UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Departamento de Engenharia Metalrgica e de Materiais

Soldabilidade dos Aos Transformveis

Paulo J. Modenesi

Belo Horizonte, maro de 2004

Sumrio: 1 Introduo 2 - Metalurgia do Metal Fundido 2.1 - Interaes gs-metal 2.2 - Interaes escria-metal 3 - Microestrutura da Zona Fundida (Aos Baixo Carbono e de Baixa liga) 3.1 - Descrio Geral e Classificao 3.2 - Influncia da composio e da velocidade de resfriamento 3.3 - Microestrutura de soldas de vrios passes 4 - Microestrutura da Zona Termicamente Afetada 5 - Propriedades Mecnicas da Junta Soldada 6.1 - Propriedades mecnicas da zona fundida 6.2 - Propriedades mecnicas da zona termicamente afetada 6 - Problemas de fissurao 6.1 - Trincas de Solidificao 6.2 - Fissurao pelo hidrognio 6.3 - Fissurao de Chevron 6.4 Decoeso lamelar 6.5 Fissurao ao reaquecimento

SOLDABILIDADE DOS AOS TRANSFORMVEIS

1 - Introduo No livro anterior desta srie, as influncias metalrgicas da soldagem sobre um metal base qualquer e sua zona fundida (ZF) foram discutidas de uma forma genrica. Aqui, estas influncias sero relacionadas com uma classe especfica de materiais, isto , com os aos capazes de sofrerem transformaes no estado slido e que apresentam, em geral, uma estrutura cristalina cbica de corpo centrado temperatura ambiente. Aos so definidos como ligas de ferro e carbono, contendo at 2,0% deste elemento, mas em geral bem menos, e outros elementos resultantes de seu processo de fabricao ou adicionados intencionalmente para a obteno de propriedades desejadas. Existem diferentes tipos de aos que podem ser classificados de acordo com a sua composio qumica, microestrutura, propriedades mecnicas ou caractersticas de fabricao. Os principais tipos de aos para os quais as idias gerais aqui apresentadas se aplicam sero apresentados abaixo, classificados de uma forma simplificada, de acordo, principalmente, com a sua composio qumica:q

Aos carbono e aos carbono-mangans:

Os aos carbono apresentam em sua composio, alm do carbono, somente elementos resultantes de seu processo de fabricao. Seus teores de mangans e silcio so, em geral, inferiores a 1,0 e 0,4%, respectivamente, elementos adicionados ao ao lquido, durante a fabricao, para a sua desoxidao. Estes aos so extremamente utilizados tanto na fabricao em geral como em estruturas soldadas. Neste caso, so utilizados principalmente aos com teor de carbono inferior a 0,35%. Quanto ao teor deste elemento, podem ser divididos em: q Aos baixo carbono (%C < 0,25%) q Aos mdio carbono (0,25 < %C < 0,50) q Aos alto carbono (%C > 0,50) De uma maneira geral, a resistncia mecnica dos aos carbono aumenta e as suas dutilidade e soldabilidade diminuem medida que o teor de carbono aumenta. Quanto extenso de sua desoxidao, os aos baixo carbono podem ser efervescentes, semiacalmados ou acalmados. Os primeiros no tm adies de desoxidantes (comumente silcio e mangans), apresentando intensa reao de efervescncia (devido reao entre o carbono e oxignio dissolvidos no metal lquido, formao de monxido de carbono) durante a sua solidificao. Apresentam uma fina camada externa de ferro quase puro e uma regio central com elevada segregao de carbono, enxofre e fsforo. Como estes aos so obtidos com lingotamento convencional e com o uso crescente do lingotamento contnuo, sua produo tem sido reduzida. Os aos acalmados recebem adies suficientes de desoxidantes para inibir a reao de efervescncia. Aos ligados ou com um maior teor de carbono tendem a ser acalmados ou semi-acalmados. Os aos carbono-mangans so basicamente aos baixo carbono com um maior teor de mangans, que adicionado para aumentar a resistncia mecnica sem, contudo, prejudicar a sua tenacidade. O teor mximo deste elemento cerca de 1,6%, pois, com maiores teores, ilhas de martensita podem ser formadas aps a laminao a quente. Alumnio pode ser adicionado (0,010,02%) para obteno de uma granulao mais fina e, portanto, uma melhor tenacidade(1). QuandoModenesi: Soldagem dos Aos Transformveis:- 1

temperados e revenidos, estes aos podem apresentar elevada resistncia mecnica, de at 640MPa, quando comparados com os aos baixo carbono (at 400MPa). Em geral, tanto os aos carbono quanto os aos carbono-mangans so utilizados em estruturas soldadas no estado aps laminao a quente. Aos carbono e carbono mangans so cobertos pelos grupos 10XX (