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Soldabilidade

  1. 1. A Soldabilidade dos aços diminui com o aumento do teor de carbono. Isto porque, como é sabido, entre outras influências, o aumento do teor de carbono no aço, diminui seu alongamento e aumenta sua capacidade de têmpera. Uma união preparada com um chanfro em V é como um cadinho que recebe o metal líquido, que está sendo depositado pelo eletrodo consumível. O metal depositado sofre um resfriamento de menor ou maior velocidade dependendo da temperatura da peça devido à dissipação de calor através dela. Então, de acordo com o teor de carbono da peça, temos problemas de dureza na zona de transição e na zona termicamente afetada devido a modificação estrutural e trincas, pela falta de elasticidade, que não acompanha o fenômeno de dilatação e contração (acúmulo de tensões internas). Pode-se também calcular pela fórmula de Ceq, ou seja: Ceq = (% C) + (% Mn / 4) + (% Si / 4) Se o aço está a uma temperatura superior ao seu ponto de transformação e deixar resfriar lentamente. A austenita passará à perlita, isto é – Recozimento: O grão afina-se, aliviam-se as tensões se homogeneíza a estrutura. Se ao passar de estado “Austenítico” o resfriamento é brusco, então temos um estado intermediário chamado Martensita. Isto denomina-se: Têmpera. A martensita será mais dura se o teor de carbono for maior. O aço no estado martensítico é frágil, duro, com grandes tensões internas e com coeficiente de segurança quase nulo. Por esta razão a maioria dos aços temperados precisa de um revenimento depois da têmpera. O revenimento consiste em aquecer o aço temperado sob a temperatura de transformação e deixar resfriar lentamente, se bem que pode-se efetuar o resfriamento mais rápido, mergulhando-se em óleo ou água. Quando se esquenta o aço temperado, a Martensita sofre uma transformação sob a influência da temperatura e seu estado molecular apresenta diferentes fases que se conhecem como: “Troostrita”, “Osmondita” e “Soorbita”. A estrutura destes três estados são lâminas de Ferrita e Cementita finíssimas. Podemos ver no diagrama Ferro-Carbono o comportamento dos aços de acordo com o teor de carbono.
  2. 2. O pós-aquecimento pode ser de 50ºC a 100ºC acima da temperatura de pré-aquecimento e serve para uniformizar a temperatura da peça, ter um resf riamento uniforme e aliviar as tensões internas. A seleção do tipo de eletrodo deverá ser de acordo com o tipo de aço a soldar e a bitola de acordo com a espessura. 1.3 _ Classificação dos Aço-Carbono de acordo com sua soldabilidade: Aços de baixo carbono. (0,05% até 0,30% C) Usos: Estruturas, vigas, chapas, tubulações, arames, parafusos, etc. Não apresenta dificuldades em sua soldabilidade. Aços de médio teor de carbono. (0,31% até 0,45% C). Usos: Elementos de máquinas de resistência média (eixos, engrenagens, pinhões, pinos, chavetas, etc). CARBONO EQUIVALENTE ESCRITO POR INFOSOLDA. POSTED IN METALURGIA A temperabilidade de um aço carbono é determinada pelo teor de carbono e dos elementos de liga. Essa determinação é feita por equações que representam um teor de carbono equivalente, calculado a partir dos elementos de liga mais comuns e do teor de carbono chamado de carbono equivalente. Existem diversas fórmulas para calcular o carbono equivalente; uma equação bastante empregada é a desenvolvida pelo Instituto Internacional de Soldagem (IIW). A soldabilidade de um aço carbono é determinada pelo teor seu carbono equivalente. Quanto menor for o carbono equivalente, menor a probabilidade de ser obtida uma microestrutura martensítica e, consequentemente, melhor a soldabilidade do aço. Ceq < 0,40 Boa soldabilidade 0,40 ≤ Ceq ≤ 0.60 Média soldabilidade
  3. 3. Ceq > 0,60 Má soldabilidade Um carbono equivalente elevado não é indicador de que o aço não é soldável mas sim de que são necessários cuidados cada vez maiores. Segundo a classificação da soldabilidade do aço, quanto menor o carbono equivalente melhor sua soldabilidade. Assim, a tendência atual é reduzir cada vez mais o teor de carbono no metal de solda e aumentar o teor de elementos de liga que, apesar de terem um peso menor no carbono equivalente, endurecem o aço que comporá o metal de solda. Por outro lado, o metal de base especificado para uma determinada aplicação nem sempre pode ser substituído por um aço com teor de carbono menor e, conseqüentemente, com carbono equivalente menor. Nesse caso, devem ser adotadas práticas que evitem a trinca a frio induzida por hidrogênio, como: pré- aquecimento, consumível com baixo teor de hidrogênio, controle da temperatura interpasse, processo de soldagem que introduza pouco hidrogênio na peça, pós-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem de alívio de tensões. a soldabilidade é relacionada com a temperabilidade de um aço; assim, quanto maior for a temperabilidade do aço, maior a probabilidade de ocorrência dessas trincas. A temperabilidade é ditada basicamente pelo teor de carbono e pelos elementos de liga; quanto menores esses teores, menos cuidados serão necessários para soldar um aço. A prática adotada atualmente é a de reduzir o teor de carbono. Essa solução funciona bastante para o metal de solda mas não para o metal de base, uma vez que este é especificado pela aplicação do equipamento. O efeito de outros elementos químicos, além do carbono, também é utilizado no metal de solda para aumentar a resistência e a tenacidade. Essa melhora nas propriedades mecânicas no metal pode ser conseguida com adições de manganês ou níquel, associadas a elementos químicos como boro, titânio, nióbio e molibdênio. Esses elementos de liga em conjunto com o oxigênio favorecem a formação de um microconstituinte chamado ferrita acicular, PRESENTE nos aços ARBL ou aços de alta resistência e baixa liga. ferrita acicular A ferrita acicular forma-se durante o resfriamento, na faixa de temperatura entre 650 e 500°C e tem fator de forma entre 1:2 e 1:5 (proporção largura/comprimento). A nucleação deste microconstituinte ocorre geralmente de forma intragranular e na interface de micro-inclusões de escória. As micro-inclusões de escória têm composição química específica (TiO) e são mais efetivas na faixa de 10m (micro metro) de tamanho. Por este motivo, o oxigênio dissolvido no metal de solda é também importante para a formação da ferrita acicular; neste caso, seu teor deve ser controlado ao redor de 400ppm (partes por milhão) e a fração volumétrica de ferrita acicular no metal de solda na faixa de 60%. A ferrita acicular pode ser circundada por martensita e outros
  4. 4. microconstituintes que deterioram a tenacidade; assim, teores ao redor de 80% não são recomendáveis. Pode-se minimizar a ocorrência de trincas a frio induzidas por hidrogênio e também otimizar a tenacidade da ZAC (zona afetada pelo calor) controlando-se no metal de base alguns fatores que favorecem a formação da trinca a frio. Estes fatores são: a martensita, o hidrogênio, as tensões residuais e a temperatura próxima da temperatura ambiente. martensita Para reduzir a presença de martensita é comum pré-aquecer a chapa e controlar a temperatura interpasse. Estes recursos visam basicamente a minimizar a presença de martensita na ZAC, quando possível, por meio de uma redução na velocidade de resfriamento. A velocidade lenta alivia as tensões residuais introduzidas pela transformação de fase e favorece a evolução do hidrogênio do aço para a atmosfera. Em aço temperável ao ar não é possível evitar a formação da martensita; assim, para estes materiais, é imprescindível a redução da velocidade de resfriamento da junta. hidrogênio É possível controlar o teor de hidrogênio desde que sejam conhecidas suas fontes como: fluxos ou revestimentos úmidos, gases de proteção contaminados, superfície da chapa contaminada, VAZAMENTO da água de refrigeração em tochas, pistolas, cabeçotes de soldagem e outras. Os revestimentos e fluxos devem ser secos e armazenados em local com umidade relativa controlada para evitar a absorção de umidade do ar. Do mesmo modo, deve-se cuidar para que os eletrodos sejam mantidos em estufas portáteis, também chamadas cochichos. Para remoção do hidrogênio podem-se empregar, ainda, cuidados adicionais como o pré ou pós-aquecimento da junta soldada. Entre outros efeitos, o pós-aquecimento reduz o teor de hidrogênio dissolvido no aço e as tensões residuais geradas pela transformação martensítica, tanto reduzindo o teor de hidrogênio como diminuindo as tensões residuais. Também é possível controlar o hidrogênio dissolvido na junta utilizando um metal de adição completamente austenítico. Como a austenita dissolve mais hidrogênio que a ferrita, o hidrogênio difunde-se em maior quantidade para o material austenítico e diminui seu teor na zona afetada pelo calor. tensões residuais As tensões residuais podem ser minimizadas por meio de técnicas como: a deposição do cordão com aquecimento balanceado da chapa, o pré-aquecimento e o tratamento térmico. A deposição do cordão com aquecimento balanceado da chapa diminui as tensões residuais durante a soldagem. Já o tratamento térmico pós-soldagem alivia as tensões residuais após a soldagem. temperatura Com relação ao efeito da temperatura, a fragilização por hidrogênio ocorre geralmente abaixo de 150°C. Assim, ocorrendo a fragilização por hidrogênio, deve-se tentar manter a peça em temperaturas superiores a 150°C. Neste caso, o pós-aquecimento é bastante útil, para difundir o hidrogênio remanescente.

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