130952855 curso inspetor de solda modulo 6 metalurgia da soldagem atual
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METALURGIA METALURGIA DA SOLDAGEMDA SOLDAGEM
MÓDULO 6
Gustavo de Oliveira de Antoni
Eng.º Metalúrgico
SISTEMAS CRISTALINOSSISTEMAS CRISTALINOS
MATERIAIS NO ESTADO SÓLIDO
CLASSIFICADOS DE ACORDO COM A DISPOSIÇÃO DOS ÁTOMOS
ALEATÓRIA ORGANIZADA
AMORFO CRISTALINO
SISTEMAS CRISTALINOS FUNDAMENTAIS NOS MATERIAIS SISTEMAS CRISTALINOS FUNDAMENTAIS NOS MATERIAIS METÁLICOSMETÁLICOS
CCC – CÚBICO DE CORPO CENTRADO
CFC – CÚBICO DE FACE CENTRADA
HCP – HEXAGONAL COMPACTO
SISTEMA CRISTALINO CÚBICO DE CORPO CENTRADC (CCC)SISTEMA CRISTALINO CÚBICO DE CORPO CENTRADC (CCC)
ÁTOMOS POR CÉLULA:
(8 x 1/8) + (1 x 1) = 2
CÉLULA
ESTRUTURA
SISTEMA CRISTALINO CÚBICO DE CORPO CENTRADO (CCC)SISTEMA CRISTALINO CÚBICO DE CORPO CENTRADO (CCC)
Cr Fe Ti
CROMO FERRO ( T amb) TITÂNIO (alta T )
ELEMENTOS QUE APRESENTAM A ESTRUTURA CCC
SISTEMA CRISTALINO CÚBICO DE FACE CENTRADA (CFC)SISTEMA CRISTALINO CÚBICO DE FACE CENTRADA (CFC)
CARACTERÍSTICAS
ESTRUTURA MAIS COMPACTA QUE CCC
PLANOS DE ELEVADA DENSIDADE ATÔMICA
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA - PREFERENCIAL
ÁTOMOS POR CÉLULA:
(8 x 1/8) + (6 x 1/2) = 4CÉLULA
ESTRUTURA
SISTEMA CRISTALINO CÚBICO DE FACE CENTRADA (CFC)SISTEMA CRISTALINO CÚBICO DE FACE CENTRADA (CFC)
Ni Al Cu
NÍQUEL ALUMÍNIO COBRE
ELEMENTOS QUE APRESENTAM A ESTRUTURA CFC
SISTEMA CRISTALINO HEXAGONAL COMPACTO (HCPSISTEMA CRISTALINO HEXAGONAL COMPACTO (HCP))
ÁTOMOS POR CÉLULA:
(12 x 1/6) + (2 x 1/2) + (3 x 1) = 6
SISTEMA CRISTALINO HEXAGONAL COMPACTO (HCPSISTEMA CRISTALINO HEXAGONAL COMPACTO (HCP))
Co Mg Zn
COBALTO MAGNÉSIO ZINCO
ELEMENTOS QUE APRESENTAM A ESTRUTURA HCP
LIGAS METÁLICAS E SOLUÇÃO SÓLIDALIGAS METÁLICAS E SOLUÇÃO SÓLIDA
ESTRUTURAS VISTAS PARA ELEMENTOS PUROS
E PARA ESTRUTURAS FORMADAS POR MAIS DE UM METAL ?
ELEMENTOS EM MINORIA (SOLUTO) SE DISSOLVEM NA ESTRUTURA DO ELEMENTO MAJORITÁRIO (SOLVENTE)
SOLUÇÃO SÓLIDAINTERSTICIAL SUBSTITUCIONAL
LIGAS METÁLICAS E SOLUÇÃO SÓLIDALIGAS METÁLICAS E SOLUÇÃO SÓLIDA
LIGAS METÁLICAS E SOLUÇÃO SÓLIDALIGAS METÁLICAS E SOLUÇÃO SÓLIDA
ELEMENTOS INTERSTICIAIS
C (AÇO COMUM)
N (AÇO COMUM)
ELEMENTOS SUBSTITUCIONAIS
Cr (AÇO INOX)
Ni (AÇO INOX)
LIGAS METÁLICAS E SOLUÇÃO SÓLIDALIGAS METÁLICAS E SOLUÇÃO SÓLIDA
DIFUSÃODIFUSÃO
O mecanismo de difusão favorece a homogeneização de um material
quando aquecido ou causa danos (sensitização de aços inoxidáveis).
A força motriz para difusão é a existência de um gradiente de concentração. A movimentação dos átomos se dá no sentido de equalizar a solução sólida, minimizar o gradiente.
DIFUSÃODIFUSÃO
DIFUSÃO SUBSTITUCIONAL
DIFUSÃO INTERSTICIAL
DIFUSÃODIFUSÃO
DEFINIÇÃO: MOVIMENTAÇÃO DOS ÁTOMOS NO ESTADO SÓLIDO
IMPORTANTEA DIFUSÃO É MAIOR QUANTO MAIOR FOR A TEMPERATURA
APLICAÇÕESAPLICAÇÕES
NUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE GRÃOSNUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE GRÃOS
NUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE GRÃOS NUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE GRÃOS
(Solidificação normal)(Solidificação normal)
ZONA COQUILHADA
ZONA COLUNAR
NUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE GRÃOSNUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE GRÃOS
NUCLEAÇÃO CRESCIMENTO DENDRÍTICO
NUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE GRÃOSNUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE GRÃOS
SEGREGAÇÃO E CONTORNO DE GRÃO
MUITOS DEFEITOS E VAZIOS = DIFUSÃO FACILITADA
PROPRIEDADES MECÂNICAS VS TAMANHO PROPRIEDADES MECÂNICAS VS TAMANHO
DE GRÃODE GRÃO
TG grandeTG grande TG pequenoTG pequeno
DUREZADUREZA BAIXABAIXA ALTAALTA
RESISTÊNCIA RESISTÊNCIA (baixa T)(baixa T) BAIXABAIXA ALTAALTA
RESISTÊNCIA RESISTÊNCIA (alta T) (alta T) ALTAALTA BAIXABAIXA
AVALIAÇÃO QUALITATIVA DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS VS TAMANHO DE GRÃO
Um dos efeitos do tamanho de grão é influenciar na resistência dos materiais.Um dos efeitos do tamanho de grão é influenciar na resistência dos materiais.
Em baixas temperaturas, quanto menor o tamanho de grão (TG) maior a Em baixas temperaturas, quanto menor o tamanho de grão (TG) maior a
resistência mecânica. Já em altas temperatura, quanto maior o TG maior a resistência mecânica. Já em altas temperatura, quanto maior o TG maior a
resistência.resistência.
Por esse motivo, as estruturas dos metais e ligas são freqüentemente Por esse motivo, as estruturas dos metais e ligas são freqüentemente
classificadas de acordo com o tamanho do grão.classificadas de acordo com o tamanho do grão.
PROPRIEDADES MECÂNICAS VS TAMANHO DE GRÃOPROPRIEDADES MECÂNICAS VS TAMANHO DE GRÃO
NUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE GRÃOSNUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE GRÃOS
FIGURAS NO MESMO AUMENTO
SEGREGAÇÃO :
EXPULSÃO DURANTE A SOLIDIFICAÇÃO
REDUÇÃO DA SOLUBILIDADE COM T baixa
EFEITOS NEGATIVOS DA SEGREGAÇÃOEFEITOS NEGATIVOS DA SEGREGAÇÃO
* SEGREGAÇÃO DE CROMO EM AÇOS INOXIDÁVEIS:
SEGREGAÇÃO DE ENXOFRE EM AÇOS;
* SEGREGAÇÃO DE FÓSFORO EM AÇOS;
FORMAÇÃO DE SULFETOS
TRINCA A QUENTE
BAIXO PONTO DE FUSÃO
FORMAÇÃO DE Cr-C
MATERIAL PERDE A RESISTÊNCIA A CORROSÃO
FORMAÇÃO DE COMPOSTOS DUROS
FRÁGEIS
TRINCA A FRIO
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
FERRITA
FASE BASTANTE “MOLE” E DÚCTIL
CONSEGUE DILUIR DE 0,008 ATÉ 0,0218 % DE C
DUREZA APROXIMADA DE 80 HB
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
AUSTENITA
FASE DE MAIOR DUCTILIDADE QUE A FERRITA
CONSEGUE DILUIR DE ATÉ 2,11 % DE C
HOMENAGEM AO METALURGISTA ROBERT AUSTEN
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
FERRITA
FASE BASTANTE “MOLE” E DÚCTIL
CONSEGUE DILUIR DE 0,008 ATÉ 0,0218 % DE C
DUREZA APROXIMADA DE 80 HB
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
AUSTENITA
FASE DE MAIOR DUCTILIDADE QUE A FERRITA
CONSEGUE DILUIR DE ATÉ 2,11 % DE C
HOMENAGEM AO METALURGISTA ROBERT AUSTEN
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
FASES EXISTEM PARA UMA FAIXA DE TEMPERATURA E DE COMPOSIÇÃO QUÍMICA
SÃO FORMADAS EM RESFRIAMENTO LENTO
AÇOS FERROS FUNDIDOS
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
PONTO EUTETÓIDE0,8 % C
727ºC
Neste ponto temos um agregado
lamelar de ferrita + Fe3C
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
HIPOEUTETÓIDE
HIPEREUTETÓIDE
0,8 % C
HIPO HIPER
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC AÇO
HIPOEUTETÓIDE
RESFRIAMENTO LENTO
AUSTENITA
FERRITA + AUSTENITA
FERRITA + PERLITA
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
ESTRUTURA DE UM AÇO HIPOEUTETÓIDE
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
AUSTENITA
CEMENTITA + AUSTENITA
CEMENTITA + PERLITA
AÇO
HIPEREUTETÓIDE
RESFRIAMENTO LENTO
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
ESTRUTURA DE UM AÇO HIPEREUTETÓIDE
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
AÇO EUTETÓIDE
RESFRIAMENTO LENTO
100% PERLITA
DIAGRAMA DE FASE FERRO – FeDIAGRAMA DE FASE FERRO – Fe33CC
ESTRUTURA DE UM AÇO EUTETÓIDE
PERLITA = LAMELAS DE Fe3C E FERRITA
EXERCÍCIOSEXERCÍCIOS
Exercícios do número 1 ao 9, 12, 14 Exercícios do número 1 ao 9, 12, 14 e 15;e 15;
CURVAS TEMPO – TEMPERATURA – TRANSFORMAÇÃO CURVAS TEMPO – TEMPERATURA – TRANSFORMAÇÃO
• O DIAGRAMA DE FASES:
• QUAIS FASES IRÃO SE FORMAR NO EQUILÍBRIO
• CONDIÇÃO DE RESFRIAMENTO MUITO LENTO
• VANTAGEM: 1 DIAGRAMA PARA TODAS COMPOSIÇÕES
• NÃO SE SABE O TEMPO PARA TRANSFORMAÇÃO
• EXISTEM FASES NÃO PREVISTAS NO DIAGRAMA ?
CURVAS TEMPO – TEMPERATURA – TRANSFORMAÇÃO CURVAS TEMPO – TEMPERATURA – TRANSFORMAÇÃO
O diagrama de transformação isotérmica ou
diagrama TTT (p/ aços) é obtido pelo
resfriamento da austenita a temperaturas
constantes e sua transformação determinada
ao longo do tempo.
A CURVA SE APLICA APENAS A UM ÚNICO AÇO
APRESENTAÇÃO DAS CURVAS TTTAPRESENTAÇÃO DAS CURVAS TTT
DIAGRAMA TTT
NOVAS FASES?
MARTENSITA?
BAINITA ?
FATORES QUE INFLUENCIAM A POSIÇÃO DAS FATORES QUE INFLUENCIAM A POSIÇÃO DAS CURVAS TTTCURVAS TTT
a) Teor de carbonoa) Teor de carbono
b) Teor de elemento de ligab) Teor de elemento de liga
c) TG e homogeneização da austenitac) TG e homogeneização da austenita
CURVAS DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO – CCTCURVAS DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO – CCT
Um diagrama de transformação isotérmica (curva TTT) é válida apenas para condições de temperatura constante.
No entanto, a maioria das aplicações (tratamentos térmicos, soldagem, fundição) para aços envolvem resfriamento contínuo de uma amostra até à temperatura ambiente. Para prever as transformações ocorridas nessa situação utiliza-se as curvas CCT.
Os fatores que influenciam as curvas CCT são os mesmos das curvas TTT (%C; elemento de liga e tamanho de grão).
CURVAS DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO – CCTCURVAS DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO – CCT
CCT – AÇO 15B41HCCT – AÇO 15B41H
AULA 2AULA 2
DÚVIDAS???DÚVIDAS???
ASPECTO TÉRMICO DA SOLDAGEMASPECTO TÉRMICO DA SOLDAGEM
Na soldagem, uma junta precisa ser aquecida
Fontes de calor muito concentradas
ASPECTO TÉRMICO DA SOLDAGEMASPECTO TÉRMICO DA SOLDAGEM
Transferência de Calor
FusãoMicroestrutura
Trincas
Distorções
Transformações
desejáveis ou indesejáveis
Falamos em resfriamento e transformações
Resfriamento lento
Resfriamento brusco
Na soldagem: Temos Diferentes aquecimentos e resfriamentos
ENERGIA DE SOLDAGEMENERGIA DE SOLDAGEM
E – Energia de soldagem (Joule/milímetro)f – Eficiência de transmissão de calorT – Tensão (Volts)I – Intensidade de corrente elétrica (Amperes)V – Velocidade de deslocamento da poça de fusão (milímetro/segundo)P – Potência calorífica produzida pela fonte de calor na soldagem (Watts)
ELETROESCÓRIA
ENERGIA DE SOLDAGEMENERGIA DE SOLDAGEM
O VALOR DE ENERGIA DE SOLDAGEM
Pode ser igual e termos resultados diferentes
FONTES DE ENERGIA NA SOLDAGEMFONTES DE ENERGIA NA SOLDAGEM
São modelos criados para equacionamento de extração de calor
Dois modelos
3D 2D
CICLO TÉRMICOCICLO TÉRMICO
Ciclo térmico no ponto A
TEMPERATURA MÁXIMA
TEMPO EM TEMPERATURA
TAXA DE RESFRIAMENTO
REPARTIÇÃO TÉRMICAREPARTIÇÃO TÉRMICA
Curva de repartição térmica
É a distribuição de calor na região da solda e na região adjacente
REPARTIÇÃO TÉRMICAREPARTIÇÃO TÉRMICA
Distribuição de calor na poça de fusão e na região adjacente a solda
Distrubuição de temperatura em 3 chapas de diferentes espessuras
5 mm
10 mm
20 mm
Monitoring Heat InputMonitoring Heat Input
Weld and weld pool temperatures
Ciclos térmicos em diversas distâncias da solda
DIFERENTES CICLOS TÉRMICOS =
DIFERENTES MICROESTRUTURAS =
DIFERENTES PROPRIEDADES MECÂNICAS
REPARTIÇÃO TÉRMICAREPARTIÇÃO TÉRMICA
FATORES DO CICLO TÉRMICOFATORES DO CICLO TÉRMICO
Onde:
mm -temperatura máxima -temperatura máxima atingidaatingida
- coeficiente de troca - coeficiente de troca térmica superficialtérmica superficial
VV - velocidade de - velocidade de resfriamentoresfriamento
- condutibilidade - condutibilidade térmicatérmica
C - capacidade térmica C - capacidade térmica volumétricavolumétrica
x - distância ao centro da x - distância ao centro da soldasolda
e - base dos logaritmos e - base dos logaritmos neperianosneperianos
oo - temperatura inicial da - temperatura inicial da peçapeça
E - energia de soldagemE - energia de soldagem - temperatura na qual se - temperatura na qual se calcula a velocidade de calcula a velocidade de resfriamentoresfriamento
t – espessurat – espessura
Figura 6.12 – Influência da energia de soldagem e da espessura no tempo de resfriamento
Coeficiente Coeficiente de correção de correção (multiplicaçã(multiplicaçã
o)o)
EE 1,01,0 1,51,5 0,670,67 0,670,67 0,50,5
tt 11 1,51,5 11 11 11
Figura - Coeficientes de correção para a energia de soldagem e espessura da peça em função da geometria da junta para serem usados no cálculo da velocidade de resfriamento.
VOLATILIZAÇÃOVOLATILIZAÇÃO
- Perda de elementos – pressão de vapor – Pb e Mg- Perda de elementos – pressão de vapor – Pb e Mg
- Maiores perdas no modo de transferência SPRAY- Maiores perdas no modo de transferência SPRAY
REAÇÕES QUÍMICASREAÇÕES QUÍMICAS
Aços efervescentes;Aços efervescentes;
Reações de desoxidação (escória – ER; CO e CO2 – MAG)Reações de desoxidação (escória – ER; CO e CO2 – MAG)
Aços acalmados e adição de elementos de ligaAços acalmados e adição de elementos de liga
ZONA FUNDIDA - TRANSFORMAÇÕES ASSOCIADAS À FUSÃO
ABSORÇÃO DE GASESABSORÇÃO DE GASES
Figura – Curvas de Sieverts. Variação da solubilidade do hidrogênio com a temperatura
HIDROGÊNIO
UMIDADE fluxo e eletrodo
SATURAÇÃO DO LÍQUIDO
LEI DE SIEVERT´S
NITROGÊNIO E OUTROS GASES TAMBÉM SÃO ABSORVIDOS
NITROGÊNIO – EFEITO POSITIVO: + RM
NITROGÊNIO – EFEITO NEGATIVO: FRAGILIZANTE (75 PPM)
DILUIÇÃODILUIÇÃO
Onde: D – diluiçãoA – área da seção transversal da zona fundida.B – área de participação do metal de base na seção transversal da zona
fundida.
Figura - Diluição
SOLIDIFICAÇÃO DA ZONA FUNDIDASOLIDIFICAÇÃO DA ZONA FUNDIDA
NÚCLEOS SE FORMAM NAS PAREDES DO MOLDE.
E NA SOLDAGEM? QUEM É O MOLDE?
EPITAXIAEPITAXIA
Figura – Influência da orientação dos grãos do metal de base sobre a estrutura de solidificação da zona fundida
GRÃOS SE FORMAM E CRESCEM SEGUINDO A ORIENTAÇÃO DO MB
CRESCIMENTO COMPETITIVO DE GRÃOSCRESCIMENTO COMPETITIVO DE GRÃOS
Figura – Crescimento competitivo de grãos
CRESCIMENTO SE DÁ NA DIREÇÃO OPOSTA A EXTRAÇÃO DE CALOR
CESCIMENTO NA DIREÇÃO DAS ISOTERMAS
EXISTE CRESCIMENTO PERPENDICULAR?
O QUE OCORRE QUANDO GRÃOS SE ENCONTRAM?
CRESCIMENTO COMPETITIVO DE GRÃOSCRESCIMENTO COMPETITIVO DE GRÃOS
Figura – Orientação da estrutura da zona fundida em função da velocidade de soldagem
FORMATO DA POÇA DE FUSÃO vs VELOCIDADE DE SOLDAGEM
Segregação alinhada para velocidades muito altas
SEGREGAÇÃO SEGREGAÇÃO
A – Segregação; B – Propagação de segregação (ou defeito) pré-existente.
Figura – Segregação da zona fundida:
Liquidus?
Solidus?
FORMAÇÃO DE COMPOSTOS DE BAIXO PONTO DE FUSÃO
SEPARAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS INSOLÚVEISSEPARAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS INSOLÚVEIS
SEPARAÇÃO DEVIDO A REDUÇÃO DE SOLUBILIDADE
MAIS AFETADOS: GASES
PRÉ-AQUECIMENTOPRÉ-AQUECIMENTOO preaquecimento consiste no aquecimento da junta
numa etapa anterior à soldagem.
Principal efeito: REDUZIR a velocidade de resfriamento
da junta soldada,
para: EVITAR a têmpera, isto é, a formação de
martensita; e aumentar a velocidade de difusão do
hidrogênio na junta soldada.
O pós-aquecimento consiste na manutenção da junta soldada a uma
temperatura acima da temperatura ambiente por um determinado tempo com o
objetivo principal de AUMENTAR a DIFUSÃO do HIDROGÊNIO na solda.
formação de FISSURAÇÃO PELO HIDROGÊNIO.
Tão logo a soldagem termine, de forma a AUMENTAR a VELOCIDADE de
RESFRIAMENTO da junta soldada.
TRATAMENTO DE BAIXA INFLUÊNCIA NAS PROPRIEDADES DO MATERIALTRATAMENTO DE BAIXA INFLUÊNCIA NAS PROPRIEDADES DO MATERIAL
O pós-aquecimento deve ser executado quando?(1mês após? 1dia? 1 hora?)
A eficiência do pós-aquecimento depende
deste fato, pois o resfriamento RÁPIDO da junta soldada permitiria?
PÓS-AQUECIMENTOPÓS-AQUECIMENTO
Local heat treatment using Local heat treatment using electric heating blanketselectric heating blankets
FATORES DE INFLUÊNCIAFATORES DE INFLUÊNCIA
TRINCAS INDUZIDAS H / FISSURAÇÃO A FRIOTRINCAS INDUZIDAS H / FISSURAÇÃO A FRIO
hidrogênio dissolvido no metal fundido;
as tensões associadas à soldagem
(tensões de solidificação);
microestrutura frágil (martensita);
baixa temperatura (abaixo de 150°C).
QUEM DISSOLVE MAIS H? AUSTENITA OU FERRITA?
FONTES DE HIDROGÊNIOFONTES DE HIDROGÊNIO
REVESTIMENTOS ORGÂNICOS (CELULÓSICO)REVESTIMENTOS ORGÂNICOS (CELULÓSICO)
REVESTIMENTO E FLUXOS ÚMIDOSREVESTIMENTO E FLUXOS ÚMIDOS
COMPOSTOS HIDRATADOS – FERRUGEMCOMPOSTOS HIDRATADOS – FERRUGEM
UMIDADE DO ARUMIDADE DO AR
Evolução da concentração de hidrogênio das soldasEvolução da concentração de hidrogênio das soldas
ProcessoProcesso
Concentração de hidrogênio em ml/100gConcentração de hidrogênio em ml/100g
Solda Solda líquidalíquida
Liberado Liberado nasnas
primeirasprimeiras 24 horas24 horas
Liberado Liberado nos nos
próximos próximos 2020
diasdias
ResiduResidualal
Eletrodo Eletrodo revestido revestido E6010E6010
2828 1010 33 1515
Eletrodo Eletrodo revestido revestido E6012E6012
1515 66 22 77
Eletrodo Eletrodo revestido revestido E6015E6015
88 22 11 55
TIG (argônio)TIG (argônio) 44 11 00 33
PREVENÇÃO DE TRINCA POR HIDROGÊNIO???PREVENÇÃO DE TRINCA POR HIDROGÊNIO???
DIFUSÃO É MAIS FÁCIL EM DIFUSÃO É MAIS FÁCIL EM ALTAALTA TEMPERATURATEMPERATURA
??????
UTILIZAÇÃO DE UTILIZAÇÃO DE PRÉPRÉ E E PÓSPÓS AQUECIMENTOAQUECIMENTO
????
PARA PARA EVITAREVITAR A FORMAÇÃO DE MARTENSITA A FORMAÇÃO DE MARTENSITA
??
E PARA PERMITIR A E PARA PERMITIR A DIFUSÃODIFUSÃO DO HIDROGÊNIO DO HIDROGÊNIO
A SOLUÇÃO É FAZER O HIDROGÊNIO A SOLUÇÃO É FAZER O HIDROGÊNIO SAIRSAIR ! !
CARBONO EQUIVALENTE (CE)CARBONO EQUIVALENTE (CE)
DÁ UMA NOÇÃO DA TEMPERABILIDADE DO MATERIAL (MARTENSITA)
?????
MATERIAIS SUSCEPTÍVEIS E TRINCA POR HIDROGÊNIO
TEMPERABILIDADE:
Equação utilizada para aços baixa – liga %C < 0,18
PROFUNDIDADE DA TÊMPERA
CARBONO EQUIVALENTE (CE)CARBONO EQUIVALENTE (CE)
ASPECTOS A SE CONSIDERAR
Equação utilizada para aços dutos de petróleo - IIW
O CE é utilizado para a avaliação da soldabilidade relativa dos
aços temperáveis quanto a fissuração pelo hidrogênio. Por
exemplo, aços com CE > 0,40 necessitam de cuidados especiais
para evitar a fissuração pelo hidrogênio.
Aula 3Aula 3
DÚVIDAS??DÚVIDAS??
FISSURAÇÃO LAMELARFISSURAÇÃO LAMELAR
Decoesão lamelar na ZTA de uma junta de topo multipasse.
Sua ocorrência está associada à presença simultânea de inclusões não
metálicas alinhadas na direção de laminação no metal de base e tensões
trativas de soldagem perpendiculares ao eixo dessas inclusões.
UMA SOLUÇÃO PARA EVITAR FISSURAÇÃO LAMELAR – UMA SOLUÇÃO PARA EVITAR FISSURAÇÃO LAMELAR – AMANTEIGAMENTO(?)AMANTEIGAMENTO(?)
DEPOSIÇÃO DE UM CORDÃO DE MATERIAL DÚCTIL
CAMADA ABSORVE TENSÕES
FISSURAÇÃO A QUENTEFISSURAÇÃO A QUENTE
Figura – Tipos de trincas a quente
A fissuração a quente resulta da segregação de fases de ponto de fusão mais
baixo que o metal da zona fundida ou da zona afetada termicamente. Trinca a quente, fissuração a quente, trinca de solidificação é o mesmo tipo
de trinca.
PREVENÇÃOPREVENÇÃO
evitar fase pré-fusível (baixo ponto de fusão S e P); evitar formação de filme líquido envolvendo os grãos; minimizar os esforços de contração.
FISSURAÇÃO A QUENTEFISSURAÇÃO A QUENTE
UMA SOLUÇÃO: TRATAMENTO DE ENXOFRE
COM MANGANÊS
FISSURAÇÃO A QUENTEFISSURAÇÃO A QUENTE
AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS
SÃO SUSCEPTÍVEIS A FISSURAÇÃO A QUENTE
POIS A AUSTENITA NÃO CONSEGUE DISSOLVER COMPOSTOS DE ENXOFRE
ENTÃO É NECESSÁRIO FORMAR UM PEQUENO PERCENTUAL DE FERRITA
SÃO CICLOS TÉRMICOS >>>>> PROPRIEDADE(S) MECÂNICA(S)
COMO OBTER UMA DETERMINADA PROPRIEDADE MECÂNICA?
TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
MODIFICANDO A MICROESTRUTURA DO MATERIAL
O tratamento térmico de alívio de tensões consiste, de modo simplificado,
em aquecer uniformemente a peça, de maneira que o limite de escoamento
do material fique reduzido a valores inferiores às tensões residuais. Nesta
condição, as tensões residuais provocam deformações plásticas locais
diminuindo de intensidade.
Para impedir mudanças na microestrutura ou dimensões da peça, a
temperatura é mantida abaixo da temperatura crítica.
ALÍVIO DE TENSÕESALÍVIO DE TENSÕES
NORMALIZAÇÃONORMALIZAÇÃO
A normalização consiste no aquecimento da peça a uma temperatura acima
da zona crítica (temperatura A3 ou temperatura Acm), seguido de resfriamento
ao ar. É necessário que toda a estrutura se austenitize antes do resfriamento.
O objetivo da normalização é a obtenção de uma microestrutura mais
fina e uniforme. Os constituintes que se obtém da normalização do aço
carbono são ferrita e perlita fina (aços hipoeutetóides) ou cementita e perlita
fina (aços hipereutetóides). Dependendo do tipo de aço pode-se,
eventualmente, obter bainita
NORMALIZAÇÃONORMALIZAÇÃO
Figura – Normalização
OBJETIVO: reduzir e homogeneizar o tamanho de grão
Ferrita e perlita fina
MicroestruturaMicroestrutura
RECOZIMENTORECOZIMENTO
Inspetor de Soldagem - Inspetor de Soldagem - MetalurgiaMetalurgia
Inspetor de Soldagem - Inspetor de Soldagem - MetalurgiaMetalurgia
O recozimento consiste no aquecimento da peça acima da zona crítica (A3)
durante o tempo necessário para que toda a microestrutura se austenitize,
seguido de um resfriamento muito lento, mediante o controle da velocidade de
resfriamento do forno. A microestrutura obtida nos aços carbono é a perlita
grossa e ferrita.
RECOZIMENTORECOZIMENTO
OBJETIVO: redução de dureza
Ferrita e perlita grosseira
Figura – Recozimento
MicroestruturaMicroestrutura
TÊMPERA & REVENIDOTÊMPERA & REVENIDO
Inspetor de Soldagem - Inspetor de Soldagem - MetalurgiaMetalurgia
Inspetor de Soldagem - Inspetor de Soldagem - MetalurgiaMetalurgia
A têmpera consiste no aquecimento da peça acima da zona crítica seguido
de um resfriamento rápido. O objetivo da têmpera é a obtenção da estrutura
martensítica resultando, por este motivo, no aumento da dureza e na redução
da tenacidade da peça.
O revenimento consiste em aquecer o material a temperaturas bastante
inferiores à temperatura crítica, permitindo uma certa acomodação do sistema
cristalino e, como conseqüência, a diminuição da dureza e o aumento da
tenacidade da peça. A estrutura resultante chama-se de martensita revenida.
TÊMPERA E REVENIMENTOTÊMPERA E REVENIMENTO
Figura – Têmpera e revenimento
OBJETIVO: Aumento de dureza e R.M
Martensita revenida
MicroestruturaMicroestrutura
MicroestruturaMicroestrutura
Particularidades dos açosParticularidades dos aços
Aços ao CarbonoAços ao Carbono
Aços baixo carbono: C, 0,18%Aços baixo carbono: C, 0,18%Aplicações gerais – fáceis de serem soldadosAplicações gerais – fáceis de serem soldados
Aços Médio Carbono: 0,2%<C<0,4%Aços Médio Carbono: 0,2%<C<0,4%Vasos de pressão – ResponsabilidadeVasos de pressão – Responsabilidade
Aços para baixa temperaturaAços para baixa temperatura::Adição de Mn >>> RMAdição de Mn >>> RM
Aços com qualidade EstruturalAços com qualidade Estrutural::A36A36
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS LIGADOSCLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS LIGADOS
AÇOS DE BAIXA E MÉDIA LIGAAÇOS DE BAIXA E MÉDIA LIGA
Aços de baixa liga (até 5% de EL);
Aços de média liga (de 5% a 10% de EL); e
Aços de alta liga (mais de 10% de EL).
AÇOS LIGA Mo e Cr-MoAÇOS LIGA Mo e Cr-Mo
Os aços-liga molibdênio e cromo-molibdênio são aços contendo até 1% de
Mo e até 9% de Cr como elementos de liga. São todos materiais magnéticos
de estrutura ferrítica.
AÇOS LIGA Mo e Cr-MoAÇOS LIGA Mo e Cr-Mo
Esses aços foram desenvolvidos especificamente para serviços em altas
temperaturas, onde os esforços mecânicos forem elevados e a corrosividade
do meio moderada.
< 2 1/2% de Cr< 2 1/2% de Cr
Esses aços são específicos para serviços em temperaturas elevadas com
esforços mecânicos moderados e alta corrosividade do meio.
> 2 1/2% de Cr> 2 1/2% de Cr
OBS.: Os Cr-Mo por serem temperáveis ao ar requerem que os procedimentos de soldagem sejam desenvolvidos com a precaução de
evitar a fissuração pelo hidrogênio
AÇOS NÍQUELAÇOS NÍQUEL
AÇOS DE BAIXA E MÉDIA LIGAAÇOS DE BAIXA E MÉDIA LIGA
Os teores mais comuns para o Ni são 2,5% / 3,5 % / 9 %.
Os aços contendo níquel como elemento de liga são os materiais específicos
para serviços em baixas temperaturas. Quanto maior a percentagem de
níquel, mais baixo também pode ser a temperatura de utilização do aço.
AÇOS LIGA DE ALTA RESISTÊNCIAAÇOS LIGA DE ALTA RESISTÊNCIA
Existe uma grande variedade de aços-liga desenvolvidos especialmente para
apresentarem altos valores do limite de resistência, que pode atingir até 100
kgf/mm2. Os elementos de liga são variáveis, podendo conter Mn, Cr, Mo, V
entre outros, em uma quantidade total de até 5%. Esses aços são submetidos a
tratamento térmicos de têmpera e revenido.
Aços Alta liga - InoxidáveisAços Alta liga - Inoxidáveis
Mecanismo de proteção dos Aços inoxidáveisMecanismo de proteção dos Aços inoxidáveis
Proteção pelo filme de óxidoProteção pelo filme de óxido
Aços inoxidáveis apresentam corrosão em Aços inoxidáveis apresentam corrosão em meio com Clmeio com Cl..
Tipos de aços InoxidáveisTipos de aços InoxidáveisTodos os aços Inox possuem um mínimo de 12% de Cr
Os 3 principais tipos de aço inox são:
-FERRÌTICOS: Série 400
-MARTENSÌTICOS: mais C, Série 400
-AUSTENÍTICOS: Alto teor de Ni, Série 300
Aços Inoxidáveis - AusteníticosAços Inoxidáveis - Austeníticos
Austenita desde a temperatura ambiente até a temperatura de fusão
Cr e Ni em níveis em altos teores
Ex: SAE 304 (18% Cr e 8%Ni)
Aplicações especiais em baixa temperatura
Aços Inoxidáveis - Aços Inoxidáveis - MartensíticosMartensíticos
Ferrita e Austenita >>> Semelhante Fe-C
Cr + Ni em níveis consideráveis
São temperáveis
Aços Inoxidáveis - FerríticosAços Inoxidáveis - Ferríticos
Ferrita desde a temperatura ambiente até a temperatura de fusão
Ni em níveis residuais
Inox de uso geral
DIAGRAMA DE SCHAEFFLERDIAGRAMA DE SCHAEFFLER
a) Cromo Equivalente - a) Cromo Equivalente - É definido como a soma É definido como a soma ponderada dos elementos alfágenos e expressa sua ponderada dos elementos alfágenos e expressa sua influência de vários elementos químicos relativamente ao influência de vários elementos químicos relativamente ao Cromo. É calculado pela seguinte fórmula:Cromo. É calculado pela seguinte fórmula:
Creq = % Cr + Mo + 1,5 x % Si + 0,5 x % Creq = % Cr + Mo + 1,5 x % Si + 0,5 x % NbNb
b) Níquel Equivalente - b) Níquel Equivalente - É definido como a soma do teor É definido como a soma do teor de níquel e dos elementos gamágenos, multiplicados pelo de níquel e dos elementos gamágenos, multiplicados pelo fator que expressa sua influência relativamente ao níquel. fator que expressa sua influência relativamente ao níquel. É calculado pela seguinte fórmula:É calculado pela seguinte fórmula:
Nieq = % Ni + 30 x % C + 0,5 x % MnNieq = % Ni + 30 x % C + 0,5 x % Mn
DIAGRAMA DE SCHAEFFLERDIAGRAMA DE SCHAEFFLER
NÚMERO DE FERRITANÚMERO DE FERRITA
Em aços inoxidáveis Cr - Ni austeníticos, soldas totalmente austeníticas,
sem fase ferrítica, são propensas à fissuração a quente. Soldas contendo de 4
a 10% de ferrita são resistentes à fissuração.
Para se determinar a percentagem de ferrita em uma solda foi introduzido o
conceito de Número de Ferrita (NF). O estabelecimento deste conceito veio a
facilitar a determinação da percentagem de ferrita uma vez que o número de
ferrita de uma solda é medido por leituras magnéticas, com aparelhos
calibrados em corpos de prova padrão.
NÚMERO DE FERRITANÚMERO DE FERRITA
Deseja-se um pequeno % de ferrita nos aços inox austeníticos
Para a solubilidade dos compostos de enxofre
Estrutura CFC não dilui enxofre, mas a CCC sim
REVISÃOREVISÃO
ESTRUTURA CRISTALINAESTRUTURA CRISTALINA
Organização atômica de sólidos e líquidos;
A vibração dos átomos é função da temperatura;
Quais as principais estruturas cristalinas dos materiais metálicos?
Densidade atômica (ex.: CFC>CCC)
Ocorrência de deformações plásticas em planos de maior densidade atômica.
Inspetor de Soldagem - Inspetor de Soldagem - MetalurgiaMetalurgia
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LIGAS METÁLICASLIGAS METÁLICAS
O que são soluções sólidas?
Qual a diferença entre slç sólida intersticial e substitucional?
Quais os tipos de soluções sólidas constituídas por C, H, N? E Cu, Mn, Cr?
REVISÃOREVISÃO
DIFUSÃODIFUSÃO O que é?
Quais os fatores que afetam ? Tempo e Temperatura
Aplicações e efeitos da difusão (cementação de aços, sensitização de aços
inoxidáveis)
Inspetor de Soldagem - Inspetor de Soldagem - MetalurgiaMetalurgia
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NUCLEAÇÃO E CRESCIMENTONUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO
Formação de grãos.
O que são grão? E contorno de grão?
Quais as transformações podem ocorrer nos contornos de grão?
Relação entre propriedades mecânicas e o tamanho de grão.
O que é microestrutura?
Quais os fatores afetam a microestrutura? Ciclo térmico e composição
químca.
REVISÃOREVISÃO
ASPECTOS TÉRMICOS DA SOLDAGEMASPECTOS TÉRMICOS DA SOLDAGEM
Quais os fatores influenciam na energia de soldagem?
O que é ciclo térmico? Quais informações pode fornecer?
O que é repartição térmica? Quais informações pode fornecer?
Fatores que influenciam no ciclo térmico (preaquecimento, energia de
soldagem, propriedades físicas dos materiais, espessura, geometria da junta)
Inspetor de Soldagem - Inspetor de Soldagem - MetalurgiaMetalurgia
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DILUIÇÃODILUIÇÃO
Conceito de diluição.
Os efeitos da diluição.
REVISÃOREVISÃO
PREAQUECIMENTO E PÓS-AQUECIMENTOPREAQUECIMENTO E PÓS-AQUECIMENTO
Quais os objetivos?
Diferença para com os tratamentos térmicos.
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TRATAMENTOS TÉRMICOSTRATAMENTOS TÉRMICOS
Conceito dos principais tratamentos (qual a faixa de temperatura do
tratamento, velocidade de resfriamento, tempo de tratamento)
Objetivos de cada tratamento.
REVISÃOREVISÃO
TENSÕES RESIDUAISTENSÕES RESIDUAIS
O que são?
Os níveis de tensão residual na direção transversal e longitudinal ao cordão
de solda.
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PRINCIPAIS LIGAS METÁLICAS SOLDADASPRINCIPAIS LIGAS METÁLICAS SOLDADAS
O que é soldabilidade?
Conceito de carbono equivalente.
Classificação das principais ligas (atenção para os aços inoxidáveis)
REVISÃOREVISÃO
TRINCASTRINCAS
Quais os fatores que influenciam cada tipo de trinca (trinca a quente, a frio e
lamelar)?
Como evitar as trincas?
Locais típicos de aparecimento.
Conceito de segregação e fase pré-fusível.
Inspetor de Soldagem - Inspetor de Soldagem - MetalurgiaMetalurgia
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