Resumo das aulas de soldagem - Área 2

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SOLDAGEM – ÁREA 2 
● Vídeo 1: Introdução à Condução do Calor na Soldagem 
Importância e Efeitos: 
● Macroestrutura de solidificação do metal de solda; 
● As taxas de resfriamento e o tempo que a junta soldada permanece acima de 
uma determinada temperatura influência nas transformações 
microestruturais, tais como: crescimento dos grãos, transformações de fase, 
etc; 
● Influência direta nas propriedades mecânicas e metalúrgicas; 
● Descontinuidades podem ser formadas em função do ciclo térmico; 
 
● Toda soldagem por fusão resulta em tensões residuais nas estruturas (tensões 
maiores que já existiam antes de começar a soldar); 
● E eventualmente podem ocorrer grandes deformações. Ocorrem porque em 
vários pontos da peça soldada aquecem com diferentes taxas e resfriam com 
diferentes temperaturas, ao mesmo tempo que um ponto pode estar dilatando, 
outro ponto pode estar contraindo. O metal de solda quando solidifica, na 
maioria das ligas metálicas sofre contrações. Exemplo: algumas ligas de 
alumínio sofrem até 14% de contração. 
 
Medição de temperatura 
2 Principais tipos de medição. 
Tipos de termopares utilizados: 
1 – Inserido na poça de fusão 
(“arpoamento”): Pt/Pt-Rh 
2 – Soldado no metal base: 
Cromel/Alumel. Recomendado medir na 
superfície da peça. 
 
 
Ciclo Térmico 
Relação entre temperatura e tempo. 
Podemos ter temperaturas de interesse (T1 e T2 
por ex) e um DeltaT que mostre o tempo que 
demora para ocorrer essa queda de 
temperatura. 
 
 
Modo de extração do calor 
Importante identificar qual o 
modo de extração para definir 
as equações utilizadas. 
Utilizado para estimar taxas de 
resfriamento, etc. 
Isoterma = linhas de mesma 
temperatura 
Diferença de 10% entre o 
modo 2D e 3D. 
No modo 2D as isotermas 
estão aproximadamente 
paralelas ao cordão de solda que está ortogonal ao plano e teoricamente a fonte de 
energia é uma linha com espessura com comprimento igual a espessura da chapa, 
extração de calor em duas direções. 
No modo 3D as isotermas em “meia cana?” acompanhando o cordão de solda e a fonte 
de energia é considerada como um ponto percorrendo a superfície da peça, extração 
de calor em todas as direções. 
Energia de Soldagem 
 
 
 
 
Velocidade de Soldagem 
● Efeito sobre as dimensões do metal de solda 
Abaixo, soldas com a mesma energia de soldagem (~1,4 kJ/mm), porém com 
velocidades diferentes, o metal base fundido é muito maior na solda com maior 
velocidade. 
 
 
 
 
 
 
Atenção: Para manter a mesma energia de soldagem com maior velocidade de 
soldagem é necessário empregar uma corrente muito maior. Consequentemente 
ocorre maior penetração / maior massa de metal base fundido. 
Ciclos Térmicos e Massa Fundida 
Gráfico 1: A taxa de resfriamento em 3D é maior do que em 2D para um mesmo 
ponto (devido a extração em 3D que ocorre em todas as direções) 
 
 
 
 
 
Gráfico 2: Massa do metal de solda = metal base + metal de adição. 
(Segundo gráfico é referente a um TCC, onde os pontos representam vários 
tipos de processos de soldagem para diferentes tamanhos de cordão de solda, o eixo 
vertical representa a dureza dos cordões analisados. Os cordões com menores áreas 
apresentam dureza elevada e consequentemente são mais frágeis, a partir da área de 
cordão de solda de aproximadamente 100mm² a dureza se estabilizou. Conclusão: a 
área da massa de metal fundido/cordão de solda é um ótimo indicador de como 
podemos reduzir a taxa de resfriamento.) 
Coeficientes Físicos 
Para análise de ciclos térmicos devemos selecionar qual coeficiente físico vamos 
utilizar. Temperatura de fusão, difusividade térmica (𝛼), condutividade térmica (k) e 
capacidade térmica são exemplos de coeficientes físicos. Existem correlações de 
coeficientes físicos mais adequadas para determinadas temperaturas (entre 
aproximadamente ⅓ e ½ das suas temperaturas de fusão, conforme tabela abaixo). 
Gráficos abaixo de exemplos: condutividade térmica e capacidade térmica de 
um aço carbono, demonstração que os valores a serem selecionados devem ser 
coerentes, dentro da faixa de aproximadamente ⅓ e ½ das suas temperaturas de fusão 
dos materiais. 
Equações Fundamentais I 
 As equações fundamentais na 
soldagem se baseiam nas equações 
fundamentais de condução do calor. 
 Valor escalar do vetor fluxo 
térmico em cada eixo coordenado é dado 
por: 
(onde k representa a condutividade térmica) 
Equação diferencial geral da difusão do calor no sólido: (homogêneo; isotrópico; 
condutividade térmica considerada independente da temperatura). 
(𝛼 = difusividade térmica) 
 
Estado estacionário ou Laplaciano (temperatura não varia no tempo): 
 
 
Quando a condutividade térmica é função da temperatura (apenas demonstração): 
 
 
Isotermas 
 Isotermas = linhas de mesma temperatura. 
 
 
 
 
 
 
(No alumínio, por exemplo, o calor se propaga em uma taxa elevada.) 
(Conforme aumenta a velocidade de soldagem ocorre uma aproximação das isotermas 
no centro do cordão) 
 
Premissas e modelo (Rosenthol) 
Modelo idealizado em 1935 
● Quanto ao material base: isotrópico, não há variação dos coeficientes físicos, 
não há fusão nem transformação de fase (??); 
 
● Quanto aos coeficientes físicos do metal base: não há variação. 
 
● Quanto às fontes de energia (ponto/linha): se for uma extração bidimensional 
é uma linha com comprimento igual a espessura da peça (penetração 
completa), se for uma extração tridimensional é um ponto. 
 
● Quanto ao “Efeito Joule” (I²R) na peça: não ocorre, a passagem da corrente 
elétrica entre o cabo de soldagem e o terra não afeta notavelmente a peça. 
 
● Isotermas se mantém a distância constante do trajeto de 
deslocamento da fonte de energia: 
 
● Fonte de energia se movimenta e o sistema de coordenadas 
é solidário a ela: (x = percurso, vt = velocidade de soldagem) 
 
● Resulta na seguinte equação para o “estado quase estacionário”: 
 
 
Extração tridimensional do calor (3D) 
 
 Para pontos no metal de solda e atrás da fonte de calor: 
 
 
 
Extração bidimensional do calor (2D) 
 
 Para pontos no metal de solda e atrás da fonte de calor: 
 
 
Taxa de resfriamento 
Extração bidimensional do calor (2D): 
Extração tridimensional do calor (3D): 
(k = condutividade térmica, pc = 
capacidade térmica volumétrica, g = 
espessura da peça, E = energia de 
soldagem, Tr = temperatura taxa de 
resfriamento, To = temperatura de pré 
aquecimento) 
Obs.: para reduzir a taxa de resfriamento 
é mais fácil manipular a temperatura de 
pré aquecimento do que a energia de 
soldagem. 
 
Tempo de resfriamento Δt8/5 
 Para a maioria dos aços, as transformações de fase mais importantes na 
soldagem ocorrem no intervalo de temperatura entre 800°C e 500°C (período de 
tempo Δt8/5). 
Extração bidimensional (2D): 
 
Extração tridimensional (3D): 
 
Correção para os diferentes tipos 
de juntas: 
 
 
● Vídeo 2: Solidificação 
metal de solda 
 
METAL SOLDA: Esta solda foi produzida pelo processo MAG que é resultado da solda 
da fusão do metal de base mais metal de adição que foi utilizado no processo. O metal 
de solda é um metal extremamente homogêneo sob o ponto de vista da engenharia. 
Inclusive pela questão da passagem da corrente elétrica através do metal em estado 
líquido na fase líquida que faz com que tenhamos uma mistura extremamente boa 
entre esses metais. A diluição é extremamente importante. 
ZONA AFETADA PELO CALOR (ZAC): é a zona onde ocorre alguma alteração de fase ou 
crescimento de grão. Zona que sofre alguma alteração microestrutural. Desde 
formação de perlita até formação de bainita. 
METAL BASE: Não alterada. Soldagem de aços C e baixa liga existem regiões diferentes 
nessa junta soldada. 
 
A solidificação do metal de solda ou de qualquer liga metálica se tiver uma partícula 
com o raio crítico essa partícula sobrevive e dá início ou pode nuclear a solidificaçãonum fundido convencional. Em soldagem é um pouco diferente porque não há 
barreira energética para início da solidificação porque ela ocorre por epitaxia. Inicia a 
solidificação a partir dos grãos do metal de base. Não é igual a solidificação do fundido 
convencional. Quando começa a soldar parte dos grãos do metal base fundem e 
seguem inicialmente a mesma orientação cristalográfica dos grãos de metal de base. 
Diferentes ligas podem ter diferentes orientações cristalográficas, porém tem direções 
preferenciais de crescimento. Crescem mais rapidamente naquela direção. 
 
Seta mostra grãos no metal de solda crescendo. É fácil de enxergar em ligas de alumínio 
e aços inoxidáveis austeníticos. 
 
Conforme vai solidificando podem ter diferentes camadas de macroestruturas de 
solidificação. O gradiente de temperatura no caso de uma interface plana é provocada 
por um gradiente positivo de temperatura. (gradiente de temperatura é diferença de 
temperatura em pontos do espaço) 
Gradiente de temperatura negativa forma dentritas. 
Conceito bastante importante é a partição de soluto (menor proporção do elemento). 
Uma liga ferro carbono por exemplo o soluto é o carbono. No momento que resfria 
no início da solidificação K0C0. 
 
Elementos que possuem um K0 muito pequeno eles segregam muito mais, ou seja, 
quanto menor o K0 maior o perigo de segregação desses elementos. 
 
Caso para ligas ferrosas: K<1 Existe uma região à frente da interface (a interface avança 
da esquerda para direita), sempre na frente dessa interface em qualquer liga metálica 
vamos ter um enriquecimento de soluto, ou seja, teremos uma maior concentração de 
soluto. 
 
K>1 neste caso ocorre o contrário. Há uma redução da concentração. 
 
O coeficiente de enxofre é muito pequeno, ou seja, em ligas ferrosas segrega 
facilmente. 
Se adiciona Mn a ligas ferrosas principalmente aço carbono baixa liga onde o Mn se 
combina preferencialmente com o enxofre. Logo, deixa de formar Fe2S compostos de 
baixo ponto de fusão. 
Existem 5 macroestruturas de solidificação: 
Planar: Os cristais vão se formando em posições sucessivas quase como se fosse um 
plano avançando. 
Celular: A solidificação está avançando em forma de células. Depende da combinação 
de gradiente de temperatura e superresfriamento. 
Dentrítica: Forma de solidificação que há perigo do líquido com alta concentração de 
impurezas ficar entre as dentritas. 
Celular dentritica: não falou nada desse tipo. 
Equiaxiada – dentritica: As dentritas que vão se formando crescem em diversas 
direções ficando equiaxiais. 
 
 
● 2 Fatores extremamente importantes que determinam em soldagem a 
macroestrutura de solidificação final: taxa de crescimento dos cristais R (mm/s) 
e gradiente de temperatura na poça de fusão G (C°/mm). 
Logo no início da solidificação o metal de solda os grãos crescem a partir dos grãos do 
metal de base. 
Qualquer grão que estiver crescendo a uma taxa R (Vcos) com um ângulo teta. Se eu 
aumentar o pré-aquecimento eu reduzo G, se eu aumento a corrente de soldagem eu 
reduzo G. G é influenciado pela intensidade da corrente de soldagem e pela 
temperatura de pré-aquecimento. Fisicamente falando em teta 90° ele cresce na 
mínima taxa já em 0° cresce na máxima taxa (Vcos). 
 
Uma dada liga com composição de soluto severo (Co) e dentro dessas regiões eu tenho 
as 5 macros estruturas. Se eu quiser ir para a posição celular eu posso aumentar a 
temperatura de pré-aquecimento deslocando para esquerda do gráfico porque 
diminui o G. A mesma coisa aconteceria se eu aumentasse a corrente ou aumentasse 
a velocidade de soldagem. Então eu devo diminuir a velocidade de soldagem 
aumentando a razão GR1/2. 
 
A velocidade de soldagem é extremamente importante quanto a segregação em soluto 
ou um complexo de baixa temperatura de fusão na poça de fusão. 
Quando eu tenho relativamente baixa a velocidade de soldagem qualquer liga metálica 
ou qualquer metal puro de soldagem por fusão a poça de fusão tem poça eliptica. 
A medida que vai aumentando a velocidade de soldagem ela vai tomando a forma de 
uma gota. 
● Vídeo 3: Introdução à Soldagem dos Aços ao Carbono e Baixa Liga 
 
Zonas de uma junta soldada 
 
Representação de uma seção transversal de um cordão de solda (fora de escala) 
Zona Compósita (ZC): aquela em que há mistura do metal base com metal de adição. 
Zona Não Misturada Fundida (ZNMF): espessura fina, composta unicamente pelo 
metal base fundido, o qual solidifica antes de ocorrer qualquer mistura com o metal 
de adição. Pode causar alguns problemas, principalmente na soldagem de aços 
austeníticos. Dificilmente detectada em microscópio. 
Zona Parcialmente Fundida (ZPF): ocorre eventualmente, “Produzida pela liquação de 
inclusões, impurezas, ou segregações nos contornos dos grãos com baixo ponto de 
fusão. Ocorre no metal base e imediatamente após a Interface da Solda.” - trecho do 
livro. 
Zona Afetada pelo Calor (ZAC): zona onde não ocorre nenhum tipo de fusão, mas são 
produzidas alterações alotrópicas no estado sólido relevantes, incluindo crescimento 
de grão e transformações de fase. Geralmente essa zona apresenta diversas regiões 
(geralmente quatro), com características que dependem de cada metal base. 
Zona do Metal Base Inalterado: constituída pelo restante da peça que não sofreu 
nenhuma transformação metalúrgica. Entretanto, essa zona pode estar num estado de 
alta tensão residual. Muitas vezes é difícil identificar onde termina a zona ZAC e onde 
começa a zona do metal base inalterado, geralmente identificados através de 
microdureza. 
Referências usuais: 
Metal de Solda: o MS é considerado como o conjunto formado pela ZC e ZNMF, pois 
esta é de difícil detecção. 
Zona Afetada pelo Calor: o conceito comum de ZAC inclui aquela considerada 
“verdadeira” e a ZPF. 
 
Efeitos do Número de Passes ou Cordões de Solda 
Vamos nos concentrar basicamente em 
soldas de um passe. 
Gases e o Metal de Solda (MS) líquido 
Principais gases: Oxigênio, Hidrogênio e 
Nitrogênio (na forma molecular 
e pressão parcial de 1 atm, 500 
ppm se dissolve no ferro líquido; 
no estado atômico a pressão 
necessária é cerca de 100 
milhões de vezes menor. 
O Nitrogênio pode causar 
problemas graves na soldagem 
de aços ao carbono de baixa liga 
Inclusões Microscópicas 
 
 
 
 
 
Na figura acima há demonstração de 
nitretos e, na figura ao lado, óxidos. 
Ocorre a redução da tenacidade conforme o 
aumento do número de inclusões (nitretos, óxidos, 
etc). 
 
 
MAG: Potencial de Oxigênio 
 Quanto mais oxidante o gás de proteção, maior a população de óxidos no MS. 
Conforme vai aumentando o teor 
oxidante do gás de proteção, ocorre mais perda de manganês (ou queima de 
manganês). Consequentemente ocorre um ganho de oxigênio na forma de óxidos. 
Para garantir uma solda de alta tenacidade nesse processo, deve-se reduzir a 
proporção de gases de proteção. 
 
Escórias: Índice de Basicidade (IB) 
Conceito válido para todos os processos que 
produzem escória (arco submerso, eletrodo 
revestido, arame tubular, etc.). 
Compostos ácidos e básicos no sentido metalúrgico. Básicos: liberam oxigênio 
com dificuldade para o metal fundido. Ácidos: facilmente liberam oxigênio para o 
metal fundido. Compostos do fluxo (revestimento do eletrodo, etc.) em % m: 
 
 
 
IB x O2 no Metal de Solda 
Quanto maior o Úndice 
de Basticidade, menor a 
proporção de oxigênio no MS. 
 Com o IB em torno de 2 
o metal já é básico, não é 
necessário aumentar muito o IB 
pois o MS ficará muito fluido e 
não protegerá devidamente o 
ponto de fusão (??). 
 
Efeito das Condições de Soldagem 
 
 
Microestruturas: Sítios de Nucleação 
Conforme ocorre o resfriamento (linha 
vermelha) de um aço ao carbono de baixa liga: 
1 - na fase líquida teremos óxidos (pontos 
pretos); 
2 - quando inicia a solidificação temos 
perlita delta; 
3- logo após começa a se formar 
austenita; 
4 - poderá se formar ferrita nos contornos 
de grão; 
5 - eventualmente, das ferritas formadas 
no contorno de grão, vão partir algumas ferritas com martensita austenita e 
hidrocarbonetos; 
6 - eventualmente, no interior dos grãos, principalmente a partir dos óxidos, 
temos formação de ferrita acicular. 
 
 
Atenção: óxido é o terceiro sítio mais 
importante para a nucleação de novas fases, 
inclusive ferrita acicular, microconstituinte 
fundamental para alta tenacidade em baixas 
temperaturas. 
 
 
 
Denominações Microestrutura do MS (IIW) 
 
No MS raramente aparecem martensitas porque raramente a taxa de 
resfriamento é tão elevada. 
 
Microestruturas Típicas 
 
 
Microestrutura: Fatores Gerais 
Diagrama de resfriamento contínuo, taxa de resfriamento elevada = formação 
de martensita, taxa de resfriamento lenta = praticamente só ferrita+perlita. 
Tenacidade: Inclusões 
 
Ensaio de impacto Charpy 
Em baixas temperaturas não são os óxidos que determinam o modo de fratura, quem 
vai determinar a resistência ao impacto é a microestrutura (microestrutura de 
importância é a ferrita acicular, cerca de 70%). 
 
Tenacidade do MS 
 
 
Nitrogênio X Tenacidade 
 
Em geral, para cada 10 ppm de 
aumento de nitrogênio, a TTI aumenta cerca 
de 2 a 3 °C. 
 Para o MS apresentar alta tenacidade 
a -40°C, não deve ser tolerado mais do que 100 ppm 
de nitrogênio. 
 
 
 
Manganês x (Resistência à Tração, Limite de Escoamento) e Tenacidade 
Tomar 
cuidado pois 
com 
porcentagens 
de manganês 
no metal de 
solda acima de 
cerca de 1,6%, 
em baixas 
temperaturas, 
começa a 
diminuir a 
resistência ao 
impacto. 
Níquel x (Resistência à Tração, Limite de Escoamento) e Tenacidade 
A adição de níquel aumenta a 
resistência ao impacto em baixas temperaturas. 
 
 
 
 
Posição de Soldagem x 
Tenacidade 
 
 
 
 
 
Zona Parcialmente Fundida (ZPF) 
A austenita segrega impurezas 
e na fronteira MB/MS é possível se 
formarem compostos com baixo 
ponto de fusão, tal como (MnFe)S. Na 
ZPF poderá ocorrer Trinca de 
Liquação, além de nos aços ao 
carbono de baixa liga, nos aços 
“maraging”, inoxidáveis austeníticos, 
ligas de alumínio tratáveis 
termicamente e super-ligas baseadas 
em níquel. 
 
MS/ZAC: Aço C-Mn 
ZAC: Parte do MB adjacente 
ao MS, que sofreu algum 
tipo de alteração 
microestrutural devido aos 
ciclos de aquecimento e 
resfriamento e/ou tempo 
em elevada temperatura. 
 
 
Detalhamento da ZAC 
 
 
ZAC (SAE 1020): TIG 
Autógeno 
 
Seção 
transversal de um 
aço 1020 refundido. 
 
 
 
 
 
 
 
Diagrama TRC 
(Transformação para 
Resfriamento Contínuo) do 
Metal Base 
 
 
Carbono Equivalente (CE) 
Importante ferramenta 
para estimativa da 
temperabilidade, da dureza (parcialmente tenacidade) e suscetibilidade à TIH na ZAC. 
Adequar a fórmula para o tipo de aço. 
 
Quanto maior o CE, maior a dureza no MS, para aços com mesmo CE a dureza será 
maior no que possui mais porcentagem de carbono em sua composição. 
Deformação “a frio” 
 
 
Tratamento Térmico após a soldagem 
TITAS Razões: Objetivo mecânico e metalúrgico, 
alívio de tensões por meios mecânicos. 
Aços de baixa liga devem sofrer TITAS em maiores 
temperaturas para alívio de tensões. 
 
● Vídeo 4: Introdução às Descontinuidades 
das Juntas Soldadas – Parte 1 
Descontinuidades devido a práticas operacionais inadequadas 
Algumas descontinuidades são consideradas defeitos e não passam em nenhuma 
inspeção: Trinca. 
● Falta de penetração: 
 
Essa descontinuidade se apresenta principalmente quando se põe produção de uma 
junta a ser soldada sem devidos testes prévios (procedimento de soldagem) ou o 
soldador altera parâmetros da máquina. Nesta imagem percebemos que não 
completa fusão da raiz da junta. É essencialmente devido a parâmetros de soldagem 
(intensidade da corrente de soldagem insuficiente) ou de bitola excessivamente 
grande do eletrodo (diâmetro do consumível ou do bocal excessivamente grande). 
Também pode ser devido o projeto da junta estar errado em relação ao processo e/ou 
procedimento de soldagem. 
● Falta de fusão: 
 
Exatamente na face da junta temos um material que não fundiu. Os principais motivos 
para obter este defeito é o ângulo de ataque do eletrodo errado, ou seja, o balanço 
tem que estar inclinado suficientemente para atacar a face do chanfro de forma que o 
arco elétrico funde a parte dentro do círculo. Outro motivo para este defeito é a 
energia de soldagem ser insuficiente. 
● Mordedura: 
 
É uma depressão provocada pelo cordão de solda no metal base. É um defeito muito 
grave porque diminui a seção resistente da peça e também criou uma concentração 
de tensão maior naquele lugar. Essa mordedura também pode ocorrer em juntas no 
topo. Os motivos para este tipo de defeito são: intensidade de corrente excessiva 
(funde parte do metal base devido ao superaquecimento), velocidade de soldagem 
muito baixa (deslocou lentamente) e passe excessivamente largo (>9mm) na posição 
horizontal ou vertical. 
● Inclusão de escória: 
 
Geralmente tende a ser mais arredondada. Esse defeito é principalmente resultado de 
um passe não bem limpo ou geralmente por consumíveis que depositam escória, ou 
seja, soldagem sobre passe anterior que não foi devidamente limpo (Escória não 
refunda). Também pode ser pelo retorno com o eletrodo revestido sobre o cordão com 
escória sólida. Na soldagem com eletrodo revestido pode ser devido a queda do 
revestimento antes do mesmo fundir por causa da excessiva corrente. 
● Rechupe na Cratera: 
 
Causado pela contração do metal líquido ao solidificar. Retirada súbita do arco, falta 
de lenta redução da corrente final do cordão, excessivamente energia de soldagem 
(grande poça de fusão), quando não foi revertida a direção de soldagem (~15mm) no 
final do cordão e usar chapas postiças para terminar a soldagem (‘’babadores’’). 
● Trinca de cratera: 
 
Normalmente ocorre quando se forma rechupe. É um fenômeno similar a trinca de 
solidificação. Sempre alcança a superfície (mas pode ser coberta por passes 
posteriores; cuidado: o ideal é retirar todo cordão ou toda parte que foi trincada). 
● Salpico / Marcas ao abrir o arco: 
 
Instabilidade do arco (parâmetros errados; arco muito longo e etc), depende do 
processo de soldagem e depende do gás de proteção. Logo, é necessário ajustar o 
máximo possível os parâmetros de soldagem. Questão estética ninguém pode querer 
comprar. Marcas devido o soldador bater na peça com a extremidade do eletrodo. 
Altas taxas de resfriamento podendo produzir microestruturas frágeis. Pode originar 
trinca induzida pelo hidrogênio. 
● Excessivo reforço: 
 
O ângulo do reforço começa do maior para o menor pela resistência de fadiga. Se o 
ângulo passar a ser 60° tem uma redução para cerca de 100 MPa. Ocorre devido a 
excessiva energia de soldagem e excessivo número de cordões de solda. 
● Desencontro / Sobreposição: 
 
É extremamente importante soldar previamente, cortar e examinar. 
 
O metal congelou antes de fundir na base, ou seja, ele solidificou antes dele todo 
descer ficando uma concentração de tensão. Isso se deve ao excessivo balanço do 
eletrodo. 
Descontinuidades com origens em fenômenos metalúrgicos 
● Trinca induzida pelo hidrogênio: 
 
Pode ocorrer principalmente em aços ao carbono de baixa liga ou inoxidáveis 
martensíticos. A concentração de tensões ocorre principalmente nos pés da solda ou 
nas raízes da solda. 
 
O hidrogênio tem grande solubilidade. Quanto temos ferrita a solubilidade é muito 
baixa. Conforme aquece o material a proporção de hidrogênio com o tempo vai caindo 
com uma taxa relativamente rápida. A temperatura de pré aquecimento é 
extremamente importante para reduzir a proporção de hidrogênio no metal. É possível 
medir o hidrogênio(medição de HD) logo após a soldagem. 
 
Eletrodos celulósicos não devem ser ressecados porque se não os revestidos se 
decompõem perdendo sua característica. 
É necessário ter tensões e microestruturas pouco dúcteis para provocar ou ajudar a 
provocar trincas de hidrogênio. Normalmente vai ocorrer na ZAC, pois a taxa de 
resfriamento é mais alta e temos mais C. 
 
No MS austenítico pode formar martensita sem hidrogênio. O hidrogênio permanece 
no metal de solda. 
● Vídeo 5: Introdução às Descontinuidades das Juntas Soldadas – Parte 2 
Caracterização e origens da TIH 
➢ A trinca produzida por hidrogênio (TIH) na ZAC é intergranular (segue os 
contornos do grão da austenita prévia-original) e também transgranular. 
➢ Pode ocorrer no metal de solda (não é usual) seguindo a ferrita 
alotriomórfica, ou seja, os cristais que nucleiam nos contornos de grão 
da austenita prévia. Observa-se através de um corte paralelo à superfície 
da solda. Trincas: Chefron crack 
➢ As trincas se pronunciam apenas abaixo de 200°C. Além disso, a trinca 
poderá aparecer 72 horas após a soldagem. Logo, não deve-se especificar 
os ensaios não destrutivos antes das 72 horas. Devem ser realizadas 72 
horas após a soldagem. 
A trinca de hidrogênio é provocada pela ocorrência simultânea de: 
➢ Hidrogênio difusível 
➢ Tensões (que desenvolvem enquanto ou logo após a soldagem e 
ocorrem principalmente em uma junta soldada nos pés e na raiz da 
solda). 
➢ Microestrutura com baixa ductilidade (bainita inferior, martensita…) 
Minimização da trinca induzido por hidrogênio: 
➢ Depositar muito baixo hidrogênio difusível. Todos revestidos poderão 
depositar alto nível se não forem se não forem devidamente ressecados). 
Os celulósicos depositam cerca de 30 mL/100g de metal de solda, não 
tendo como evitar. 
➢ Empregar sequências apropriadas que reduzem o tensionamento. 
 
➢ Produzir metal de base (cordão de solda) austenítico. Deve-se tomar 
cuidado com a sensitização (combinação do cromo com o carbono). 
➢ Reduzir tensões residuais evitando grandes distâncias de raiz (exemplo). 
➢ Impedir formação de microestruturas com baixa ductilidade. Isso se 
realiza principalmente através da redução da taxa de resfriamento 
aumentando a energia de soldagem, utilizando pré aquecimento ou 
trabalhando com aços com baixos teores de C ou C equivalente. Pode 
também realizar um tratamento térmico imediatamente após a 
soldagem dando tempo para que o hidrogênio difunda. 
 
 
Em torno de 540°C ocorrem as maiores transformações de fase para aço carbono baixa 
liga, ou seja, as taxas de resfriamento são muito elevadas reduzindo as linhas de 
transformação dos diagramas de transformação. 
 
Trinca de solidificação: 
Podem ocorrer em qualquer liga metálica devido a micro-segregação e tensões na 
junta. Quando uma liga solidifica há um enriquecimento de soluto à frente da interface 
de solidificação. Quando parece que está tudo solidificado na verdade existem filmes 
de complexo de baixa temperatura de fusão que ainda estão na fase líquida com 
resistência mecânica zero formando uma trinca. 
 
Prevenção da trinca de solidificação: 
➢ Controlar a composição química (MB e MS). No caso dos aços evitarem 
existir compostos com alto teor de enxofre e fósforo. No caso do 
alumínio ele irá falar na aula sobre esse assunto. 
➢ Utilizar a equação UCS para os aços ao C e baixa liga (por causa das 
tensões). 
 
➢ Reduzir as tensões (reduzir abertura de raiz, ou seja,quanto mais metal 
contrair maior será o nível de tensões). 
➢ Manter razão altura /largura de cada cordão de solda próxima de 1. 
➢ Perfil do cordão de solda: deve ser levemente convexo. Um cordão de 
solda côncavo tem menores níveis de tensões se desenvolvendo quando 
passa da peça para solda. Porém, tem maior tendência de ter trinca na 
superfície (face) do cordão. 
 
➢ Velocidade de soldagem: reduzir. Baixa velocidade a poça de fusão é 
elíptica. Com isso, os grãos que devem crescer ortogonalmente se 
entrelaçam e não há uma concentração grande de segregação no cordão. 
 
Decoesão Lamelar: 
As trincas da foto são produzidas por decoesão lamelar ocorrem geralmente em 
chapas muito espessas e pouco laminadas podem ter a formação de placas e filmes 
contínuos principalmente em silicatos. 
 
Técnica para evitar a ocorrência de decoesão lamelar: 
Previamente desbastar e amanteigar uma ou duas camadas (metal de adição muito 
dúctil). Após, realizar a solda de forma que pegue somente a camada extremamente 
dúctil, ou seja, com amanteigamento. 
Trinca de reaquecimento: 
 
➢ Somente intergranular 
➢ Pode ocorrer na ZAC de aços ligados ou baixa liga (principalmente ligas 
vanádio e molibdênio, molibdênio e boro, cromo e molibdênio). 
➢ Ação de elementos residuais: podem ter sido produzidos pelo calor do 
passe ou no tratamento térmico depois da soldagem ou mesmo 
temperaturas relativamente altas em serviço (tensão térmica). 
➢ Efeitos combinados de fragilização e deformação térmica causando a 
ruptura sendo somente intergranular. 
Porosidade: Aspecto típico 
 
Lembrando onde tem poros não tem metal!! As principais origens da 
porosidade são gases introduzidos na poça de fusão ou resultado de reações 
piromatalúrgicas na poça de fusão. Oxigênio, hidrogênio e nitrogênio são os 
mais comuns. Pode-se minimizar através da ressecagem dos consumíveis, 
também evitar qualquer tipo de contaminante principalmente na junta ou 
eventualmente nos arames e manter o arco elétrico curto para evitar o contato 
da atmosfera com a poça de fusão. Além disso, processos com proteção gasosa 
para evitar fuga de gás de proteção (mangueiras, conexão do bocal) e realizar a 
limpeza do bocal. Evitar soldar sobre o vento. 
 
● Vídeo 6: Soldagem Ferros Fundidos 
 
Composição química típicas: 
 
O tipo do ferro fundido depende da forma como a grafita se apresenta. Como o teor 
de C é extremamente elevado há formação de grafita. O cinzento se caracteriza por 
apresentar uma estrutura final de solidificação com uma fase rica em C (grafita 
lamelar) com uma matriz geralmente perlítica. Vermicular também é chamado de 
grafita contacta com uma matriz geralmente perlítica ou ferrítica apresentando um 
fratura de superfície acinzentada. O ferro fundido nodular possui a grafita em forma 
de nódulo, não sendo estes nódulos esféricos. Normalmente a matriz é austenítica, 
perlítica ou ferritica. O formato nodular é devido a adição de magnésio misturado 
geralmente com o níquel. O ferro fundido branco possui fase rica em C e Fe3C 
(cementita) com matriz de perlita ou martensita. O maleável possui uma resistência à 
tração bem interessante e compete com o nodular. Contudo, a decomposição da 
cementita na fase alfa mais grafita era obtida em tratamentos térmicos em torno de 7 
dias. Hoje em dia é em torno de 45 horas. 
 
A forma quase esférica da nodular reduz muito o fator entalhe e com isso temos um 
notável aumento na ductilidade e resistência à tração. 
É inviável a soldagem do ferro fundido branco. 
O manganês não aumenta só a resistência, mas também reduz a formação de sulfeto 
de ferro formando sulfetos de manganês para não formar filmes de baixa temperatura 
de fusão principalmente no cordão de solda. Teores de enxofre devem ser baixos. 
 
Carbono em excesso na austenita 
TS = trinca de solidificação 
 
Conforme aumenta o carbono equivalente a resistência a tração vai diminuindo. Essa 
redução é devido a formação em excesso de grafita. E também devido a formação de 
microestruturas pouco resistentes ou grãos grosseiros de perlita. 
 
Algumas propriedades mecânicas: 
 
 
Resistência mecânica: A compressão é sempre maior que a tração. 
 
● Problema inerente: microestruturas extremamente frágeis tanto no metal de 
solda quanto na ZAC. A possibilidade de formação de martensita e cementita é 
muito alta e eventualmente se tem durezas muito maioresque 450 Vickers. 
● Problema eventual: peça impregnada com óleo e etc. durante muito tempo. Ex: 
Tampa de um carter. Se a peça ficou em óleo só tem uma solução é realizar o 
pré aquecimento adequado e depositar uma camada de eletrodo AWS EST 
(eletrodo deposita praticamente ferro puro). 
● Manter cordões curtos com baixas correntes, intercalados porque queremos 
pouca diluição. Eventualmente para reduzir tensões residuais pode-se ter um 
auxiliar que vem vindo atrás martelando sobre o metal de solda. 
 
● A QUENTE: pré aquecimento. A soldagem ocorre preferencialmente se a peça 
for pequena. Pré aquecer em um forno reduzindo a probabilidade de formação 
de grandes tensões residuais. Eletrodo de ferro fundido sintético. 
● A FRIO: Geralmente pode ser adequado para ferros fundidos nodulares. Para 
essa soldagem deve-se fazer o amanteigamento na superfície do chanfro 
totalmente com eletrodo AWS NICI (pelo menos na primeira camada). É um 
eletrodo caro. Pode-se realizar a primeira camada com ele e a segunda com o 
eletrodo AWS ENIFECI (45% níquel). O níquel pode dizer grandes proporções de 
carbono sem se tornar frágil. 
● Tratamento térmico após a soldagem (TTAS): peças mais complexas para 
realizar o tratamento térmico. T= 500 a 560°C, 1h e 30 min para cada 25 mm de 
espessura da peça. O resfriamento deve ser feito lentamente. 
 
● Vídeo 7: Soldagem de aços inoxidáveis parte 01 
Conhecimentos gerais sobre aços inox 
Esses aços são divididos em austeníticos, ferríticos, martensíticos, duplex e PH 
(precipitation hardening, aumentam a resistência mecânica por tratamento térmico de 
solubilização e envelhecimento). Os aços tornam-se inox a partir de 12% de cromo, 
que gera uma camada protetora de resistência à oxidação. 
Em geral, precisam ter baixo carbono, pois esse tem elevada propensão a se ligar com 
o cromo e formar carbonetos de cromo, tirando o caráter inoxidável advindo do cromo 
em solução sólida. Com adição de outros elementos de liga, com maior propensão de 
formar carbonetos, evita-se a perda do caráter inoxidável, mesmo com maiores teores 
de carbono. 
Com aumento do percentual de cromo no diagrama Fe-Cr, o campo da fase ferrita 
aumenta muito. Além disso, entre 40 e 50% de cromo, aproximadamente, temos a 
formação da fase sigma, que é extremamente frágil. Já com a adição de níquel, temos 
o aumento do campo gama, da austenita. Portanto, dizemos que o cromo é um 
ferritizante, enquanto o níquel é austenitizante, também chamados de estabilizadores 
da fase “x”, em tratamentos térmicos. 
Através dos percentuais em massa de cromo e níquel (elementos majoritários na 
definição de estabilidade das fases) pode-se determinar qual aço inox se trata, 
conforme mostrado na imagem abaixo. 
Vale notar que é possível a formação de fase sigma, em casos especiais, quando na 
presença de ferrita delta (formada em alta temperatura). 
 
A classificação AISI dos aços inox segue abaixo. 
 
Sobre propriedades mecânicas, pode-se citar o alongamento de mais de 50% em aços 
austeníticos e 1200 MPa de tensão de escoamento em martensíticos. No geral, todos 
apresentam ótima tenacidade, com números expressivos no ensaio charpy. 
Diagrama de previsão de fases 
Um conceito importante é o “número de ferrita (FN)”, o que não representa a 
porcentagem, mas na verdade compara com padrões produzidos para medir o quanto 
magnetiza uma superfície. Esses números possuem uma correspondência com a % da 
fase ferrita, sendo linear até próximo de 7%, e após variando bastante. As vantagens 
desse método incluem maior precisão do que a metalografia, além de evitar o corte 
do cordão de solda. Nesse diagrama, leva-se em conta Cr, Mo, Si e Nb para cálculo de 
cromo equivalente e Ni, C, N e Mn para cálculo do níquel equivalente. 
 
A ferrita precisa existir no metal de solda, até em fundição de austeníticos, para evitar 
o efeito de trinca por solidificação. A ferrita solubiliza enxofre e fósforo, o que é 
desejado, uma vez que a austenita segrega tais complexos para o contorno de grão, o 
que deixaria essa região frágil na ausência de ferrita para solubilizar os mesmos. Não 
só composição química determinam a porcentagem de ferrita no metal de solda, mas 
também condições de soldagem, como taxa de resfriamento, proporção do metal base 
para metal de solda (diluição) e proteção da atmosfera no arco de solda, que pode 
permitir introdução de nitrogênio e estabilização da austenita, por exemplo. 
Outros diagramas de fases para aços são apresentados abaixo: 
 
Inoxidáveis Austeníticos 
Aplicados para transportes, alimentos, bebidas, ambientes corrosivos, off-shore, 
indústria química e etc. Os modos de solidificação desses aços são apresentados 
abaixo. 
 
Caso haja solidificação primária de austenita, como no caso 1 acima, haverá 
segregação de complexos de baixo ponto de fusão, o que é indesejado e busca-se não 
produzir esse modo de solidificação inicial. Já no caso 5 acima, onde temos 
majoritariamente ferrita, a austenita se apresenta como austenita de widmanstätten. 
No caso da trinca de solidificação, tudo o supracitado ainda é válido. Porém, temos o 
adicional no caso dos aços inox austeníticos de que a austenita segrega para o 
contorno de grão complexos de baixo ponto de fusão. Portanto, deseja-se produzir 
ferrita no metal de solda para solubilizar esses complexos. Para produzir essa ferrita 
no metal de solda, pode-se calcular a proporção com auxílio do diagrama abaixo: 
 
Assim, une-se os metais de base 1 e 2 com uma linha, divide-se essa ao meio (Ponto 
C). Para determinar qual consumível (E) usar, primeiro definimos qual % de ferrita 
necessário e a diluição, e através da fórmula apresentada na figura [100(ME/CE) = 
diluição] calcula-se o ponto E. O ponto M é a composição de ferrita no metal de solda. 
 
● Vídeo 8: Soldagem de aços inoxidáveis parte 02 
Sensitização e corrosão intergranular 
Entre 600-800°C, caso permaneça por tempo relativamente grande, o fenômeno de 
sensitização pode ocorrer. Geralmente não ao lado do metal de solda, mas após ela, 
onde ocorre uma precipitação de carbonetos de cromo no contorno de grão, o que 
leva a ausência de cromo em certas regiões, perdendo o caráter inoxidável. Com um 
pequeno aumento no teor de carbono, o fenômeno da sensitização passa a demandar 
muito menos tempo (numa mesma temperatura), como é possível ver no diagrama 
abaixo. 
 
A fim de minimizar a ocorrência da sensitização, é importante ter baixíssimo carbono 
(grau L). Também pode-se usar metais base estabilizados, com Nb e Ti (AISI 347 ou 
321), pois esses terão maior tendência a formar carbonetos que o cromo, mantendo 
esse em solução. Contudo, essa segunda opção é ainda mais cara que a utilização do 
grau L, e pode resultar em uma região sensitizada de carbonetos (não de cromo) 
chamada de “linha de faca”. Deformações a frio auxiliam na precipitação de 
carbonetos de cromo, portanto, peças que sofreram grandes deformações precisam 
de um recozimento. Além disso, uma baixa energia de soldagem e controle da 
temperatura de interpasse diminui o tempo em que as regiões ficam expostas a altas 
temperaturas, além de um rápido resfriamento, que diminui a possibilidade de 
formação de carbonetos. Por fim, pode-se realizar o TOTO de solubilização após a 
soldagem, num intervalo geralmente entre 900 a 1100°C, mas precisa ser checado com 
relação ao material utilizado. 
Outro problema possível para os aços inox é a fase sigma, pois é extremamente frágil, 
mas é um problema que geralmente ocorre em serviço, pois demanda longuíssimos 
tempos na temperatura, entre 550 a 850°C, como mostra o diagrama abaixo. Essa fase 
sigma é muito rica em cromo, e pode ocorrer tanto em metal base quanto metal de 
solda. Pode-se formar também em tratamentos térmicos de alívio de tensões. 
Elementos como Mb, Nb e V, assim como o trabalho a frio, atuam no sentido de auxiliar 
essa formação, enquanto Ce N geralmente retardam o aparecimento dessa fase sigma. 
Assim, o ideal é que o metal de solda tenha ferrita tanto quanto estritamente 
necessária para evitar trinca de solidificação, pois essa ferrita irá produzir a fase sigma 
caso na temperatura e tempo como do diagrama. IMPORTANTE!!! 
 
Outros defeitos possíveis são a trinca de liquação, ou seja, fusão dos compostos de 
baixo ponto de fusão que porventura existam, geralmente precipitados nos contornos 
de grão da ZAC e da zona facialmente fundida ou inclusões. Também ocorre trinca por 
redução de ductilidade, tanto na ZAC quanto no metal de solda, resultando em brusca 
queda de ductilidade em temperaturas próximas a metade da temperatura de fusão 
da liga. Outra trinca possível é a de reaquecimento, possível em aços com mais alto 
carbono. Fragilização em temperatura intermediária(425-550°C) ocorre também, 
embora possa demorar mais de 100h (baixo e médio Cr) dependendo do teor de 
cromo, sendo essa relação inversamente proporcional, ou seja, alto cromo reduzirá 
esse tempo para ocorrência. Por fim, pode ocorrer corrosão sob tensão, transgranular 
(corta grãos), quando na combinação de tensão e meios agressivos (como cloreto). 
Ductilidade do metal de solda e soldagem 
O metal de solda deve ter uma combinação de carbono e silício que gera uma 
ductilidade ótima. Essa relação entre os dois pode ser vista no diagrama abaixo. 
 
Pré-aquecimento é algo raramente aplicado em inox austeníticos, pois isso reduziria a 
taxa de resfriamento, proporcionando condições para precipitação de carbonetos de 
cromo e etc. Alívio de tensões podem ser realizados em austeníticos para evitar 
corrosão sob tensão, mas deve-se cuidar a temperatura. Um alívio completo pode ser 
realizado entre 950-1100°C, e o ideal será temperar a peça após o alívio de tensões. 
Outro problema é a dissolução total da ferrita, com um resfriamento muito rápido, o 
que pode causar a trinca de solidificação. 
Inoxidáveis Ferríticos 
São uma opção econômica aos austeníticos pois a proporção de níquel é muito menor, 
o que reduz o custo. Podem ser utilizados em escapamentos (12% Cr), utensílios 
domésticos (18% Cr), e com teores acima de 25% de Cromo possui excelente 
resistência a corrosão em ambientes sulfurosos, além da sua resistência a cloretos. 
Dentre os principais problemas, uma maior energia de soldagem leva a maior tempo 
em alta temperatura (na ZAC), que pode acarretar em grande crescimento dos grãos, 
que reduz muito a tenacidade. A formação de austenita em alta temperatura, com alta 
taxa de resfriamento, pode fazer surgir martensita na ZAC, e até trinca induzida por 
hidrogênio acarretar. Sofre também da fragilização em temperatura intermediária 
(475°C), e, portanto, deve ser utilizado em temperaturas inferiores (limite superior 
sugerido ~400°C). Por ser ferrítico, tem grande possibilidade de formação de fase 
sigma, portanto, não tem aplicações em altas temperaturas por longos tempos. 
Rarissimamente a trinca de solidificação pode ocorrer aqui, pois a ferrita solubiliza os 
complexos de baixa temperatura de fusão, evitando assim a trinca de solidificação. Já 
a fragilização em alta temperatura (0,7x Tfusão) pode ocorrer. Corrosão intergranular 
é diferente nesses aços, pois além da precipitação de Cr23C6, pode precipitar Cr2Ni 
(nitreto de cromo), que também rouba cromo da matriz permitindo a corrosão. 
A resistência à corrosão aumenta com a soma de C + N sendo inferior a 500ppm ou 
0,05%. Totos de alívio de tensões entre 750 a 950°C também aumentam a resistência. 
Adições de Ti e Nb proporcionais a essa equação empírica 0,20+4(C+N) (em massa) 
também melhoram o caráter inoxidável. 
 
Consumíveis para soldagem de inox ferríticos são mostrados acima. A utilização das 
peças “como soldadas” leva a uma preferência por utilização de consumíveis 
austeníticos, pois isso proporcionará maior ductilidade. 
Inoxidáveis martensíticos 
Aplicações em cutelaria, vasos de processamento, turbinas e eixos, com resistência a 
amassamento. Podem apresentar elevadíssima resistência mecânica. 
Entre problemas, podemos citar a trinca induzida por hidrogênio, combinação de 
hidrogênio atômico, tensões e microestrutura frágil (como martensita), produzindo 
uma trinca inter e transgranular. A trinca de solidificação não é comum, devido a 
presença de ferrita, o que já foi explicado algumas vezes acima. Temperaturas de pré-
aquecimento e de interpasse devem ser entre 200 e 300°C, ajudando a reduzir as 
tensões produzidas pela soldagem, e permite que porventura o hidrogênio que entrou 
na poça de fusão difunda para a atmosfera, assim evitando a TIH. Após a soldagem, 
tratamentos térmicos de até 2h, de 490°C até 750°C, sendo tanto aquecimento quanto 
resfriamento realizado de forma lenta, sempre com a junta a menos de 100°C após a 
soldagem. No caso do tratamento pós solda, é importante não cair em temperaturas 
de endurecimento secundário, pois isso gerará tensões e essas, trincas. 
Na imagem abaixo temos consumíveis usuais para a soldagem de inox martensíticos. 
Em casos em que um tratamento posterior pode ser utilizado antes de colocar a peça 
em serviço, pode-se utilizar um consumível martensítico, por exemplo uma vareta em 
TIG para introduzir o mínimo possível de hidrogênio. 
 
Inoxidáveis Duplex 
Aços com combinação de alta resistência mecânica e boa resistência a corrosão, para 
usos em trocadores de calor, vasos de pressão, indústria química e de celulose, etc. 
Graças ao avanço da descarburização por oxigênio a vácuo e por argônio/oxigênio, essa 
classe de aços inox se desenvolveu no mercado. Tipicamente apresenta a 
microestrutura mista de 50% austenita e 50% ferrita, com relativamente alta 
resistência a cloretos. 
São divididos em 5 grupos: 
-“Lean duplex”, sem deliberada adição de molibdênio (2304) 
-“Padrão”, (22Cr05Ni) com maior utilização; 
-“25Cr” PREN < 40, ou seja, o número equivalente de resistência ao pitting, dado 
por equação que pondera teores de Cr, Mo, W e N, elementos esses que aumentam a 
resistência ao pitting; 
-“Superduplex” 40 < PREN < 45, com maiores conteúdos de Mo e N; 
-“Hiperduplex”, com PREN > 45. 
Cr e Mo são ferritizantes, mas também favorecem a formação de fases intermetálicas, 
que prejudicam as propriedades mecânicas, enquanto N inibe essas fases. 
As composições químicas de alguns duplex são apresentadas na imagem abaixo. 
 
É notável a proporção de nitrogênio nos hiperduplex, elemento austenitizante. 
Pelo diagrama da figura abaixo notamos que a razão CrEq/NiEq para os aços duplex 
fica em torno de 2,25 a 3,5. Também na figura é possível notar que a austenita só pode 
nuclear e crescer abaixo da linha solvus da ferrita. Assim, forma-se a característica 
microestrutura bandeada dos duplex. Em regiões com maior teor de cromo teremos 
ferrita, enquanto que o contrário acontece para o níquel, formando austenita quando 
seu teor é maior. 
 
A taxa de resfriamento influi muito na resistência à corrosão localizada. Se a taxa for 
muito baixa, haverá o fenômeno de sensitização na região com maior % de ferrita. Já 
se a taxa for muito alta, teremos sensitização na região com ferrita e austenita. A taxa 
de resfriamento é consequência da energia de soldagem, temperatura de interpasse e 
pré aquecimento, sendo o último pouco usado. A taxa de corrosão localizada é função 
do % de ferrita delta, sendo seu menor valor quando o % de ferrita delta fica em torno 
de 45%, tanto no metal de solda quanto no metal de base. 
Inoxidáveis precipitation hardening (PH) 
Esses aços ganham resistência mecânica através de tratamento térmico de 
precipitação. Deve-se aquecer até temperatura de solubilização, temperar, mantendo 
os elementos de liga em solução, e então envelhecer até a microestrutura objetivada, 
obtendo o máximo de resistência mecânica. 
Microestrutura geralmente martensítica misturada com ferrita e austenita. 
Geralmente solidificamcom ferrita primária. 
Abaixo, outra tabela de consumíveis é mostrada. Nota-se que em casos onde o metal 
de solda é martensítico, prefere-se consumíveis austeníticos. Já para os semi-
austeníticos temos outras opções. 
 
Ferrita e austenita retida juntamente à martensita podem reduzir tenacidade e 
ductilidade, além da redução na resistência mecânica devido a austenita. Para máxima 
resistência mecânica do metal base, o envelhecimento pode causar trincas no entorno 
da solda, devido a baixa ductilidade do metal base. Geralmente a soldagem é realizada 
após recozimento ou superenvelhecimento, reduzindo a dureza, caso matensíticos. Já 
os austeníticos, o ideal é soldar logo após solubilização ou recozimento. Esses são os 
mais difíceis de serem soldados, pela ausência de ferrita e portanto possibilidade de 
trinca de solidificação. A máxima resistência varia dependendo da liga, mas em torno 
de 450 a 550°C. 
 
● Vídeo 9: Introdução a soldagem do alumínio e suas ligas 
Conhecimentos gerais sobre ligas de alumínio 
Principal fonte de alumínio: bauxita. Excelente resistência a corrosão pela camada 
passivada de alumina (Al2O3), não tóxico, não magnético, resistência mecânica de 
algumas ligas (tratáveis termicamente) superiores ao aço e baixa densidade 
comparado ao aço, o que o torna ótimo em aplicações aeronáuticas. Utilização em 
temperaturas não muito acima de 100° C, pois apresenta grande queda na tensão de 
escoamento após essa temperatura. A classificação das ligas está abaixo, sendo a 
primeira para laminados/extrudados, enquanto a segunda para fundidos: 
 
Para a soldagem, ligas fundidas em areia são um problema, pois apresentam elevada 
porosidade. 
Ciclos térmicos e efeitos na liga 
Na ZAC da soldagem de alumínio, temos um fenômeno similar à solubilização, pois a 
temperatura pode ser elevada até tal ponto em que apenas “alfa” exista. Então, devido 
ao rápido resfriamento, ocorre de se temperar e após envelhecer a liga, o que afetará 
a resistência mecânica. 
Ex de um ciclo térmico: alta T, com apenas fase alfa, estando beta em solução; 
resfriamento lento causaria grandes grãos de alfa com beta no contorno de grão, 
prejudicando muito a resistência mecânica; resfriamento rápido, mantendo beta 
solubilizado, e manter em temperatura de envelhecimento por muito tempo, teremos 
precipitados grosseiros (também prejudica resistência mecânica), enquanto a 
temperatura e tempo adequados de tratamento causará finos precipitados, o que é 
desejável nas soldas. Contudo, é quase impossível na soldagem de ligas de alumínio 
tratáveis termicamente de gerar a segunda situação. 
Problemas na soldagem de alumínio 
A combinação de elevada condutividade e expansão térmica é causadora dos 
principais problemas de soldagem de estruturas de alumínio, pois o calor se transmite 
rapidamente causando diferentes pontos em diferentes temperaturas e fases, alguns 
aquecendo, outros resfriando, que causa tendência a grandes deformações. 
Outro problema é a formação rápida de alumina, logo após o início da poça de fusão, 
o que tende a interromper o arco. Assim, o ideal é utilizar corrente alternada, em 
processo que transfira o mínimo de hidrogênio ao alumínio, uma vez que esse tem 
elevada solubilidade. Sugere-se TIG ou MIG, com arame de alumínio e gás de proteção 
de argônio. Tanto arame quanto vareta precisam estar absolutamente limpas, sem 
graxa ou humidades. 
Tendência à trinca de solidificação também ocorre na maioria das ligas, relacionado 
diretamente à resistência da liga devido aos elementos adicionados, pois tais 
aumentam o intervalo de solidificação. 
Por fim, porosidade ocorre em todas as ligas, devido à elevada solubilidade de 
hidrogênio atômico no metal fundido. Além disso, a queda de dureza na ZAC pode 
ocorrer por aumento de tamanho do grão. 
Preparação para soldagem 
Diversas possibilidades de preparação da superfície serão apresentadas abaixo, 
ordenadas da melhor para as que possuem maior (bem maior) aumento de 
porosidade. A melhor situação é usinagem e ataque químico, logo prévio à soldagem. 
Tal prática permite manter o arco aberto com eletrodo negativo TIG, que aumenta 
muito a penetração. Contudo, o mais usual é utilizar corrente alternada, que obriga ser 
eletrodo de tungstênio puro (ponta verde). Após, podemos utilizar só ataque químico. 
Então escovação, onde é imprescindível que a escova seja de aço inoxidável, pois as de 
aço ao carbono deixariam pequenas partículas de FeO presas à peça, elevando muito 
a porosidade. Após temos esmerilhamento, usinagem após corte e apenas a borda 
cisalhada, seja por tesoura, plasma ou laser. 
Solidificação do metal de solda 
Essa solidificação é crítica. Em alumínio puro, por exemplo, não há intervalo crítico de 
solidificação, e com aumento de elementos de liga inicia-se a formação de complexos 
com baixo ponto de fusão nos contornos de grão. Algumas ligas possuem até 14% de 
contração de líquido para sólido, o que causa elevada proporção de poros e trincas de 
solidificação. A tendência a essa trinca aumenta com aumento da resistência mecânica, 
devido ao aumento do intervalo de solidificação, como mostrado na figura abaixo. 
 
 
Na imagem ao lado temos a suscetibilidade relativa a trinca de 
solidificação para diferentes percentuais e componentes de 
ligas. Caso tenhamos uma liga com elevada propensão (ex: Al-
Mg 1,5%), deve-se usar consumível com 10% de Mg, assim com 
a diluição do metal base, o metal de solda estará longe da região 
susceptível. 
Baixa energia de soldagem reduz o tamanho da poça de fusão, 
deseja-se reduzir o constrangimento da junta. 
Além disso, para peças muito espessas, o ideal é realizar um pré aquecimento. Quanto 
maiores as temperaturas de pré aquecimento, menor a susceptibilidade de trinca de 
solidificação. 
Porosidade (hidrogênio) 
Na fusão do metal, a solubilidade cresce absurdamente, chegando a valores muito 
altos considerando as temperaturas de processo de arco elétrico, como mostrado na 
figura abaixo. 
 
Assim, com a rápida solidificação desde elevadas temperaturas (2000 °C), esse 
hidrogênio presente na poça de fusão se combina, formando um “queijo suiço”, tendo 
enorme nível de porosidade. Por isso, é imprescindível que o processo usado tenha o 
mínimo de hidrogênio difundível, como TIG e MIG, nunca utilizar eletrodo revestido. 
Queda de resistência na ZAC 
 
Na imagem temos uma comparação 
de dureza na ZAC em uma liga da 
série 6, tratável termicamente, para 
diferentes energias de soldagem. 
Nota-se que a partir de 25mm não 
há alteração para as 3 energias. 
Além disso, imediatamente ao lado 
do metal de solda (5mm), ocorre 
redução da resistência mecânica em 
relação ao material de base, mas 
apenas a partir de 7-8mm que 
ocorre a maior queda. Essa maior 
queda ocorre devido ao 
coalescimento dos precipitados,