
 Para atender o objetivo geral do presente trabalho foram definidos os 
seguintes objetivos específicos: 
A. Contextualizar conceitos relacionados à: revestimento superliga inconel 
625 baixa liga 4140 soldagem automática TIG (GTAW), ensaio mecânico de dureza e 
mecanográfico. 
b. Analisar a influência do tratamento térmico de alívio de tensões nas 
propriedades mecânica do aço 4140 
c. Submeter corpo de prova a ensaio de micro dureza Rockwell C e 
microscopia óptica. 
d. Identificar as variáveis ou parâmetros de tratamento térmico que melhor 
se adaptem a recuperação da microestrutura afetada pela soldagem de revestimento. 
1.2.3 Delimitação do projeto 
O presente projeto será restrito a propor variações de microestrutura do 
material estudado que contemplem as especificações das normas vigentes de dureza 
e tempo de tratamento térmico máximo 10 horas dados estes referentes a 
procedimentos encontrados na norma API 6A direcionada a equipamentos de 
extração de petróleo (Xmas tree specification 1999) e procedimentos internos de 
projeto de indústria de petróleo e gás, pesquisa de materiais e métodos para atingir e 
9 
 
 
guiar os resultados esperados, confecção de corpo de prova com dimensões 
reduzidas aos utilizados no processo de fabricação com a mesma finalidade e exposto 
a todas as etapas requeridas ao processo, de forma a garantir a qualidade do produto 
final. 
 
1.3 JUSTIFICATIVA DO PROJETO 
A grande quantidade de equipamentos necessários à extração de petróleo traz 
inúmeras vantagens ao cenário atual do país como: trabalho, emprego, renda 
desenvolvimento tecnológico entre outros (PETROBRAS, 2014), mas também 
diversos desafios de um lado à competitividade do mercado, de outro as intempéries 
que os equipamentos estão expostos em alto mar devido às condições de extração 
em águas profundas. A maioria dos metais e ligas expostos a ambientes agressivos 
como o marítimo se deterioram. Não há nenhum material que possa ser empregado 
em todas as aplicações (PETROBRAS, 2002). 
A fim de evitar a corrosão, ligas à base de Níquel são amplamente utilizadas 
pela sua excelente propriedade mecânica. As ligas mais comuns de Níquel são: 
Monel, Inconel e Hastelloy (VALENTE 2017). O inconel 625 é uma opção interessante 
para revestimentos superficiais de componentes de equipamentos em meios 
agressivos marítimos. A excelente e versátil resistência à corrosão da liga INCONEL 
625 sob uma ampla gama de temperaturas e pressões é a principal razão para a sua 
ampla aceitação no campo de processamento químico. (SPECIAL METALS). 
O inconel 625 se caracteriza por ser uma liga de alto custo tendo sua aplicação 
normalmente restrita a áreas de vedação de equipamentos marítimos caracterizado 
como revestimento depositado sob matriz de menor custo como o aço carbono 
(substrato). Os processos de soldagem e aspersão térmica são os mais utilizados para 
obtenção do aço revestido (ANTOSZCZYSZYN, 2014). A soldagem TIG (GTAW) 
possui ampla aceitação para soldagem de revestimento do inconel 625, processo que 
resulta da deposição de material fundido (revestimento) em material base de menor 
custo (substrato). Tal procedimento implica em diversas alterações na microestrutura 
de união dos metais como o surgimento da zona termicamente afetada A ZTA é uma 
região subjacente à solda que não sofreu fusão, mas foi aquecida acima de uma 
temperatura crítica de forma geral é uma zona propícia a defeitos. (CARVALHO, 
10 
 
 
2012). É de extrema importância que sejam analisadas as mudanças superficiais 
causadas por um ambiente ou por uma condição de trabalho, para determinar a 
seleção do material para o revestimento e seu processo de aplicação 
(ANTOSZCZYSZYN, 2014). 
Ao realizar o revestimento de INCONEL 625 sobre o aço carbono podem surgir, 
em regiões adjacentes áreas com grande alteração micro estruturais e elevado 
gradiente químico. Nestas regiões podem ocorrer alterações de propriedades 
mecânicas provocando o aumento da dureza e a queda da tenacidade devido à 
presença da fase martensítica, as regiões adjacentes à solda de revestimento Níquel 
625, podem se tornar regiões frágeis quando a peça ou equipamento for submetido a 
tensões decorrente da sua aplicação. Uma alternativa ao aumento de dureza na 
interface da solda, gerado pela presença da fase martensítica é a realização de 
tratamento térmico de alívio de tensões. (Cantarin 2011). 
11 
 
 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
2.1 Aços Carbono 
O aço é uma liga de ferro com menor teor de carbono e seu processo de 
fabricação conhecido como “Siderurgia”. Para produzi-lo a partir do ferro-gusa basta, 
portanto, retirar dele, em estado de fusão, parte do carbono e de outros elementos, o 
que se faz por oxidação dos mesmos. O preparo do aço constitui, em última análise, 
o objetivo maior de todo o processo siderúrgico. (SCHEID, 2010) 
O processo Siderúrgico está dividido em três grandes etapas: Redução, Refino 
e Conformação Mecânica. A redução é a etapa que visa transformar os minérios de 
Ferro em Ferro gusa (redução em alto forno) ou Ferro esponja (redução direta). O 
refino envolve os processos de transformação dos produtos da redução dos minérios 
de Ferro em aço, com composição química adequada ao uso. Por último, a 
conformação mecânica visa à transformação mecânica dos aços em produtos que 
possam ser utilizados pela indústria e envolve, de forma geral, a laminação, trefilação 
e o forjamento. (SCHEID, 2010) 
Os aços são ligas metálicas compostas basicamente por ferro e carbono com 
percentagens deste último variando entre 0,008 e 2,14%. Distinguem-se do ferro 
fundido, que também é uma liga de ferro e carbono, mas com teor de carbono entre 
2,14% e 6,67%. Usualmente são acrescidos outros elementos de ligas a fim de se 
obter as propriedades desejadas para uma determinada aplicação. A diferença 
fundamental entre ambos é que o aço é facilmente deformável por forjamento, 
laminação e extrusão, enquanto que uma peça em ferro fundido é fabricada pelo 
processo de fundição (CALLISTER, 2002). 
Existem inúmeros tipos de aços, diferindo uns dos outros pela composição, que 
lhes comunica variadas características mecânicas. Há aços comuns, aços inoxidáveis 
e ainda os aços especiais destinados à fabricação de ferramentas e utensílios. Na 
produção de aços especiais, entram na liga, além do carbono, vários outros elementos 
como o cromo, o níquel, o fósforo, que lhes dão as propriedades particulares. Além 
do carbono, eliminam-se também todas as substâncias e tais são, principalmente, 
óxidos e carbonetos de ferro, de silício e de manganês, além de alguns elementos em 
bem menor quantidade. Entre estes, em particular,destacam-se o enxofre e o fósforo, 
cuja presença altera em muito as propriedades do aço. (SCHEID, 2010) 
12 
 
 
A classificação mais comum é de acordo com a composição química e dentre 
os sistemas de classificação química o SAE é o mais utilizado, e adota a notação 
ABXX, em que AB se refere a elementos de liga adicionados intencionalmente, e XX 
ao percentual em peso de carbono multiplicado por cem. (CHAVERINI, 2008) 
Além dos componentes principais indicados, o aço incorpora outros elementos 
químicos, alguns prejudiciais, outros são adicionados intencionalmente para melhorar 
algumas características do aço, como por exemplo, aumentando-se a resistência, 
dureza, ou para facilitar algum processo de fabricação. No aço carbono o teor de liga 
(elementos além do ferro e do carbono) estará sempre abaixo dos 2%. Acima dos dois 
até 5% de outros 26 elementos já é considerado aço de baixa liga, acima de 8% é 
considerado de alta-liga. Sendo assim, os aços podem ser classificados como 
(CALLISTER, 2002): 
Aços carbono: são ligas de ferro-carbono contendo geralmente entre 0,008% e 
2,14% de carbono, além de certos elementos residuais resultantes dos processos de 
fabricação, tais como: 
a. Baixo carbono: o teor de carbono é menor que 0,3%, são aços que 
possuem grande ductilidade, bons para o trabalho mecânico e 
soldagem (construção de pontes, edifícios, navios, caldeiras e peças 
de grandes dimensões em geral). Estes aços convencionalmente não 
são temperáveis; 
b. Médio carbono: o teor de carbono está entre 0,3 e 0,7%; são aços 
utilizados em engrenagens, bielas, etc. São aços que, temperados e 
revenidos, atingem boa tenacidade e resistência; 
c. Alto carbono: o teor de carbono está entre 0,7 e 2,1%, são aços de 
elevada dureza e resistência após tempera, e são comumente 
utilizados em molas, engrenagens, componentes agrícolas sujeitos 
ao desgaste, pequenas ferramentas, etc.; 
Aços ligados: contém outros elementos de liga, além do carbono, e são 
divididos em: 
a. Baixa liga: o teor de elemento de liga menor que 5,0%; 
b. Alta liga: o teor de elemento de liga maior que 8,0%. 
Atualmente, emprega-se o aço devido a sua nítida superioridade frente às 
demais ligas considerando-se o seu preço, pois apresenta uma interessante 
13 
 
 
combinação de propriedades mecânicas que podem ser modificadas dentro de uma 
ampla faixa variando-se os componentes da liga e as suas quantidades, e mediante a 
aplicação de tratamentos térmicos e termomecânicos. Além disso, a experiência 
acumulada na sua utilização permite realizar previsões de seu comportamento, 
reduzindo custos de projetos e prazos de colocação no mercado. A composição, o 
processo de solidificação e tratamentos térmicos posteriores influencia decisivamente 
a microestrutura do aço. (CARODOSO, 2011). 
2.1.1 Aços alta resistência baixa liga 
Aços de alta resistência e baixa liga, são aços com baixos teores de liga com 
altos limites de resistência, eles possuem o chamado micro adições de elementos de 
liga e associados com os tratamentos termomecânicos têm microestrutura com grãos 
finos, apresentando como principais características: são mais resistentes e tenazes 
que os aços carbono convencionais, são dúcteis, facilmente conformados e são 
soldáveis. (ASM, 1990). 
2.1.2 Soldabilidade aços baixa liga 
Aços de baixa liga são materiais soldáveis que com controle de temperatura de 
aquecimento e pós-aquecimento propiciam materiais de ótima qualidade que podem 
ser usados nas mais diversas aplicações metal mecânicos. (ASM 1993) 
O aparecimento de trincas em um produto soldado constituído de aço baixa liga 
e um material revestido é muito mais suscetível no material de adição do que no metal 
de base devido o metal de base ter maior tensão de ruptura onde o material de adição 
tenta se equiparar ao metal de base pela sua quantidade de elementos de liga. (ASM 
1993). 
2.1.3 Aço 4140 
O aço escolhido para o desenvolvimento deste trabalho foi o 4140, pertencente 
à categoria dos aços ARBL (Alta Resistência e Baixa Liga), também considerado um 
produto estrutural, o qual apresenta o elemento carbono na faixa de 0,38 a 0,43%, e 
com destaque para dois elementos de liga, ou seja, cromo (0,80 a 1,10%), que 
possibilita o aumento da resistência à corrosão e à oxidação; melhora o limite elástico, 
14 
 
 
a tenacidade, a resiliência e a resistência ao desgaste, e o segundo elemento é o 
molibdênio (0,15 a 0,25%), tendo como características principais o aumento da 
resistência mecânica; redução da tendência à fragilidade do revenido e melhoria das 
propriedades mecânicas quando o aço é utilizado em temperaturas mais elevadas. 
Este aço é pouco aplicado quando se apresenta em seu estado bruto de laminação, 
sendo requerido algum tipo de tratamento térmico para que possa ser processado até 
atingir as propriedades mecânicas, formas e dimensões de um produto final. Podemos 
citar como exemplo, o tratamento térmico de normalização sendo que, na sequência, 
o material poderá ser usinado e utilizado em articulações; partes de bombas; suportes, 
ou seja, aplicações que não exigem solicitações significativas de resistência e dureza, 
principalmente atendendo o segmento de máquinas e equipamentos. (ZUPPO, 2011) 
Todavia, tradicionalmente, o tratamento térmico mais utilizado para o 4140 é a 
têmpera e revenimento, pois, além de ser um aço que apresenta boa temperabilidade, 
proporciona bons resultados no que diz respeito ao limite de resistência a tração, limite 
de escoamento e dureza, podendo sofrer, após o tratamento térmico, algum tipo de 
conformação mecânica, processo este amplamente utilizado na indústria 
automobilística na fabricação de virabrequins; eixos traseiros e hastes de pistão, além 
de outros segmentos e aplicações, tais como parafusos de alta resistência e grampos 
para feixes de molas. Tecnicamente, uma possível alternativa em substituição ao 
tratamento de têmpera e revenimento é o tratamento térmico de austêmpera, o qual 
visa obter materiais com alta ductilidade e tenacidade, sem diminuição excessiva de 
dureza (SILVA e MEI, 2006). 
 
Tabela 1 - Faixa de composição química do aço SAE 4140 conforme norma SAE J1268 
SAE C(%) Mn(%) Si(%) Ni(%) Cr(%) Mo(%) V(%) 
4140 0,38 - 0,43 0,75 - 1,00 0,15 - 0,35 ----- 0,80 - 1,10 0,15 - 0,25 ---- 
*Fonte: (SILVA e MEI 2006) 
 
2.1.4 Liga de níquel 
Apontado na dissertação de mestrado de Aguiar WN, o níquel é um metal que 
é facilmente soldado com outros materiais é um material que possui boa soldabilidade 
15 
 
 
com o ferro. O níquel possui matriz cúbica de face centrada excelente resistência à 
corrosão em ambientes críticos. As ligas de níquel em sua grande maioria são 
compostas de vários elementos de liga, mas o principal constituinte deve ser o próprio 
níquel. A existência das superligas de níquel com diferentes composições químicas 
se justifica pela sua excelente resistência mecânica numa ampla faixa de temperatura. 
A estrutura cristalina compacta cúbica de face centrada (CFC) da matriz austenítica 
das superligas de níquel, apresenta grande capacidade de manter resistência à 
tração, à ruptura e boas propriedades de fluência em temperaturas muito mais altas 
do que as ligas de matriz cúbica de corpo centrado (CCC) por causa de vários fatores, 
incluindo o excelente módulo de elasticidade e a alta difusividade que os elementos 
secundários possuem nesse tipo de matriz. A grande solubilidade de muitos 
elementos de liga na matriz austenítica e a capacidade de controle da precipitação de 
fases intermetálicas como a gama linha (γ’) é muito importante, pois conferem alta 
resistência mecânica. Pela formação de carbonetos pode-se aumentar o 
endurecimento e pela dissolução de alguns elementos na matriz também pode 
aumentar o endurecimento, que seria o endurecimento por solução sólida. Esta 
capacidade de endurecimento dessas ligas austeníticas de níquel, de cobaltoe de 
ferro as torna adequadas para aplicações em turbinas de jato e motores de foguetes, 
que exigem alta resistência mecânica em média e alta temperatura. (Oliveira 2014) 
2.1.5 Soldabilidade liga de níquel 
Durante a soldagem de ligas de níquel podem ocorrer trincas em sua 
microestrutura devido à ocorrência de fases líquidas no contorno de grão durante a 
solidificação. (ASM 1993). 
Na solidificação da soldagem, em consequência da diferença de solubilidade 
formam-se fases segregadas, que podem gerar fases de baixo ponto de fusão, 
aumentando a possibilidade de ocorrer trincas durante a solidificação. Elementos 
como fósforo e enxofre, aumentam a possibilidade de ocorrer trincas de solidificação 
em ligas da série 600, em consequência da tendência de expandir o intervalo de 
temperatura de solidificação. A tendência destes elementos é segregar no líquido 
durante a solidificação e pode reduzir a energia interfacial na interface sólido-líquido, 
que provoca um espalhamento dos filmes líquidos nos contornos de grãos e com a 
presença de tensões residuais durante o processo de soldagem, aumenta-se a 
16 
 
 
possibilidade de trincas durante a solidificação com a utilização de material de adição 
à base de níquel. (oliveira 2014) 
2.1.6 Inconel 625 
Inconel 625 que é uma superliga desenvolvida em 1950, cuja composição 
química e propriedades mecânicas, são apresentadas na tabela 1 e 2, 
respectivamente. A superliga é caracterizada com alta resistência a corrosão, 
ductilidade e solvabilidade. (EISELSTEIN E TILLACK, 1991). 
As superligas à base de níquel constituem uma importante classe de materiais 
de engenharia, por ser caracterizada com elevada resistência mecânica à alta 
temperatura com excelente resistência à oxidação, o que as tornaram especialmente 
destinadas a aplicações em alta temperatura, tensões e fadiga. (PEREPEZKO, 2009) 
São notados na construção de turbinas a jato, em proteção corrosiva de materiais 
expostos a ambiente marítimo e agressivos, como indústrias de processamentos e 
produtos químicos. (GANESAN, 1991) 
Tabela 2 - Composição química da liga inconel 625 
Elementos C S Cr Ni Mn Si Mo Ti Nb Fe P Al Co Ta 
% (peso) 0,023 0,001 22,3 61,04 0,04 0,13 9 0,21 3,45 3,4 0,004 0,16 0,1 0,02 
Fonte: (GANESAN, 1991) 
Tabela 3 - Propriedades mecânicas da liga inconel 625 
Dureza Tensão Máxima Deformação Máxima 
96 HRB 891 Mpa 58% 
Fonte: (GANESAN, 1991) 
A excelente característica presente no Inconel 625 se deve principalmente ao 
alto teor de Ni (60%), Cr (20%) e adição de Mo (9%) e baixos teores de ferro e carbono 
que propiciam ao Inconel propriedades de resistência à corrosão localizada, 
especialmente em componentes soldados uma vez que minimizam precipitação de 
ferro nos contornos de grão. (SILVA, 2012). 
No artigo técnico “Caracterização de Uma Junta Dissimilar entre Aço Carbono 
e Inconel 625 Obtida por Soldagem” de 2016 realizado na UENF e escrito por Rodrigo 
Andrade Ribeiro, foi caracterizada uma junta dissimilar entre aço carbono e Inconel 
625 obtida pela soldagem, os resultados mostraram forte deformação dos grãos na 
17 
 
 
proximidade da interface, tanto do lado do material base quanto do lado do Inconel, 
tendo sido verificado significativo aumento da dureza. 
A proteção corrosiva oferecida por revestimentos à base de níquel é devido à 
formação de uma camada passiva de óxido sobre esta superfície que tem por 
finalidade proteger o metal base contra a oxidação. (HODGE, 2006). 
A proteção corrosiva oferecida pelo Inconel 625 abrange diversos tipos de 
corrosão em diferentes ambientes. Em meio aquoso, devido às altas concentrações 
de molibdênio, o Inconel 625 promove efetividade quanto à corrosão localizada. Além 
do molibdênio, Al e W também podem participar da formação da camada passiva. 
(COSULTCHI, 2001). 
A alta resistência à corrosão é alcançada similarmente aos aços inoxidáveis 
através da formação de um filme passivo de óxido de cromo sobre a superfície da liga, 
protegendo o material contra a ação do meio corrosivo. No entanto, como o preço 
destas ligas é elevado, o custo passa a ser um fator limitante para o uso destas ligas. 
Neste contexto, a soldagem de revestimento torna-se uma excelente opção para a 
fabricação de equipamentos para inúmeros setores industriais, cujas superfícies 
internas ou externas necessitam de características específicas para garantir um bom 
desempenho em serviço, como por exemplo, resistência à corrosão (NAFFAKH, 
2008). 
Figura 1 - Peça revestida com liga de níquel através do processo de soldagem 
 
Fonte: (CLADDING 2019) 
18 
 
 
2.2 SOLDAGEM 
Processo que consiste em unir dois componentes metálicos de forma 
permanente, podendo ser classificado como “fusão” ou “pressão”, conforme exposto 
na Figura 2, dependendo do tipo de energia aplicada para unir os metais. Classificada 
como soldagem por “fusão” a energia é aplicada para produzir calor capaz de fundir o 
material de base, a soldagem é obtida pela solubilização na fase líquida das partes a 
unir, e subsequentemente, da solubilização da junção. Soldagem por “pressão” a 
energia é aplicada para provocar uma tensão no material de base, capaz de produzir 
a solubilização na fase sólida, caracterizando a soldagem por pressão. (TANIGUCHI 
e OKAMURA, 1982). 
Os processos de soldagem a arco podem ser divididos entre os que envolvem 
alimentação descontínua do arame de adição, como a solda TIG e aqueles que 
envolvem a alimentação contínua, como o de proteção gasosa, com arco submerso e 
com eletro escória, que no caso, o arame de adição é o eletrodo. (TANIGUCHI e 
OKAMURA, 1982). 
Figura 2 - Processos de soldagem 
 
Fonte: (TANIGUCHI 1982) 
Os princípios da soldagem com arco protegido por gás começaram a ser 
entendido no início de 1800, depois que Humphry Davy’s descobriu o arco elétrico e 
inicialmente usava um eletrodo de carbono. Em 1890 C. L. Coffin teve a ideia de usar 
o arco elétrico, dentro de um gás inerte, mas as dificuldades de soldar materiais não 
ferrosos como alumínio e magnésio continuaram, porque estes materiais reagiam 
rapidamente com o ar, gerando porosidade e, consequentemente, soldas de 
19 
 
 
baixíssima qualidade. Em 1941 o processo estava completo e ficou conhecido como 
processo “Heliarc” ou “tungsten inert gas”, abreviado para processo TIG, isto porque 
o processo utilizava um eletrodo de tungstênio e hélio como gás de proteção. O 
processo foi considerado “perfeito”, quando se começou a utilizar corrente alternada 
com adição de alta frequência, a partir de onde se conseguia um arco estável que 
permitia soldar ligas de alumínio e magnésio com perfeição e boa qualidade de solda. 
Já nos anos de 1950 o processo se tornou popular, passando a ser utilizado o argônio 
como gás de proteção no lugar o hélio, por ser economicamente mais barato. Uma 
das inovações durante a criação do processo como conhecemos hoje, foi à utilização 
da “corrente pulsada”. (DBC Oxigênio, 2014). 
A soldagem por fusão a arco tipo TIG tem destaque por produzir uma solda 
limpa e de alta qualidade. Como não é gerada escória, a chance de inclusão da 
mesma no metal de solda é eliminada, e a solda não necessita de limpeza no final do 
processo é considerado tradicionalmente um processo aplicado com baixa velocidade 
de soldagem, e também por isso, classificado popularmente como um processo de 
baixa produtividade. As aplicações deste processo de solda são mais utilizadas em 
metais sofisticados, alumínio e em ligas de aço inoxidável e de metais reativos, onde 
a integridade da solda é de extrema importância e quando um bom acabamento e 
uma elevada qualidade das soldas são requeridos. Especialmente nestes casos, 
variações expressivas no formato do cordão associadas, por exemplo, com mudanças 
pequenas de composição química do metal base, usualmente dentro do permitido por 
normas técnicas, são altamente indesejáveis. Frequentemente,o processo é aplicado 
de forma mecanizada ou automatizada. Desta forma, alguns métodos de soldagem 
permitem rápida montagem em máquina e leva a ser visto com economias 
significativas, o que aumenta a sua atratividade. A aplicação é desde pequenos 
componentes eletrônicos até grandes estruturas e equipamentos (pontes, navios, 
vasos de pressão, etc.). (TANIGUCHI e OKAMURA, 1982). 
2.2.1 Soldagem TIG (GTAW) 
TIG proveniente da sigla (Tungsten Inert Gas) ou GTAW proveniente da sigla 
(Gas-Shielded Tungsten Arc. Welding) é a soldagem com arco formado por um 
eletrodo sólido de tungstênio operando com determinado tipo de corrente, o qual 
aquece a área soldada também chamada de “poça de fusão”. O eletrodo, o arco e a 
20 
 
 
área em volta poça de fusão da solda são protegidos contra os efeitos do ar 
atmosférico por um gás inerte, cujo fluxo é direcionado por um bocal que circunda o 
eletrodo. O arco elétrico é gerado por um gerador de faísca entre o eletrodo e a peça. 
O eletrodo representa apenas o terminal de um dos polos e não é adicionado à poça 
de fusão (eletrodo não consumível). Consequentemente são utilizados eletrodos de 
material de alto ponto de fusão e de alta emissão termiônica (o ponto de fusão do 
tungstênio é acima de 3.500°C). (Soldag. Insp. São Paulo, Vol.16, No. quatro p.333-
340, Out/Dez 2011). 
Figura 3 - Processo de soldagem TIG 
 
Fonte: (WAINER 1992) 
2.2.2 Fonte de energia 
A fonte pode ser corrente contínua (CC- ou CC+) ou corrente alternada (CA). 
Cada uma dessas alternativas irá influenciar fortemente os mecanismos de emissão 
de elétrons e consequentemente as características de soldabilidade. Quando grande 
número de elétrons escoa do polo negativo para o polo positivo em uma fração de 
segundos, as suas respectivas colisões geram um arco extremamente quente. Para 
solda de aço é utilizada corrente contínua com polaridade direta (eletrodo conectado 
ao terminal negativo) aquecendo menos o eletrodo se comparado com a polaridade 
inversa. Utilização de correntes muito baixas - haverá instabilidade no arco, devido ao 
superaquecimento. (Soldag. Insp. São Paulo, Vol.16, No. quatro p.333-340, Out/Dez 
2011). 
21 
 
 
A abertura convencional do arco elétrico na soldagem TIG envolve o arraste 
(ou "risco") do eletrodo na peça. Esse procedimento contamina e danifica o eletrodo, 
além de poder causar inclusões de tungstênio no metal de solda gerando sérios 
problemas no cordão. A indústria visando eliminar o problema utiliza fontes de energia 
com um estabilizador de alta frequência, em que não é necessário encostar o eletrodo 
na peça para iniciar o arco. Uma tensão de alta frequência ioniza o gás de proteção, 
tornando-o condutor, e um arco elétrico é estabelecido. A alta frequência é 
automaticamente desligada imediatamente após o início do arco. (Soldag. Insp. São 
Paulo, Vol.16, No. quatro p.333-340, Out/Dez 2011). 
2.2.3 O gás de proteção 
Os tipos de gases mais indicados para o processo TIG são argônio, hélio ou 
mistura entre esses dois gases. A escolha do gás de proteção para vários metais 
base e suas ligas: Argônio é o gás de proteção mais utilizado em soldagem pelo 
processo TIG. Hélio (He), misturas de Argônio/Hélio ou a mistura de 
Argônio/Hidrogênio são utilizados em casos específicos. (Soldag. Insp. São Paulo, 
Vol.16, No. quatro p.333-340, Out/Dez 2011). 
2.2.4 Eletrodo de tungstênio 
O eletrodo de tungstênio funciona como terminal do arco é consumível, embora 
chamados de permanentes, em condições normais, os eletrodos mais comuns (150 
mm e 170 mm) duram cerca de 30 horas de arco aberto. É ele que gera o calor para 
a abertura do arco de solda e inicia o processo de solda. São de suma importância o 
conhecimento do tipo de eletrodo de tungstênio correto e a forma mais eficiente para 
utilização no processo de soldagem TIG para maior proveito e benefício. Para que isto 
aconteça o eletrodo deve possuir excelentes qualidades termiônicas, ou seja, ele deve 
alcançar temperaturas suficientemente altas para causar a emissão de elétrons por 
agitação térmica sem que seja consumido. A utilização de eletrodo de tungstênio 
como polo positivo em corrente contínua - necessita de diâmetros de eletrodos de 
tungstênio bastante superiores para uma mesma corrente, se comparado com 
eletrodo de tungstênio no polo negativo com corrente contínua. Utilização do eletrodo 
de tungstênio no polo positivo em corrente contínua - permite uma corrente de apenas 
22 
 
 
aproximadamente 10 % da utilizada para um mesmo eletrodo de tungstênio em 
corrente contínua com eletrodo de tungstênio no polo negativo. Os eletrodos de 
tungstênio são produzidos através de acabamento químico ou mecânico para 
remoção de imperfeições e impurezas na sua superfície. (Soldag. Insp. São Paulo, 
Vol.16, No. quatro p.333-340, Out/Dez 2011). 
2.2.5 Processo de alimentação do arame de soldagem 
A soldagem TIG pode ter duas variantes para o processo de adição do metal 
Hot Wire e Cold Wire. O processo Hot Wire consiste em aquecer o metal de adição 
próximo a temperatura de fusão pouco antes do contato com a zona de fusão o arame 
é alimentado automaticamente, o arame é pré-aquecido por resistência elétrica em 
corrente alternada, a corrente é utilizada para preservar o arco e pré aquecer o arame 
já o processo Cold Wire não ocorre o pré-aquecimento do metal de adição dessa 
forma sua produtividade é menor (ASM. 1993). 
2.2.6 Corrente elétrica 
As influências da corrente elétrica sobre a soldagem de revestimento é 
percebida quando, por exemplo, ao aumentar a corrente aumenta a temperatura da 
poça de fusão consequentemente maior penetração e maior quantidade de material 
depositado, aumentando a troca química entre o material depositado e material 
substrato. Por outro lado valores de corrente elétrica baixa diminuem a energia de 
soldagem dificultando a fusão do material de base (substrato) favorecendo o 
aparecimento de defeitos como falta de fusão. Portanto baixos valores de corrente 
não garantem a união metalúrgica entre o revestimento e o material de base. (Silva 
Filho 2007) 
 Parâmetros do equipamento a serem controlados durante a soldagem que 
afetam o revestimento. 
• Corrente de soldagem 
• Velocidade de alimentação do metal de adição 
• Temperatura de pré-aquecimento do metal de adição 
 
23 
 
 
2.2.7 Soldagem TIG GTAW (automatizado) 
A soldagem de revestimento é um processo no qual um material de adição é 
depositado sobre um material matriz a fim de proporcionar a estas características que 
não possui como resistência ao desgaste corrosão entre outros. Portanto é 
considerado um processo alternativo de fabricação onde é possível conciliar 
propriedades diferentes no núcleo e superfície do material (Costa e Payao 1994). No 
processo de soldagem automatizado, também chamado de tig alimentado o material 
de adição fornecido em forma de bobinas de arame e chega à poça de fusão por um 
meio de alimentação automático. A figura abaixo representa equipamento de 
soldagem TIG (GTAW) automatizado. 
Figura 4 - Equipamento usado para soldagem tig (GTAW) automatizado 
 
Fonte: (CLADDING 2019) 
2.3 REGIÕES DA JUNTA SOLDADA 
Durante a soldagem diversas fases podem aparecer na microestrutura do 
material devido à alta temperatura que o material se encontra quando depositado 
sobre outro com menor gradiente térmica variável essas que influenciam na forma e 
na constituição da região soldada com a figura 5. 
24 
 
 
Figura 5 - Relações Aproximadas entre a Temperatura de Pico, a Distância da Interface de Solda e o 
Diagrama de Fase de Ferro-Carbono 
 
Fonte: (WELDING 2018) 
Zona de fusão região onde o material é fundido pelo calor da soldagem; 
Zona afetada pelo calor região adjacente à solda pertencente à região da junta 
que recebe a soldagem onde foi alterada pela alta temperatura da zona de fusão. A 
figura abaixo representa uma peça soldada com os contornosda zona termicamente 
afetada. 
Figura 6 - Soldagem e zona termicamente afetada sobre a superfície do material 
 
Fonte: (CLADDING 2019) 
Zona de ligação corresponde à região que fica entre o material de solda 
depositado na junta e o material que foi soldado. (Cantarin 2011) 
 
25 
 
 
2.4 FRATURA 
Fratura pode ser considerada como a segmentação de corpo sólido em duas 
ou diversas partes sobtensão, podendo ser dúctil ou frágil, a diferença de ambas é 
que a fratura dúctil é acompanhada de intensa deformação plástica enquanto a frágil 
não. A classificação está baseada na habilidade de um material apresentar 
deformação plástica. Os metais dúcteis exibem tipicamente uma deformação plástica 
substancial com grande absorção de energia antes da fratura. Por outro lado, 
acompanhando uma fratura frágil, há normalmente pouca ou nenhuma deformação 
plástica e baixa absorção de energia. (Callister 2008). 
A figura 7 representa fratura em equipamento empregado no mar de Bohai na 
china, fratura em decorrência de vibração desencadeando ruptura de gasoduto. 
Figura 7 - Borda fraturada de um tubo de descarga de fluído 
 
Fonte: Journal of Marine Science and Engineering (2019) 
2.4.1 Fratura frágil 
A fratura frágil pode ser determinada através de um ensaio de impacto onde 
através da deformação da superfície é possível a detectar seu formato por não haver 
nenhuma deformação plástica, através da formação de marcas de sargento em 
formato de v. Quando um material sofre fratura frágil à mesma ocorre de forma brusca 
sem deformação plástica desta forma materiais que se caracterizam por fratura frágil 
26 
 
 
não podem ser aplicados a situações onde sejam comuns esforços bruscos como 
eixos de máquinas bielas entre outras aplicações. Para a maioria dos materiais 
cristalinos frágeis, a propagação da trinca corresponde a uma ruptura sucessiva e 
repetida de ligações atômicas ao longo de planos cristalográficos específicos. 
(Callister 2008) 
Figura 8 - Fotografia de uma superfície de fratura frágil mostrando nervuras radiais em formato de 
leque 
 
Fonte: (Callister 2008) 
2.4.2 Fratura dúctil 
Caracteriza-se por uma superfície deformada com aparência fibrosa, ocorrem 
em materiais que têm a característica de absorver energia e dissipa-la antes que 
ocorra a fratura, ou seja, em materiais tenazes. 
O tipo mais comum de perfil de fratura por tração para os metais dúcteis é 
precedido por apenas uma quantidade moderada de estrangulamento. Normalmente, 
o processo de fratura ocorre em vários estágios Primeiro, após o início do 
empescoçamento, pequenas cavidades ou micro vazios se formam na seção 
transversal do material. Em seguida, com o prosseguimento da deformação, esse 
micro vazio aumenta em tamanho, se aproximam e coalescem para formar uma trinca 
elíptica, que tem seu eixo maior perpendicular à direção da tensão. A trinca continua 
a crescer paralela à direção do seu eixo principal, por meio desse processo de 
coalescência de micro vazios. Finalmente, a fratura ocorre pela rápida propagação de 
uma trinca ao redor do perímetro externo do pescoço, mediante uma deformação 
27 
 
 
cisalhante que ocorre em um ângulo de aproximadamente 45° em relação ao eixo de 
tração — esse é o ângulo no qual a tensão de cisalhamento é máxima. Algumas 
vezes, uma fratura que possui esse contorno superficial característico é denominada 
fratura taça e cone, pois uma das superfícies possui a forma de uma taça, enquanto 
a outra lembra um cone. Nesse tipo de amostra fraturada, a região interna central da 
superfície tem uma aparência irregular e fibrosa, que é indicativo de deformação 
plástica. (Callister 2008 pág. 234) 
Figura 9 - Fratura frágil visualizada através microscopia eletrônica de varredura 
 
Fonte: (Callister 2008) 
a. Fractografia eletrônica de varredura mostrando micro cavidades esféricas, 
características de uma fratura dúctil resultante de cargas de tração uniaxiais. 
Ampliação de 3300×. 
b. Fractografia eletrônica de varredura mostrando micro cavidades com 
formato parabólico, características de fratura dúctil resultante de uma carga 
cisalhante. Ampliação de 5000×. Fonte: Callister 2008 
2.5 TRATAMENTO TÉRMICO 
Tratamentos térmicos é, por conceituação, um conjunto de trabalhos realizados 
sobre o material de forma controlada acerca dos seguintes itens: Temperatura de 
aquecimento, tempo na mesma temperatura, atmosfera onde ocorrerá o tratamento 
térmico e velocidade de aquecimento e resfriamento. O procedimento pode fazer 
28 
 
 
grandes mudanças na microestrutura do material sem haver a necessidade de 
modificação em sua forma. (Chiaverini, 2008) 
Variando os itens descritos, podem ser encontradas diferentes propriedades no 
material: Remoção de tensões internas; modificação na dureza; Aumento da 
resistência mecânica; Melhora na tenacidade e ductilidade; Melhora na; 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. Considera-se também que certas propriedades devem ser adquiridas em 
detrimento de outras, quando se aumenta a dureza de um material, é reduzido sua 
ductilidade, por exemplo. (Chiaverini, 2008) 
Figura 10 - Diagrama TTT (Tempo – Temperatura – Transformação) 
 
Fonte: (Callister 2008) 
A transformação do aço, representando a velocidade de resfriamento com o 
tipo de microestrutura que o aço terá quando chegar à temperatura ambiente podendo 
ser perlita, bainita ou martensita. A posição da curva TTT pode ser modificada de três 
formas: com a mudança da composição química, o tamanho do grão e a 
homogeneidade da austenita. 
 
Toda inserção de elemento, com exceção do cobalto, deslocam a curva da 
esquerda para a direita, ou seja, retardam o tempo para formação de martensita, desta 
forma, facilmente um aço com elementos de liga se torna mais duro que um aço puro. 
Da mesma forma um tamanho de grão maior desloca a curva para a direita, como a 
perlita inicia a formação a partir da periferia do grão, existe um tempo maior para a 
martensita aparecer. Quando maior for à concentração de carbonetos na austenita, 
29 
 
 
ou seja, menor for sua homogeneidade, mais a curva se deslocará para a esquerda, 
dificultando a criação de martensita. (Chiaverini, 2008) 
2.5.1 Fatores com influência nos tratamentos térmicos 
Segundo Chiaverini (2008), os fatores (temperatura, tempo, resfriamento e 
atmosfera) podem ser modificados de forma a atender a determinadas necessidades, 
os quais podem ser vistos abaixo: 
A. Aquecimento: Pode ser desmembrado em mais dois fatores que são a 
temperatura e velocidade de aquecimento. A velocidade de aquecimento não afeta 
ligeiramente na propriedade final do material, mas pode prejudicar a peça causando 
empenamento ou agravando tensões internas, porém, após a zona crítica, em um 
aquecimento lento, existirão modificações no grão. A temperatura de aquecimento 
pode variar dependendo do tipo de tratamento térmico utilizado (um recozimento não 
ultrapassa a zona crítica diferentemente da normalização), assim como a composição 
do aço que afeta na temperatura crítica. 
B. Tempo de permanência a temperatura de aquecimento: Para se calcular o 
tempo que o material permanece aquecido, primeiro deve ser considerado que, à 
medida que o tempo aumenta estando acima da temperatura crítica, aumenta a 
modificação de toda a peça para austenita pura da mesma forma como aumenta o 
tamanho do grão. Devem ser avaliadas as medidas da peça assim como capacidades 
do forno, uma má formação da austenita cria tensões residuais na peça e o aumento 
do grão reduz a dureza. Para reduzir tais problemas, pode ser utilizada uma 
temperatura de aquecimento maior sendo reduzido o tempo de permanência. 
C. Velocidade de resfriamento: Fator de maior importância no tratamento 
térmico, ele que irá dizerqual microestrutura, seguindo o diagrama TTT (figura XX) 
para aquele tipo de aço, terá no material após o resfriamento. Para o resfriamento, 
seguindo do menos para o mais rápido, pode ser utilizado o próprio ambiente do forno, 
ao ar, óleo ou água, caso agitados, aumenta a velocidade de saída de calor do 
material. No final podem ser encontrados perlita, bainita ou martensita, considerando 
também que as dimensões da peça afetam na velocidade de resfriamento assim como 
a microestrutura encontrada. 
D. Atmosfera: Assim como o meio em que o material irá utilizar para ser 
resfriado, o ambiente em que o material permanece influência no tratamento térmico. 
30 
 
 
Como no caso da cementação, utilizando de outro elemento como o carbono, se 
produz camadas externas da peça impregnadas com esse elemento melhorando 
certas propriedades. 
Os tipos de tratamentos térmicos são diferenciados nas propriedades finais que 
se almejam para o material, o qual tem processos distintos modificando os fatores 
acima descritos, dentre os mais utilizados são o recozimento, a normalização, a 
têmpera e o revenido. 
O aço utilizado para estudo nessa pesquisa é o aço SAE 4140, sendo uma liga 
de aço com aproximadamente 0,4% de carbono e adição de cromo, molibdênio, silício 
e manganês. Como já foi visto anteriormente, a mudança na composição química do 
aço faz modificações na curva TTT representada na figura 14, considerando a 
quantidade de carbono e a adição de outros elementos, a curva se desloca para a 
direita favorecendo a obtenção de martensita. 
Figura 11 - Diagrama TTT do aço SAE 4140 
 
Fonte: (Voort 1991) 
31 
 
 
Como consequência de uma solda, por exemplo, que causa modificações 
grandes de temperatura com espaços curtos de tempo em um aço como o SAE 4140, 
existe a modificação de sua microestrutura, para isso é utilizado um novo tratamento 
térmico de recozimento para alivio de tensões na peça, a fim de retornar parte de sua 
resistência mecânica original. 
2.5.2 Recozimento para alívio de tensões 
O recozimento é um tratamento térmico diferenciado quanto à exposição do 
material à determinada temperatura por um tempo mais prolongado sendo o tempo o 
fator mais importante nesse tratamento. O recozimento é utilizado quando se procura 
aliviar tensões, deixar o material mais dúctil e tenaz ou encontrar determinada 
microestrutura. O procedimento passa por aquecimento, depois é mantida a 
temperatura e seguido de resfriamento à temperatura ambiente. O tempo e 
temperatura utilizados dependem das propriedades mecânicas desejadas assim 
como a composição química do material e suas dimensões. (Callister, 2013) 
O ato da soldagem em aços, em geral, decorre do aquecimento até temperatura 
de fusão dos materiais e então resfriamento, por consequência, esse tratamento 
térmico que acaba sendo ocasionado na peça cria uma região afetada pela solda. 
Dependendo da velocidade de resfriamento e composição química do material é 
possível encontrar martensita nessas regiões que, por modificar o formato e tamanho 
do grão, cria tensões residuais na peça que reduz a resistência mecânica do material, 
dependendo do trabalho ou futuros processos que a peça irá realizar, pode ser 
prejudicial. 
Quando determinado material recebe uma solda ele normalmente passa por 
um tratamento térmico de recozimento para alívio de tensões que é utilizado com o 
intuito de manter as propriedades mecânicas originais do material. Nesse tratamento 
térmico, o aço passará pelos processos de forma controlada e uniforme, tendo seu 
aquecimento até uma temperatura recomendada para o material e sendo mantida 
essa temperatura até que toda a peça esteja uniforme seguido de resfriamento lento. 
A temperatura do recozimento é normalmente baixa (visto que o processo já se inicia 
em temperaturas logo acima da temperatura ambiente) pensando-se em não serem 
perdidas propriedades vindas de outros tratamentos térmicos ou possíveis 
32 
 
 
deformações plásticas, por outro lado, temperaturas mais próximas do limite inferior 
da zona crítica causam melhores resultados (Callister, 2013). 
2.6 FASES DOS MATERIAIS 
2.6.1 Martensita 
Segundo (Callister 2008) a martensita que se configura como fase ou 
constituinte se forma quando as ligas ferro carbono são austenitizadas e resfriadas 
rapidamente até uma temperatura relativamente baixa. A martensita é uma estrutura 
monofásica fora do equilíbrio que resulta de uma transformação da austenita onde 
não ocorre difusão pode se dizer que é um produto da transformação que concorre 
entre a bainita e a perlita. A austenita CFC sofre uma alteração alotrópica para uma 
martensita tetragonal de corpo centrado, todos os átomos de carbono permanecem 
com impurezas intersticiais na martensita, assim eles formam uma solução sólida 
supersaturada capaz de se transformar rapidamente em outras estruturas. 
2.6.2 Baianita 
Segundo (Callister 2008) os aços bainíticos apresentam uma estrutura mais 
refinada, em geral os aços Bainíticos são mais duros que os perlíticos ainda assim 
apresentam uma combinação desejável de resistência e ductilidade. A Bainita é uma 
microestrutura que se forma abaixo da temperatura de transformação da perlita a 
temperatura de transformação da Bainita é em torno de 215 °C a 540 °C. 
2.6.3 Esferoidita 
Conforme (CALLISTER, 2008) os aços com esferoidita são extremamente 
dúcteis muito mais que aqueles com perlita fina ou grosseira, eles são notavelmente 
mais tenazes, pois qualquer trinca pode encontrar uma fração muito pequena das 
partículas frágeis de cementita na medida em que ela se propaga através da matriz 
dúctil de ferrita. 
 
 
 
33 
 
 
2.6.4 Austenita 
Segundo (CALLISTER, 2008) a austenita é a solução sólida no carbono no ferro 
gama também é o ponto de partida para vários tratamentos térmicos nas ligas de ferro, 
pois partindo da austenita é possível a transformação da liga em vários 
microconstituintes. É uma solução sólida de carbono em ferro gama. Somente são 
estáveis as temperaturas superiores a 723 ºC, desdobrando-se por reação eutetóide, 
a temperaturas inferiores, em ferrita e cementita. Somente pode aparecer austenita a 
temperatura ambiente nos aços austeníticos, nesse caso, a austenita é estável a 
temperatura ambiente. É deformável como o ferro gama, pouco dura, apresenta 
grande resistência ao desgaste, é magnética, e é o constituinte mais denso dos aços 
e não é atacada por reagentes. Apresente rede cristalográfica cúbica de face 
centrada. 
2.6.5 Ferrita 
Este constituinte está formado por uma solução sólida de inserção de carbono 
em ferro alfa. É o constituinte mais mole dos aços, porém é o mais tenaz, e o mais 
maleável. A ferrita apresenta-se nos aços como constituinte e misturada com a 
cementita para formar parte da perlita. Se o aço é muito pobre em carbono, sua 
estrutura está formada quase que totalmente por grãos de ferrita cujos limites podem 
ser revelados facilmente com o microscópio, depois de um ataque com ácido nítrico 
diluído. Os grãos são axiais. (CALLISTER, 2008) 
2.6.6 Cementita 
 É o constituinte que aparece em fundições e aços também conhecido como 
carbeto de ferro. É o carboneto de ferro, de fórmula Fe3C. É muito frágil e duro, e é 
muito resistente ao cisalhamento. Em baixas temperaturas é ferromagnético e perde 
esta propriedade a 212 ºC (ponto de Curie). O ponto de fundição acima de 1950 ºC, e 
é termodinamicamente instável a temperaturas inferiores a 1200 ºC. (CALLISTER, 
2008) 
 
34 
 
 
2.7 Dureza 
O ensaio de Brinell é o modelo com maior utilização na Engenharia, geralmente 
realizado para corpos de alumínio, latão e aço recozido. Através de um penetrador de 
aço temperado com formato esférico são empregadas cargas. O procedimento se 
resume em reprimir lentamente o penetrador mediante a execução de uma carga 
acima de uma extensão plana e polida por um tempo fixado. O resultado dessa 
compressãoserá uma impressão definitiva no metal com o formato esférico do 
penetrador, esse formato é medido por meio de um microscópico óptico. 
Os criadores do ensaio de dureza de Vickers foram Sandler e Smith em 1925, 
o modelo foi denominado dessa maneira, pois a companhia Vickers-Armstrong Ltda. 
fabricou a maioria das máquinas que operavam através desse tipo de dureza. Esse 
modelo nos permite operar com diversas categorias de metais, eis a sua grande 
vantagem. Nesse caso, o penetrador possui o molde de pirâmide de base quadrada, 
as faces opostas estão dispostas a um ângulo de 136º. Esse ângulo nos permite o 
resultado da impressão parelho ao de Brinell, o penetrador é produzido por diamante 
e não é possível que haja deformação. A impressão possui formato de losango e o 
microscópico realiza a análise da medida das suas diagonais. 
Ensaio de dureza de Rockwell possui formato de ensaio destinado a corpos de 
aço temperado. Rockwell criou esse modelo em 1922 e possui grande utilização 
mundial por conter algumas vantagens acima dos demais. O tempo utilizado para 
medição da impressão é eliminado, visto que a própria máquina de ensaio lê o 
resultado da dureza obtida, portanto, possui a duração mais curta e menor 
possibilidade de erro humano. Aliás, geralmente não há dano causado ao corpo de 
prova por se tratar de um penetrador pequeno. Esse tipo de ensaio é fundamentado 
por meio da profundidade da penetração, há a imposição da carga de metal sobre o 
penetrador, já a pré-carrega, a qual possui uma carga menor, utilizada para suprimir 
os efeitos da deformação elástica do material. (Manual de Ciência dos Minerais, 
2011). 
2.8 Análise Metalográfica 
Segundo Colpaert (2008), o ensaio da técnica metalográfica consiste na 
segmentação do material a ser estudado em partes menores para realização da 
35 
 
 
análise da estrutura do material a nível atômico, onde se observa as fases 
constituintes presentes no material e identificam a textura, granulação do material, a 
natureza e a forma, a quantidade e a distribuição dos constituintes e inclusões O 
conhecimento da microestrutura do material assim como de sua modificação é de 
fundamental importância para a compreensão do seu comportamento. ( Lima Filho 
2013) 
Para análise microscópica dos materiais há diversas técnicas como: 
a. Microscopia eletrônica de varredura; 
b. Microscopia óptica; 
c. Microscopia eletrônica de transmissão; 
d. Microscopia de força atômica; 
e. Microscopia Confocal. 
2.9 Ataque De Superfície 
Para Colpaert (2008) o processo de ataque químico 
da superfície é realizado submergindo o corpo de prova com a superfície polida 
no reativo colocado em um recipiente de vidro fundo côncavo adequado. O 
tempo médio para aços e ferros fundidos é de 5 a 15 segundos. Após o ataque, o 
corpo de prova é lavado em sua superfície com álcool e não com água, em seguida é 
feita a secagem primeiramente com algodão e após com jato de ar quente. 
A fim de visualizar a estrutura de um material uma amostra é submetida a 
mecanismos de criação de contrastes tornando assim possível a visualização de sua 
estrutura. (Lima Filho 2013) 
2.10 Normas E Especificações 
Mathias (2014) assegura que entre as sociedades técnicas, associações de 
comércio e agências de governo as mais conhecidas normas e especificações de 
válvulas tubulações são: API, UL, ASME, ASTM. A tabela 1 apresenta as respectivas 
normas e suas abordagens. 
36 
 
 
Figura 12 - Normas e suas abordagens 
 
Fonte: (Ribeiro 1999) 
2.10.1 Classe de pressão 
Na designação utilizada por Ribeiro (2008) a classe de pressão das válvulas 
fabricadas conforme a norma ASME e API é um número apenas para orientação e 
adimensional, que define os limites de pressão mínimo e máximo com os quais ela 
pode operar, de acordo com certa temperatura e material de construção. Variam de 
forma inversamente proporcional à temperatura do fluido. 
2.10.2 Junta de vedação 
Mathias (2015) explica que na união entre corpo e castelo e entre flanges de 
válvula com a tubulação há sempre uma junta para impedir o vazamento do fluido para 
fora da válvula, quando esta trabalha em pressão positiva, ou entrada de ar no sistema 
quando operando no vácuo, como no caso das válvulas instaladas em linhas de 
sucção de bombas. 
2.10.3 Conexões 
Segundo Neves (2010) as conexões estabelecem a ligação da válvula com a 
tubulação e podem ser flangeadas, soldadas ou rosqueadas. De acordo com o autor, 
37 
 
 
as flangeadas são as mais utilizadas por serem mais fáceis de instalar e substituir, 
sendo esse tipo de conexão utilizada para a maioria dos fluidos, com exceção 
daqueles que não podem, em hipótese alguma, vazar para o meio ambiente. Nesses 
casos utilizam-se válvulas soldadas. 
Figura 13 - Tipos de conexões indústria óleo e gás 
 
Fonte: (Meireles 2015) 
 
38 
 
 
3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO 
O trabalho consiste em uma pesquisa empírica conclusiva causal, onde serão 
realizados ensaios e análises a respeito das propriedades dos materiais sobre corpos 
de prova fabricados em aço 4140 revestido com inconel 625 por soldagem Tig (GTAW) 
automática. A fim de reduzir as tensões internas geradas durante a soldagem de 
revestimento foram propostos três tratamentos térmicos de alívio de tensões com 
diferentes temperaturas e conseguintes ensaios de dureza, os corpos de prova estes 
segmentados a partir de cada um dos três corpos de prova revestidos. Para 
levantamento de dados para a metodologia foi considerado a consulta em normas 
técnicas, livros técnicos da área de metal mecânicos direcionados a indústria de 
petróleo e gás como a norma API seis A específica para a fabricação de árvore de 
natal molhada, e profissionais da área professores de engenharia e fabricante de 
equipamentos da indústria de petróleo. 
3.1 METODOLOGIA 
Para alcançar os objetivos deste trabalho foi desenvolvido o roteiro de 
atividades da Figura 14: 
Figura 14 - Metodologia para alcançar objetivos do trabalho 
 
Fonte: Os autores (2019) 
ETAPA 1 Confecção de corpos de prova para soldagem
ETAPA 2 Soldagem de revestimento
ETAPA 3 Realização de ensaio de dureza pós soldagem
ETAPA 4 Tratamento térmico de alívio de tensões
ETAPA 5 Ensaio de dureza
ETAPA 6 Fabricação dos corpos de prova para ensaio metalográfico
ETAPA 7 Ensaio metalográfico
ETAPA 8 Análise dos resultados de todos os ensaios
ETAPA 9 Relacionar os resultados dos ensaios com revisão bibliográfica e objetivos
39 
 
 
Etapas da metodologia: 
I. Foram confecção dos corpos de prova em aço 4140 utiliza equipamentos e 
ferramentas disponíveis no laboratório de manufatura da FAE; 
II. A soldagem de revestimento é realizada em indústria fabricante de 
equipamentos para indústria de óleo e gás da região metropolitana de 
Curitiba/PR; 
III. O ensaio de dureza realizado no LABFAE de materiais tenta identificar a 
dureza superficial encontrada sem o tratamento térmico de alívio de tensões; 
IV. Tratamento térmico de alívio de tensões para reduzir a dureza superficial 
e melhorar propriedades mecânicas e microestruturas realizadas no LABFAE 
de materiais; 
V. O ensaio de dureza realizado no LABFAE de materiais tenta identificar a 
dureza superficial encontrada após o tratamento térmico de alívio de tensões; 
VI. A fabricação dos corpos de prova para ensaio mecanográfico é realizado 
no LABFAE de materiais a partir da segmentação dos corpos de prova 
revestidos; 
VII. O ensaio mecanográfico é realizado no LABFAE de materiais; 
VIII. Com todos os ensaios realizados são feitas as análise dos resultados; 
IX. Finalmente a comparação dos resultados com os objetos de pesquisa, 
conclusão. 
Tabela 4 - Cronograma de atividades 2° semestre 
Etapa Data 
1. Confecção dos corpos 29/06/2019 
2. Soldagem de revestimento 13/07/2019 
3. Ensaio de dureza 20/07/2019 
4. Tratamento térmico de alívio de tensões 27/07/2019 
5. Ensaio de dureza 03/08/2019 
6. Corposde prova - ensaio mecanográfico 17/08/2019 
7. Ensaio mecanográfico 31/08/2019 
8. Análise dos resultados 12/10/2019 
9. Conclusão 02/11/2019 
Fonte: Os autores (2019) 
40 
 
 
A metodologia empregada busca relacionar os dados obtidos com o presente 
trabalho aos objetivos propostos desde a confecção dos corpos de prova para testar 
os parâmetros e variáveis do tratamento térmico de alívio de tensões até a análise 
dos resultados para conseguinte conclusão. 
 
3.2 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 
3.2.1 Corpos de prova 
Para fabricação dos corpos de prova levou se em consideração requisitos de 
trabalho aço 4140 ou 75K conforme API 6A seventeenth edition may 2000 para 
aplicação de até 20000 psi ou 138 MPA composição química conforme o fabricante 
de porcentagem de carbono e baixa liga, os corpos de prova foram confeccionados 
conforme desenho conforme API 6A seventeenth edition may 2000 nome de anel de 
vedação para teste do material. 
As propriedades mecânicas do aço SAE 4140 estão conforme tabela 1 do 
referencial teórico. Para estudo das propriedades mecânicas e microestruturas foram 
desenvolvidos três corpos de prova de forma e tamanho iguais conforme figura barra 
redonda de 120,65mm de diâmetro por 48 mm de espessura conforme desenho 
abaixo. 
Figura 15 - Desenho corpo de prova 
 
Fonte: Os autores (2019) 
41 
 
 
3.2.2 Metal de adição 
O metal de adição é o ERNICRMO-3 (UNS N06625) conhecido como Inconel 
625 com diâmetro máximo de 1,2mm com composição química informada pela tabela 
5. 
Tabela 5 - Composição química do ERNICRMO-3 utilizado neste trabalho. 
C Mn Fe P S Si Cu Ni Al Ti Cr Nb + Ta Mo Outros 
0,02 0,03 0,32 <0,003 <0,001 0,07 <0,01 64,50 0,09 0,19 22,24 3,65 8,68 <0,50 
Fonte: (Calister 2018) 
 
3.2.3 Equipamentos utilizados 
 Para a realização deste ensaio foi utilizado o durômetro de bancada do 
Laboratório de Materiais da FAE, 
 
Figura 16: Durômetro de bancada LABFAE 
 
Fonte: Os autores (2019) 
 
42 
 
 
 Forno industrial câmara da marca Jung foi utilizado para o ensaio de 
alívio de tensões: 
Figura 17 – Forno industrial LABFAE 
 
 
 
Para utilização do ensaio metalográfico foi utilizado à norma ABNT-NBR 9769 
e para fabricação dos corpos de prova NBR 13284 - NM 88. Outubro 2002. A figura 
21 mostra a cortadora metal da FAE. 
Figura 18 - Cortadora automática LABFAE 
 
Fonte: Os autores (2019) 
Na sequência do corte, foi realizado o embutimento com a resina DUROFAST 
a fim de facilitar o lixamento, do fabricante Struers com a máquina embutidora de 
amostras para análise mecanográfica – Struers. 
43 
 
 
 
Figura 19 - Embutidora LABFAE 
 
 
Fonte: Os autores (2019) 
Posteriormente a preparação seguiu para a máquina Politriz automática, onde 
as amostras passaram a ser polidas com panos específicos e com adição de 
abrasivos, chegando assim ao seu estado final. A figura 23 apresenta a politriz 
automática. 
Figura 20 - Politriz automática LABFAE 
 
Fonte: Os autores (2019) 
44 
 
 
A análise da microestrutura foi realizada utilizando do microscópio Axiovert 40 
MAT da marca Zeiss com ampliações de 100x, 200x, 500x e 1000x. 
Figura 21 - Microscópio óptico LABFAE 
 
Fonte: Os autores (2019) 
 
 
3.3 ENSAIOS 
A etapa de ensaio está consiste em quatro principais etapas, são elas: 
Soldagem, ensaio de dureza, tratamento térmico e ensaio metalográfico. As etapas 
são premissas para as posteriores. 
O subcapítulo de ensaios apresentará maior detalhamento das etapas citadas 
anteriormente e os resultados obtidos com o SAE 4140 soldado após alívio de 
tensões. Seu objetivo é relatar os ensaios, circunstâncias, espaço e decisões 
consideradas com intuito de cumprir os padrões determinados em normas e compará-
los com os resultados alcançados nos ensaios. 
3.3.1 Confecção dos corpos de prova para soldagem 
45 
 
 
Para execução desse estudo foram selecionadas quatro amostras nas quais o 
Iconel 625 foi depositado, foram amostras de Society of Automotive Engineers (SAE) 
4140 nas quais o Iconel 625 foi inserido por meio de soldagem TIG. 
Antes do procedimento de soldagem, foi realizado o teste de dureza para 
posterior análises e comparações, segue abaixo resultados obtidos: 
Tabela 6: Ensaio de dureza pré soldagem 
Dureza anterior a 
soldagem em HRC 
25,77 
26,58 
23,86 
23,79 
26,81 
28,24 
27,89 
27,92 
28,02 
27,99 
Fonte: Os autores (2019) 
 
3.3.2 Soldagem de revestimento 
A soldagem dos corpos de prova foi realizada em equipamento Fronius 
composto por uma fonte de soldagem tipo corrente contínua (cc) modelo trans TIG 
2200 Job para aquecimento do arame um controlador FPA 9000 para ajuste dos 
parâmetros de soldagem, mesa rotativa para movimentação da peça e demais 
acessórios como tocha e cabo de energia. A tocha de soldagem contém bocal com 
eletrodo de tungstênio e dupla alimentação de arames, o bocal possui 16 mm de 
diâmetro e o eletrodo 3,2mm. 
Para realização do pré-aquecimento e manutenção da temperatura da peça 
foram utilizadas resistências elétricas. 
Para a soldagem dos corpos de prova o processo foi baseado na norma N-133 
Petrobras/Soldagem de junho de 2004 quanto aos seguintes tópicos para evitar poros 
e trincas e em posição plana: 
46 
 
 
Limpeza das superfícies: As juntas a serem soldadas devem estar isentas de 
óleo, graxa, óxido, tinta, resíduos de exames de líquido penetrante, areia e fuligem do 
pré-aquecimento a gás numa faixa de 20 mm de cada lado das bordas interna e 
externamente. 
Consumível: Deve ter registro de rastreabilidade, isento de defeitos e 
armazenamento de modo a manter as características de fabricação. 
 A deposição do material foi na posição plana. 
Outro parâmetro que foi controlado foram os ciclos térmicos dos corpos de 
prova o material utilizado como substrato para os corpos de prova possui carbono 
equivalente a um máximo de 0,74% neste caso seguindo a folha de processo da 
empresa é necessário um aquecimento mínimo de 150°c com a utilização de 
resistências elétricas. 
Durante a soldagem os corpos de prova permaneceram aquecidos por 
resistência elétrica após a soldagem as peças foram resfriadas ao ar com manta 
térmica de modo a possibilitar resfriamento lento. 
O gás de proteção utilizado foi o argônio é um gás de proteção que possui 
ótimas características se comparado a outros gases com menor custo possui um arco 
estável e promove ação de limpeza da região de soldagem. É um gás inerte não 
possui interação química com outros materiais sendo adequado para soldagem de 
materiais como o alumínio e o aço inoxidável (weman 2012). 
A soldagem de revestimento foi realizada em uma empresa cujo nome deve ser 
restrito a sigilo, visto que não foi permitida a divulgação, conforme tabela abaixo: 
 
Tabela 7: Informações acerca da soldagem 
Pré-aquecimento 
Pré-aquecimento 200 ºC 
Temperatura interpasse 350 ºC 
 
Tratamento térmico 
Faixa de temperatura 620 ºC a 645 ºC 
Taxa de aquecimento 222 ºC/h, por polegada 
Tempo de permanência 1h por polegada de solda 
Taxa de resfriamento 278 ºC/h, por polegada 
Obs 1: Mínimo de 2,3 horas e máximo de 20,2 horas, 
para atender API 6A-PSL3 
47 
 
 
Obs 2: Controle a partir de 400 ºC / até 350 ºC 
 
Gás tocha 
Tipo Argônio 
Composição 99,995% 
Vazão 13 a 24l/min 
 
Características elétricas 
Corrente CC- 
Amperagem 100 - 280 A 
Tipo de amperagem Direta 
Voltagem 8 - 20 V 
Eletrodo de tungstênio - Diâmetro de 2,4 ou3,2 mm 
Tipo AWS EWTh-2 
 
 
Processo TIG 
Metais de adição 
AWS ERNiCrMo-3 
Diâmetro 1,2 mm 
Técnica 
Passe retilíneo 
Eletrodo simples 
 
Método de limpeza inicial Solvente/Escovamento 
 
Fonte: Empresa de óleo e gás 
 
3.3.3 Realização do ensaio de dureza pós soldagem 
O ensaio de dureza pós soldagem foi realizado no laboratório LABFAE da FAE 
Business School, através de um durômetro Wolpert Wilson Instruments. O objetivo 
desse ensaio foi realizar a análise