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MSV1 
Camila Ferreira 
Vitor Arantes 
 
 
Metalurgia da Soldagem 
Alumínio, Cobre e Titânio 
MSV1 1 9/11/11 T15 
 
Nome : Camila Ferreira 
 Vitor Arantes 
 
Tema: Soldabilidade do Al,Cu e Ti 
 
1. Objetivo 
O presente trabalho tem por objetivo apresentar caraterísticas particulares e quanto a 
soldabilidade de três grupos de materiais: Alumínio e suas ligas, Cobre e suas ligas e 
Titânio e suas ligas. 
2. Introdução 
O alumínio é um elemento químico de símbolo Al, metal sólido na temperatura ambiente 
que apresenta estrutura cristalina CFC, sendo o elemento metálico mais abundante da 
crosta terrestre (8,13%). Sua leveza, condutividade elétrica, resistência à corrosão e baixo 
ponto de fusão lhe conferem uma multiplicidade de aplicações, especialmente nas 
soluções de engenharia aeronáutica. 
O cobre é um elemento químico de símbolo Cu. Na temperatura ambiente, o cobre 
encontra-se no estado sólido. É um dos metais mais importantes industrialmente, de 
coloração avermelhada, dúctil, maleável e que apresenta alta condutibilidade elétrica e 
térmica, só superada pela da prata. Conhecido desde a antiguidade é utilizado, 
atualmente, para a produção de materiais condutores de eletricidade (fios e cabos), e em 
ligas metálicas como latão e bronze. Entre as suas propriedades mecânicas destacam-se 
sua excepcional capacidade de deformação e ductilidade. 
O titânio é um elemento químico de símbolo Ti. Trata-se de um metal de transição leve, 
forte, cor branca metálica, lustroso e resistente à corrosão, sólido na temperatura 
ambiente. O titânio é muito utilizado em ligas leves e em pigmentos brancos. É um 
elemento metálico muito conhecido por sua excelente resistência à corrosão (quase tão 
resistente quanto a platina) e por sua grande resistência mecânica. Possui baixa 
condutividade térmica e elétrica. É um metal leve, forte e de fácil fabricação com baixa 
densidade (40% da densidade do aço). Apresenta inúmeras aplicações como metal de 
ligas leves na indústria aeronáutica, aeroespacial e outras. 
Conhecer as características desses metais e suas ligas do ponto de vista da soldagem se 
mostra de extrema importância, uma vez que estão completamente inseridos na indústria e 
com aplicabilidade em vários segmentos. 
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3. Alumínio e suas ligas 
 
Figura 1: Alumínio nativo 
 
3.1. Características e Aplicações do Aluminio 
O alumínio é um metal leve, macio e resistente. Possui um aspecto cinza prateado e 
fosco, devido à fina camada de óxidos que se forma rapidamente quando exposto ao ar. 
O alumínio não é tóxico como metal, não-magnético, e não cria faíscas quando exposto 
a atrito. O alumínio puro possui tensão de cerca de 19 (MPa) e 400 MPa se inserido 
dentro de uma liga. Sua densidade é aproximadamente de um terço do aço ou cobre. É 
muito maleável, muito dúctil, apto para a mecanização e fundição, além de ter uma 
excelente resistência à corrosão e durabilidade devido à camada protetora de óxido. É o 
segundo metal mais maleável, sendo o primeiro o ouro, e o sexto mais dúctil. Por ser um 
bom condutor de calor, é muito utilizado em panelas de cozinha 
 
 Baixa densidade (2,7 g/cm3) 
 Elevada condutividade elétrica (cerca de 60% da do Cu) 
 Alta condutividade térmica; 
 Excelente resistência à corrosão atmosfera; 
 Boa conformabilidade; 
 Não é tóxico e, portanto, é largamente empregado em embalagens; 
 Sua principal limitação é seu baixo ponto de fusão (T=660ºC), o que limita a 
temperatura de trabalho de suas ligas. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxida%C3%A7%C3%A3o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Metal
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_(f%C3%ADsica)
http://pt.wikipedia.org/wiki/Liga
http://pt.wikipedia.org/wiki/Densidade
http://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Cobre
http://pt.wikipedia.org/wiki/Maleabilidade
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ductilidade
http://pt.wikipedia.org/wiki/Fundi%C3%A7%C3%A3o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ouro
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Aluminium-4.jpg
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3.2. Ligas de Alumínio 
 A principal função das ligas de alumínio é aumentar a resistência mecânica sem prejudicar 
as outras propriedades. 
Elementos de liga adicionados apresentam característica que conferem a liga resistência 
mecânicos, resistência à corrosão, fluidez no preenchimento de moldes, etc. Além dos 
elementos com função acessória de controle de microestrutura, de impurezas, etc. 
Os principais elementos de ligas: 
 Cobre (Cu); 
 Magnésio (Mg); 
 Silício (Si); 
 Manganês (Mn) e 
 Zinco (Zn). 
Na tabela 1 e apresentado a influencia dos princimais elementos nas ligas de Alumínio: 
 
Elemento 
de liga 
Percentagem 
Típica 
Vantagem Desvantagem 
Cu 3 a 11% - confere alta resistência mecânica 
- facilita trabalho de usinagem 
- diminui resistência à 
corrosão salina 
- fragilidade a quente 
Si 12 a 13% 
- aumenta fluidez na fundição 
- reduz coeficiente de dilatação 
- melhora a soldabilidade 
- diminui usabilidade 
Mg > 8% 
- confere alta soldabilidade 
- aumenta resistência a corrosão em meio 
salino 
- possibilita tratamento térmico de ligas de 
Al-Si 
- dificulta fundição 
devido a oxidação 
(borra) e absorção 
de impurezas (Fe e 
outros) 
Zn 0,05 a 2,2% 
- sempre associado ao Mg 
- confere alta resistência mecânica 
- aumenta ductilidade 
- diminui resistência 
à corrosão salina 
- fragilidade a 
quente 
- alta contração em 
fundição 
Mn 0,5 a 10,7% -aumenta resistência mecânica a quente 
- pequena 
diminuição da 
ductilidade 
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Tabela 1: Influência dos principais elementos nas ligas de alumínio 
 
 
Os principais tipos de ligas de Alumínio são: 
- Ligas Trabalhadas 
 > Não tratáveis termicamente 
 > Tratáveis termicamente 
- Ligas Fundidas 
 
 
Figura 2: Classificação das Ligas de Alumínio 
 
 
3.2.1 Ligas Trabalháveis 
Ligas destinadas à fabricação de produtos semi-acabados, como laminados planos 
(placas, chapas e folhas), laminados não planos (tarugos, barras e arames) perfis 
extrudados e componentes forjados. 
A composição química do alumínio e suas ligas são expressas em percentagem, 
obedecendo a Norma NBR 6834 da ABNT. Principais Tipos de Ligas Trabalháveis (ASTM): 
 Série 1xxx – Alumínio Comercialmente Puro 
 Série 2xxx – Ligas Al-Cu. Tratadas termicamente de alta resistência mecânica. Tão 
resistentes quanto o aço estrutural,mas necessitam de proteção superficial. 
 Série 3xxx - Conformabilidade e resistência à corrosão são similares às da 
Série 1XXX com propriedades mecânicas um pouco maiores, particularmente 
quando deformadas a frio. 
 Série 4xxx – Ligas de Al-Si para consumíveis de soldagem. 
 Série 5xxx – Ligas de Al-Mg. São as mais resistentes. Estão disponíveis em vários 
formatos, como lâminas, chapas, perfis, tubos, arames, etc. Elas também possuem 
elevada resistência à corrosão e são facilmente produzidas e soldadas. 
 Série 6xxx – Ligas de Al-Mg-Si. Tratadas termicamente de média resistência 
mecânica e com elevada resistência à corrosão. 
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Série 7xxx – Ligas de Al-Zn. Tratadas termicamente de alta resistência mecânica, 
boa resistência a corrosão e boa conformabilidade3.2.1.1 Ligas Tratadas Termicamente 
Características de reagir a tratamento térmico que pode ser de Homogeneização, 
Solubilização/Envelhecimento, Recozimento Pleno, Recozimento Parcial, 
Estabilização e desse modo conseguir aumento considerável da resistência 
mecânica. Quando soldadas perdem propriedades mecânicas, e essas propriedades 
podem ser restauradas após soldagem. As ligas tratáveis termicamente são; 
 Al-Cu 
 Al-Cu-Si 
 Al-Mg-Si 
 Al-Zn-Cu 
 Al-Li 
 
3.2.1.2 Não Tratadas Termicamente 
Não Tratáveis Termicamente- Cuja a resistência mecânica só pode ser aumentada 
por deformação a frio.Na soldagem ocorre perda de propriedades mas obtém boa 
ductilidade.As ligas não tratáveis termicamente são: 
 Al-Mg 
 Al-Mn 
 Al-Si 
 
 
 
3.2.2 Ligas de Fundição 
Diferentemente dos materiais trabalháveis, que estão sujeitos a uma variação dos 
processos de aquecimento e de resfriamento, as ligas de fundição adquirem suas 
propriedades na condição de fundida (em alguns casos, com tratamento térmico) e, 
consequentemente, um grupo diferente de ligas tem sido formulado para a produção 
de peças fundidas. 
Principais tipos de Ligas Fundidas: 
 
 Al-Cu: boa resist. mecânica e 
ótima usinabilidade; resist. à 
corrosão e à oxidação baixas. 
 Al-Si: elevada resist. à 
corrosão. 
 Al-Mg: boa resist. mecânica, à 
corrosão e boa usinabilidade. 
 Al-Sn: usadas na confecção de 
mancais e buchas. Chapas finas de 
aço, Al e desta liga são laminadas e 
tratadas termicamente obtendo-se 
uma peça completa de mancal, com 
estreito contato físico entre elas 
 
3.3. Soldabilidade das Ligas de Alumínio 
As ligas de alumínio podem ser soldadas satisfatoriamente, visto que as linhas de solda 
são bastante resistentes para as suas várias aplicações. 
Na preparação o alumínio deve ser limpo e livre de umidade para evitar porosidade, é 
necessário preparar as bordas para facilitar a fusão. A limpeza da junta a ser soldada é 
necessária para se obter soldas isentas de defeitos. Há necessidade de pré-aquecimento. 
Através da escolha adequada da liga de adição, utilização de técnicas apropriadas. A 
escolha do processo de soldagem é determinada pela espessura do material, tipo de 
cordão de solda, requisitos de qualidade, aparência e custo. 
Os tipos de processo de soldagem para Alumínio e apresentado na figura 3 : 
 
 
Figura 3: Esquema dos processos de Soldagem para Alumínio 
Porém os dois processos mais conhecidos e utilizados para Alumínio são o MIG e o TIG. 
Com relação a consumíveis e apresentado na figura 4 alguns consumíveis e suas 
características: 
 
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Figura 4: Consumíveis para Alumínio. 
 
Com base na classificação ASTM das ligas Tratáveis Termicamente e apresentado 
uma analise da soldabildade : 
 
 Soldabilidade do Alumínio e das Ligas Al-Mn (Série 1XXX e 3XXX) 
O metal de enchimento com a mesma composição do metal base é adequado para a 
soldagem do alumínio comercialmente puro (1080 e 1050) e ligas de Al-Mn (3103, 3105 e 
3003), não obstante o metal de enchimento na liga Al-Si (ER-4043) ser preferido, em 
virtude de sua elevada fluidez, facilitando a fusão e provendo uma resistência maior da 
solda. 
 Soldabilidade das Ligas Al-Cu (série 2XXX) 
Até bom pouco tempo, raríssimos trabalhos em soldagem (exceto por resistência) foram 
realizados com esta série, e a maioria deles nas ligas 2014 e 2024 em chapas de 
espessuras finas. A liga 2219, desenvolvida mais recentemente da série 2000, é 
basicamente uma liga binária Al-6Cu, com boa soldabilidade e muito utilizada na 
fabricação de tanques de combustível soldados para foguetes. O problema da maioria das 
ligas Al-Cu é fissuramento na solda (exceto a 2219), particularmente em grandes 
espessuras ou quando soldadas sob restrição. As soldas com as ligas 2014 e 2024 
geralmente apresentam baixa durabilidade. Em geral, para se conseguir melhores 
propriedades mecânicas na condição como soldada com essas ligas, é necessário o uso 
de velocidade de soldagem elevada em conjunto com uma alta taxa de resfriamento, e 
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máxima transferência de calor no metal base. O tratamento térmico após soldagem pode 
ser utilizado para obter uma melhora adicional na resistência, particularmente no limite de 
escoamento. 
 Soldabilidade das Ligas Al-Mg (Série 5XXX) 
As soldas por fusão, feitas nas ligas Al-Mg (5252, 5052, 5005, 5050), estão sujeitas a 
trincas à quente durante a solidificação, se for usado metal de enchimento de mesma 
composição química do metal base; e o risco de fissuras aumenta se a solda for realizada 
sob condições que impeçam a livre movimentação das peças a serem unidas. Este 
problema pode ser facilmente superado pelo aumento do teor de Mg da peça de solda, 
para mais de 3% Mg, que pode ser feito mediante o uso de um metal de enchimento 
adequado. Os metais de enchimento do tipo Al-Mg (ER-5356, ER-5556) são muito eficazes 
e podem evitar a fissuração até mesmo em juntas com movimentação restrita, nas quais 
há considerável diluição do metal base. Uma vantagem adicional dos metais de adição de 
ligas com maior teor de Mg consiste em que a resistência do metal de solda superará 
aquela do metal base na zona termicamente afetada (ZTA). 
A liga Al-Mg3-Mn (5454) foi especialmente desenvolvida para aplicações sob tensões, por 
períodos prolongados e temperaturas de serviços de 65ºC (por exemplo, em vasos de 
pressão, sistemas de tubulação ou navios petroleiros, transportando cargas aquecidas ou 
sujeitas à limpeza com vapor), onde as ligas contendo mais de 3% de Mg estão sujeitas a 
sofrer corrosão sob tensão em determinadas condições metalúrgicas e ambientais. Em tais 
casos, o metal base 5454 deve ser soldado com metal de adição na liga Al-Mg-Mn (5554), 
desenvolvido para esse fim. A fissuração à quente não é normalmente um problema com 
essa combinação de materiais, recomendando-se porém razoável cuidado para evitar-se 
um nível de restrição elevado. A liga de Al-Mg4, 5-Mn (5083) é a mais resistente das ligas 
trabalháveis não tratáveis 
termicamente, e há muitos anos vem sendo amplamente usada na área de estruturas 
soldadas em aplicações marítimas e aplicações criogênicas. Essa liga não tem tendência à 
fissuração e pode ser soldada com os seguintes metais de adição normalizados: Al-Mg5 
(ER-5356) , Al-Mg4,5-Mn (ER-5183) ou Al-Mg5,2-Cr (ER-5556). Destes metais de 
enchimento, o de classificação ER-5356 é empregado mais comumente na fabricação em 
geral, porém os ER-5183 e ER-5556 são freqüentemente preferidos para a soldagem de 
material espesso (acima de 20,0 mm), visto que a liga ER-5183 proporciona uma união 
satisfatória com o metal de base na condição recozida, e a liga ER-5556 fornece uma 
maior resistência, porém com ductilidade e tenacidade ligeiramente inferiores. 
 
 Soldabilidade das Ligas Al-Mg-Si (Série 6XXX) 
As ligas tratáveis termicamente da série 6XXX também apresentam fragilidade à quente e 
podem sofrer graves fissurações durante a solidificação, se soldadas sem metal de 
enchimento ou usando metal de enchimento com a mesma composição do metal base. A 
eliminação do 
problema pode ser conseguida pelo uso de metais de enchimento de Al-Mg com 5% de Mg 
ou de Al-Si (ER-4043), para conduzir a composição do metal de solda a uma faixa que não 
seja de fragilidade à quente. Nos casos em que for importante uma coincidência de 
tonalidade entre o metal de solda e o metal base, tal como, por exemplo, nos conjuntos 
anodizados, recomenda-se 
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o uso de metal de adição com 5% de Mg. Em se tratando juntas com diluição pelo metalbase superior a 80%, como por exemplo nas juntas de topo com arestas paralelas e sem 
abertura, é possível obter-se uma resposta ao tratamento térmico de solubilização 
posteriormente à soldagem, usando-se qualquer uma das ligas de enchimento. 
 
 Soldabilidade das Ligas Al-Zn-Mg (Série 7XXX) 
As ligas da série 7XXX são sujeitas a fissuração durante a solidificação da solda, mas isto 
pode ser eliminado pelo emprego de metal de enchimento do tipo Al-Mg5 (ER-5456 e ER-
5556). Se a configuração da junta produzir uma diluição elevada do metal base, poderá 
haver alguma resposta ao envelhecimento natural no metal de solda, porém isto deve ser 
considerado com um ganho extra e não como um requisito de projeto. Nos casos de soldas 
em chanfro do tipo “V”, em materiais espessos (acima de 12,0 mm), ou de soldas em filete, 
onde a diluição é pequena, existe alguma justificativa para o uso da liga Al-Mg-Zn (como 
exemplo ER-5039), para a obtenção de um endurecimento por precipitação mais eficaz no 
metal de solda. 
 
 
3.3.1. Efeitos Metalúrgicos da Soldagem 
 Nas ligas Tratáveis Termicamente: 
Degradação das propriedades do metal de base (microestrutura nesta zona é alterada); 
ZTA apresenta dissolução ou crescimento de precipitados. 
 
 Nas ligas Não Tratáveis Termicamente: 
ZTA é considerada como uma zona única; Resistência mínima desta zona será bem 
próxima da resistência da liga na condição totalmente recozida; 
As soldas apresentam excelente ductilidade 
 
 
3.3.2. Tratamento Térmico Pós Soldagem 
Visa aumentar as propriedades da ZTA : 
 Pode envolver solubilização + envelhecimento; 
 Somente envelhecimento (não tão eficaz na recuperação da ZTA como solubilização 
+ envelhecimento) -- Vantagem de envelhecimento (não há necessidade de 
aquecimento a altas temperaturas). 
 
3.3.3. Fissuração a Quente 
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 Fatores que favorecem a fissuração: 
Perda de resistência mecânica (MS e ZTA); 
Perda de ductilidade (MS e ZTA); 
Aumento de espessura do metal; 
Aumento no tamanho de grão do metal; 
Aporte de energia; 
Grau de restrição do movimento da peça. 
 
 Fatores que reduzem a fissuração: 
Temperatura do consumível similar ou inferior à do MB; 
Consumível com maior teor de liga que MB. 
 
 Fatores que eliminam a trinca: 
Controlar a composição química da poça de solda; 
Junta com abertura de ângulo adequada; 
Velocidades de soldagem maiores. 
 
Fissuração de liquefação – Ocorre na ZTA. 
Fissuração de solidificação – Ocorre no MS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. Cobre e suas ligas 
 
O cobre e suas ligas são o terceiro metal mais utilizado no mundo, perdendo apenas para 
os aços e para o alumínio e suas ligas. 
 
 
Figura 5: Cobre nativo e microestrutura do cobre comercial (liga 11000, estrutura 
dendrítica) 
 
4.1. Características e Aplicações do Cobre 
 
 Elevada condutividade elétrica (depois da prata, é o metal que melhor conduz 
eletricidade). 
 Elevada condutividade térmica. 
 Boa resistência à corrosão causada por água salgada, produtos químicos e 
alimentos em geral. 
 Elevada resistência mecânica e à fadiga. 
 Densidade de 8,94 g/cm- (um pouco acima da do aço) 
 Temperatura de fusão de aproximadamente 1083ºC. 
As principais aplicações incluem barras e laminados, tubos e conexões, conexões de 
energia, arquitetura, agropecuária, indústria naval e indústria química, automobilística, 
arquitetura, sistemas de aquecimento, painéis para absorção de energia solar, trocadores 
de calor, mecânica, condução de fluídos, objetos decorativos, bélica, mineração e 
exploração petrolífera. 
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4.2. Ligas de Cobre 
Geralmente se utiliza o cobre na sua forma pura. Porém se pode combiná-lo com outros 
metais a fim de lhe conferir caraterísticas desejadas. Cada elemento adicionado reforça 
características de dureza, resistência à corrosão, resistência mecânica, usinabilidade e 
coloração. Os principais grupos de ligas de cobre são: 
 Cobre puro – Com no mínimo 99,3% de pureza 
 Ligas com alto teor de cobre – Com até 5% de elementos de liga 
 Ligas de Cobre-zinco (Latão) 
 Ligas de Cobre-estanho (Bronze) 
 Ligas de Cobre-alumínio (Bronze Alumínio) 
 Ligas de Cobre-silício (Bronze Silício) 
 Ligas de Cobre-níquel (Cupro-Níquel) 
 Ligas de Cobre-níquel-zinco (Alpaca) 
 
Figura 6: Adição de elementos e ligas de cobre resultantes 
4.2.1. Cobre puro 
Cobre com no mínimo 99,3% de pureza. 
Quanto à soldabilidade: Pode ser aplicado isento de oxigênio, com oxigênio (neste caso 
as impurezas e resíduos de oxigênio podem causar porosidade e outras descontinuidades 
quando são soldadas) e com fósforo como agente desoxidante. 
4.2.2. Ligas com alto teor de cobre 
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São ligas de cobre com baixo teor de liga (elementos de liga <5%). Aqui estão inclusos o 
cobretelúrio (Cu-Te), o cobre-enxofre (Cu-S), o cobre-chumbo (Cu-Pb) e o cobre-cromo 
(Cu-Cr). 
Quanto à soldabilidade: A soldagem destas ligas não é indicada, pois a solda apresenta 
uma maior suscetibilidade a trincas. Peças podem ser unidas por brasagem. Quanto ao 
cobre cromo, a soldagem pode resultar em superenvelhecimento das áreas expostas, 
causando degradação das propriedades mecânicas. Após a soldagem deve ser realizado 
um tratamento térmico completo de solubilização e envelhecimento. 
4.2.3. Latões (Cu-Zn) 
O zinco é seu principal elemento de liga. 
 
Figura 7: Micrografia da latão C21100, do latão comercial e do latão de 
usinagem fácil 
As principais propriedades são: alta resistência à corrosão atmosférica, soldabilidade, 
usinabilidade, conformabilidade, boa base pra recobrimento eletrolítico e cor atraente. O 
teor de zinco varia de 5% a 45%. 
Quanto à soldabilidade: Não pode ser soldado com processo elétrico (o calor do arco é 
muito alto, fazendo com que o Zn funda primeiro ocorrendo a perda do elemento na forma 
de gás). Deve-se usar o processo de brasagem. 
4.2.4. Bronzes (Cu-Sn) 
Contém estanho como principal elemento de liga, entre 1 a 10%. 
 
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Figura 8: Micrografia da Bronze comum, bronze fosforoso e bronze ao alumínio 
 
As principais propriedades são: elevadas resistências à tração, abrasão e fadiga, excelente 
resistência à corrosão em vários meios (incluindo água doce e salgada, diversos ácidos 
exceto o clorídrico), boa usinabilidade e boa ductilidade. 
Quanto à soldabilidade: São suscetíveis as fissuras à quente quando sofrem solicitação 
mecânica. Deve-se evitar um pré-aquecimento elevado, um alto aporte de calor e uma 
baixa taxa de resfriamento (resfriamento lento), pois pode haver porosidade por contração 
térmica da solidificação. 
4.2.5. Bronze Alumínio 
Contém principalmente alumínio (entre 3 a 15%) com adição de ferro, níquel e manganês 
em alta quantidade. É excelente para aumentar a resistência de superfícies sujeitas a 
desgaste mecânico e por corrosão. 
4.2.6. Bronze Silício 
As principais propriedades são: boa soldabilidade, elevada resistência mecânica e à 
corrosão. O silício aumenta seu limite de resistência à tração, dureza e a taxa de trabalho a 
frio. 
Quanto à soldabilidade: Durante a soldagem deve se considerar como principal fator o 
intervalo de temperaturas (800ºC e 950 ºC) no qual ocorrefragilidade a quente. O 
resfriamento neste intervalo deve ser o mais rápido possível. 
4.2.7. Cobre Níquel 
O níquel é o elemento de liga em maior quantidade (de 10 a 30%). Resistem bem a 
qualquer tipo de atmosfera (águas industriais e salgadas, ácidos minerais e orgânicos). 
São produzidos como tubos, barras e perfis forjados. 
4.2.8. Cobre-Níquel-Zinco 
Apresentam zinco (entre 17 a 27%) e níquel (entre 8 a 11%) como principais elementos de 
liga. Esta liga apresenta boa ductilidade e excelente resistência ao desgaste por fricção. 
Também podem ser trabalháveis e encruadas quando submetidas a tratamento. 
 
5. Soldabilidade do Cobre e suas ligas 
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Inicialmente, todos os processos normalmente utilizados para o aço doce podem ser 
empregados na soldagem do cobre e suas ligas. Porém devemos avaliar todas as 
diferentes características físico-metalúrgicas das ligas de cobre e selecionar 
cuidadosamente os processos em função das propriedades específicas de cada tipo de 
liga. 
 
5.1. Processos mais comuns 
 MIG, TIG, Oxi-combustível. Também podem ser utilizados os processos de soldagem a 
arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW), soldagem a arco elétrico com gás de 
proteção (GMAW), soldagem a plasma e soldagem com arco submerso. 
Vale ressaltar que quando é realizada a soldagem ao invés da brasagem, é importante a 
determinação da área onde o calor será imposto, pois são materiais com alta 
condutividade térmica. 
Temos ainda que: 
 A soldabilidade varia conforme a pureza do cobre: Uma quantidade alta de oxigênio 
no cobre pode causar porosidade e deixar a ZTA sujeita a fissuras. O fósforo como 
agente desoxidante apresenta melhor soldabilidade, sendo que a porosidade pode 
ser evitada usando MA com agentes desoxidantes, como alumínio, manganês, 
silício, fósforo e titânio. 
 A soldabilidade varia consideravelmente entre as ligas de cobre: Assim, cuidados 
devem ser tomados para garantir que os procedimentos de soldagem sejam 
utilizados de forma correta para cada liga em particular, a fim de reduzir os riscos 
de ocorrer defeitos na soldagem. 
 
5.2. Projetos de juntas e chanfros 
As juntas recomendadas para a soldagem do cobre e suas ligas são juntas de topo e 
chanfros que podem ser do tipo I, V, U, duplo V e duplo U. Devido à alta condutividade 
térmica do cobre, as juntas são maiores do que as utilizadas para aço, permitindo assim 
uma fusão e penetração adequadas. 
 
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5.3. Fatores que afetam a soldabilidade 
Deve se sempre estar atento a alguns fatores na soldagem do Cobre e suas ligas, tais 
como: 
5.3.1. Condutividade térmica 
Dependendo da espessura de corte, o pré-aquecimento pode ser necessários para ligas de 
cobre com menor condutividade térmica. A temperatura entre os passes devem ser as 
mesmas que a do pré-aquecimento. 
5.3.2. Posição de soldagem 
 Posição plana: Devido à natureza altamente fluida do cobre e suas ligas. 
 Posição horizontal: Usada em alguns filetes de solda de juntas de canto e juntas em 
T. 
 Posições vertical e horizontal: são menos usadas em soldagem de juntas de topo. 
5.3.3. Porosidade 
Alguns elementos (ex: zinco, cádmio e fósforo) têm baixo ponto de ebulição. A vaporização 
destes elementos durante a soldagem pode resultar em porosidade. Quando soldamos 
ligas de cobre estes elementos, a porosidade pode ser minimizada por velocidades de 
soldagem maior e pela presença de metais de adição sem a presença desses elementos. 
5.3.4. Condição da superfície 
Os óxidos nas superfícies de trabalho devem ser removidos antes da soldagem. 
5.3.5. Acabamento superficial 
Não precisam do mesmo grau de limpeza que os metais leves. Apesar disso, alguns 
cuidados no acabamento para a maioria das juntas soldadas são necessários, pois em 
algumas condições de serviço a corrosão pode ser grave. É essencial remover as 
impurezas que podem acelerar ataques corrosivos, para oferecer uma superfície lisa ao 
término da solda, que posteriormente não irá oferecer alojamento para os líquidos que 
podem facilitar a corrosão. 
 
 
 
 
 
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6. Titânio e suas ligas 
 
De todos os elementos presentes na terra, o titânio é o nono mais abundante. Entretanto, o 
custo para sua obtenção é elevado 
 
 
Figura 9: Titânio nativo e microestrutura de superfície de Titânio 
 
6.1. Características e Aplicação 
 
O titânio é um elemento metálico muito conhecido por sua excelente resistência à 
corrosão (quase tão resistente quanto a platina) e por sua grande resistência mecânica. 
Possui baixa condutividade térmica e elétrica. É um metal leve, forte e de fácil fabricação 
com baixa densidade (40% da densidade do aço). Quando puro é bem dúctil e fácil de 
trabalhar. O ponto de fusão relativamente alto faz com que seja útil como um metal 
refratário. Ele é mais forte que o aço, porém 45% mais leve. É 60% mais pesado que o 
alumínio, porém duas vezes mais forte. Tais características fazem com que o titânio seja 
muito resistente contra os tipos usuais de fadiga 
 
 O titânio e suas ligas possuem limites de resistência de 300.000 psi a 2.000.000 psi 
e sua densidade é 56% a do aço. 
 Combina uma excelente relação densidade x limite de resistência. 
 Com relação a corrosão sua resistência se compara a da platina. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Metal
http://pt.wikipedia.org/wiki/Corros%C3%A3o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Platina
http://pt.wikipedia.org/wiki/Densidade
http://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ductilidade
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ponto_de_fus%C3%A3o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Material_refrat%C3%A1rio
http://pt.wikipedia.org/wiki/Alum%C3%ADnio
http://www.infoescola.com/wp-content/uploads/2010/02/titanio.jpg
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Dentre suas aplicações destacam se na indústria aeronáutica devido a relação densidade x 
limite de resistência, química alta resistência a corrosão e no seguimento da biomédica. 
 
6.1.2 Obtenção 
O Titânio pode ser obtido de três minerais Ilmenita (Fe.TiO3), Rutilo (TiO2), Anatásio 
(TiO2). Sendo que Existem atualmente seis tipos de processo disponíveis para a fabricação do 
titânio metálico: 
• “Kroll”(responsável, até hoje, pela maioria do titânio metálico produzido no mundo 
ocidental); 
• “Hunter”; 
• Processo de redução eletrolítica; 
• Processo de redução gasosa; 
• Redução com plasma; 
• Processos de redução 
metalotérmica. 
 
6.2. Soldabilidade do Titânio e suas ligas 
 
Vale ressaltar que a soldabilidade das ligas de titânio são diferentes umas das 
outras. 
6.1.1 Processo mais comum 
Os processos de soldagem mais utilizados são os processos TIG, MIG, soldagem por 
plasma, soldagem a laser e soldagem por feixe de elétrons. As tensões residuais 
decorrentes da soldagem, que afetam significativamente o desempenho de componentes 
soldados de titânio, devem ser minimizadas com a utilização de processos que permitam 
concentração de calor em regiões estreitas, soldagem autógena, e utilização do menor 
número de passes possível. 
 
 
 
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6.1.2 A fragilização 
Para se obter uma boa qualidade de solda com o titânio a fusão, a solidificação e o 
resfriamento no estado sólido devem ocorrer como uso de uma atmosfera protetora 
adequada(uso de gases inertes como hélio e o argônio). Isso acontece porque o titânio 
possui uma elevada afinidade química com o oxigênio, que confere uma camada de óxido 
estável na superfície. Esta afinidade aumenta com a temperatura. Porém, acima de 500⁰C 
a resistência à oxidação diminui rapidamente e o titânio fica muito suscetível à fragilização 
pelo hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, que se dissolvem intersticialmente no titânio. 
 
 
6.3. Ligas 
6.3.1 Ligas α 
Apresentam boa soldabilidade devido a sua boa ductilidade. Operações de soldagem não 
introduzem muitas alterações nas propriedades mecânicas do metal recozido na ZTA. 
Entretanto, a resistência mecânica do material trabalhado a frio na ZTA é reduzida pelo 
aquecimento associado à soldagem. Por este motivo estas ligas são geralmente soldadas 
na condição de material recozido. É recomendada a realização de tratamento térmico de 
alívio de tensões pós-soldagem. 
 
6.3.2 Ligas α+β 
 
A maioria das ligas α+β apresentam baixa ductilidade na solda, devido a transformações 
de fase no MS ou na ZTA, ou em ambas as regiões. A soldagem das ligas α+β pode 
modificar significativamente sua resistência mecânica, sua ductilidade e sua tenacidade, 
devido ao ciclo térmico de soldagem. A baixa ductilidade da maioria das soldas de ligas 
α+β é causada por transformações de fase no MS ou na ZTA, ou em ambas as regiões. 
Estas ligas podem ser soldadas com MA de titânio comercialmente puro ou de ligas 
monofásicas α, para produzir um MS com baixa %β, o que melhora a ductilidade da junta 
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soldada. Entretanto, este procedimento não resolve o problema de baixa ductilidade da 
ZTA em ligas que contêm elevados percentuais de elementos formadores de fase β. 
 
6.3.2.1 Liga Ti-6Al-4V (α+β) 
 
É a que apresenta melhor soldabilidade entre as ligas α+β. 
Isso pode ser atribuído a dois fatores: 
 Formação de uma martensita α’ que nesta liga não é tão dura e frágil como em 
outras ligas com maiores teores de elementos formadores de β, como Ti-6Al-6V-
2Sn. 
 Devido à endurecibilidade relativamente baixa da liga Ti-6Al-4V, que permite a 
formação de maiores proporções de uma microestrutura mais desejável como a 
estrutura de ferrita de Widmanstätten da fase α junto com a fase β retida, mesmo no 
caso de elevadas taxas de resfriamento após a soldagem. 
 
Trincas da Ti-6Al-4V: Devido a solidificação da liga Ti-6Al-4V não apresentar formação de 
eutéticos de baixo ponto de fusão, esta liga é também altamente resistente ao trincamento 
na solidificação (liquação). Entretanto, a ocorrência de trincamento no estado sólido e a 
formação de porosidades podem ocorrer como consequência da soldagem. 
Felizmente esses defeitos não são inerentes à liga Ti-6Al-4V, mas podem ocorrer devido a 
deficiências que podem ser corrigidas na limpeza da peça que será soldada e na proteção 
da junta soldada contra a contaminação atmosférica. 
 
Resistência ao trincamento: Pode ser melhorada por um pré-aquecimento na faixa de 
150 a 175 ºC e por um tratamento de alívio de tensões realizado imediatamente após a 
soldagem. 
 
Microestrutura da Ti-6Al-4V: As propriedades mecânicas da ZTA da liga Ti-6Al-4V são 
muito influenciadas pelo modo em que ocorre a transformação da fase β CCC de alta 
temperatura em fase α HCP de baixa temperatura. As características dessa microestrutura 
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“β-transformada” dependem principalmente da taxa de resfriamento a partir da alta 
temperatura do campo monofásico β, a qual é influenciada pelo tipo de processo de 
soldagem, pelos parâmetros de processo de soldagem e outras condições de soldagem, 
como a geometria da peça e sua montagem para a operação de soldagem. Nas regiões 
próximas à ZTA, altas taxas de resfriamento, associadas a processos de baixo aporte 
térmico como soldagem a laser, soldagem com feixe de elétrons e soldagem por 
resistência (100 a 10.000 ºC/s), promovem a transformação de fase β em fase 
α’martensítica. Esta fase acicular extremamente fina apresentam alta resistência mecânica 
e dureza, porém baixa dutilidade e tenacidade. 
No caso das taxas de resfriamento mais baixas associadas aos processos TIG ou 
soldagem a plasma (10 a 100 ºC/s), surge uma microestrutura de Widmanstätten mais 
grosseira de fase α com fase β retida, ou uma mistura dessa microestrutura com a fase α 
linha, que apresenta tensão limite de ruptura e de escoamento superiores às encontradas 
para o metal base recozido e dutilidade e tenacidade superiores às encontradas para a 
microestrutura completamente martensítica. Na região mais distante da ZTA, a 
microestrutura é constituída de fase α primária que se origina de uma microestrutura de 
metal base numa matriz de fase β transformada. 
 
 A microestrutura da solda e suas propriedades mecânicas também podem ser 
influenciadas pelo tratamento térmico pós-soldagem, o qual pode apresentar efeitos 
específicos, dependendo do tempo de tratamento e da temperatura atingida, na 
microestrutura do material soldado. 
 
 
 
6.3.2.2 Outras ligas α+β 
 
Ligas bifásicas α+β com elevados teores de elementos formadores de fase β, como as 
ligas Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo e Ti-6Al-6V-2Sn apresentam soldabilidade limitadas, 
apresentando tendência ao trincamento quando soldadas em condições de restrições 
severas ou quando apresentam pequenos defeitos na zona de solda. 
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6.3.2.3 Microestrutura da junta soldada em ligas α+β 
 
ZTA: Após a soldagem as ligas α+β apresentam grãos colunares grosseiros resultantes da 
solidificação, que inicialmente se formam com fase β em altas temperaturas. O tamanho e 
a morfologia desses grãos dependem da natureza do fluxo de calor que ocorre durante a 
solidificação após soldagem. Em condições simples de fluxo de calor uniaxial os grãos de 
fase β se nucleiam epitaxialmente a partir dos grãos de fase β presentes no MB e se 
solidificam preferencialmente numa direção paralela ao gradiente máximo de temperatura, 
ou seja, paralela aos eletrodos de soldagem, até se encontrarem numa linha de solda 
horizontal e central. Sob condições de fluxo de calor bidimensional com elevada 
penetração, como no caso dos processos de soldagem a laser, plasma e feixe de elétrons, 
os grãos colunares de fase β solidificam a partir do interior do metal base numa direção 
praticamente paralela à superfície da chapa ou da placa, chegando finalmente a se 
encontrar com os grãos que crescem em sentido contrário, formando uma linha de solda 
central e vertical. 
 Por outro lado, condições de fluxo de calor tridimensional ou misto 
bidimensional/tridimensional, como ocorre na soldagem TIG e MIG multipasse, promovem 
a formação de grãos de fase β multidirecionais com morfologia mais complexa. O tamanho 
de grão de fase β na zona de fusão depende essencialmente do aporte térmico, que, 
sendo maior, resulta em grãos mais grosseiros. 
 Devido ao crescimento de grão epitaxial, o tamanho de grão de fase β na zona de 
fusão pode depender também do tamanho de grão de fase β na região da ZTA mais 
próxima à linha de fusão. Este efeito é mais significativo na soldagem de ligas fundidas ou 
recozidas para formar fase β com grãos muito grosseiros, e quando acontece, 
evidentemente prejudica as propriedades mecânicas, principalmente a dutilidade. Como 
mencionado anteriormente na região da ZTA mais próxima à zona de fusão, na qual a 
temperatura pode atingir 995 º, portanto bem acima da temperatura de formação da fase β 
(883 ºC, que é a chamada β transus), ocorre crescimentode grão acentuado. Como no 
caso da zona de fusão, esse crescimento aumenta com a elevação do aporte térmico na 
zona de soldagem. 
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 Consequentemente esta região de grãos grosseiros da ZTA pode variar em largura, 
sendo extremamente estreita, quase não observada, no caso de soldagem a laser ou com 
feixe de elétrons, e ainda assim tendo a largura de vários grãos de fase β em soldas TIG. 
Em regiões mais afastadas da zona de fusão, atinge-se temperaturas abaixo da β transus, 
que promovem a transformação de fase α na microestrutura trabalhada e recozida para 
várias proporções de fase β de alta temperatura. 
 
 A presença de pequenas quantidades de fase α nas temperaturas de pico de ciclo 
térmico de soldagem já é suficiente para evitar, ou minimizar, o crescimento de grão 
de fase β, assim contribuindo para melhorar a dutilidade desta região quando 
comparada com a região de grãos grosseiros da ZTA próxima à zona de fusão. 
 
O refino do grão: Recentemente foram desenvolvidas novas técnicas para refinar o grão 
nas soldas de ligas de titânio, como agitação eletromagnética e inoculação com terras 
raras e partículas que aceleram o resfriamento da zona de fusão, de modo a promover a 
nucleação não epitaxial de grãos de fase β durante a solidificação, e assim resultando 
numa microestrutura de zona de fusão com grãos refinados. Vários desses métodos têm 
se mostrado efetivos em refinar a microestrutura de grãos de fase β, melhorando assim as 
propriedades mecânicas da zona de fusão. Apesar do sucesso dessas técnicas, 
particularmente no caso de chapas finas, seu uso ainda é muito limitado. 
 
6.4 Ligas β metaestáveis 
 
A maioria das ligas metaestáveis β são soldáveis tanto na condição recozida quanto na 
condição termicamente tratada. Entre estas ligas estão a Ti-13V-11Cr-3Al, Ti-8Mo-8V-3Al-
2Fe e Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn. As juntas soldadas destas ligas apresentam boa ductilidade, 
porém resistência mecânica relativamente baixa na condição como soldada. Elas são 
usadas mais frequentemente nesta condição, porque a resposta ao tratamento térmico da 
junta soldada é diferente da do MB, e possui baixa ductilidade após o envelhecimento. O 
envelhecimento também pode ocorrer se as juntas soldadas são expostas a temperaturas 
relativamente elevadas em serviço. 
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6.4.1 Microestrutura da ZTA das ligas β metaestáveis 
 
 A microestrutura da ZTA e da zona de fusão de grãos β da solda de ligas de titânio 
metaestáveis β são essencialmente semelhantes à encontrada nas ligas α+β. Devido ao 
considerável teor de elementos betágenos e a difusividade relativamente baixa desses 
elementos nas ligas β metaestáveis, a fase β de alta temperatura é retida durante o 
resfriamento após a soldagem até a temperatura ambiente (embora possa ocorrer 
transformação atérmica para fase ômega em algumas ligas). O tratamento térmico pós-
soldagem subsequente, em temperaturas da ordem de 450 a 650 ºC promove a 
precipitação de fase α em grãos finos, tanto intragranularmente como ao longo dos 
contornos da fase β prévia. 
 Através de controle adequado da temperatura e do tempo de envelhecimento, pode 
ser obtida uma grande variedade de combinações de resistência mecânica e dutilidade no 
metal base e na zona de solda. A precipitação relativamente uniforme de fase α 
extremamente fina durante o envelhecimento em baixa temperatura (482 ºC por 24 horas), 
para o caso de zona de fusão de solda obtida pelo processo TIG de liga β C (Ti-3Al-8V-
6Cr-4Zr-4Mo), resulta em elevada dureza e resistência mecânica (resistência à tração da 
ordem de 1382 MPa) e baixa dutilidade (apenas 2,5 % de alongamento) na zona de fusão. 
 O aumento da temperatura de envelhecimento promove a precipitação de fase α 
mais grosseira, amolecimento (resistência à tração da ordem de 1121 MPa) e um aumento 
de dutilidade (alongamento de 8,0 %), como no caso da zona de fusão da mesma liga, 
soldada pelo mesmo processo, porém envelhecida a 593 ºC por 8 horas. Verifica-se que, 
ao contrário das ligas α+β, a microssegregação residual da solidificação da solda pode 
influenciar a precipitação da fase α durante o envelhecimento, particularmente para o caso 
de tratamentos térmicos com baixas temperaturas de envelhecimento.