5/8/20091Metalurgia da Soldagem do MS Em soldagem comum se mencionar que a estrutura obtida Similar aquela obtida na solidificao em fundio A estrutura de grosdesenvolvida a medida que o metal esfria similar aquela que ocorre no processo de soldagem Metalurgia da Soldagem do MS Ilustrao esquematica de tres estruturas fundidas e solidificadas emum moldequadrado: (a) metal puro(b) liga (soluo slida) (c) solidificao com agentes nucleantes5/8/20092Metalurgia da Soldagem A junta soldada5/8/20093Solidificao do Metal de solda o processo desolidificao similar ao de fuso e se inicia com a formao dos gros colunares estes gros se formam seguindo isoterma e a direo de crescimentopreferencial daquela estrutura cristalina.Solidificao do Metal de solda A solidificao da zona de fuso se inicia por epitaxialidade a partir dos gros dometal de base e progride preferencialmente na direo de maior gradientetrmico o qual coincide com a direo na qual o fluxo trmico mais intenso,dando origem aos gros colunares. Vale observar que gros colunares exercemefeito negativo sobre as propriedades mecnicas da liga.5/8/20094 Crescimento Epitaxial do metal desolda prximo a linha de fuso.Obs: para estruturas CFC e CCCdendritas colunares crescem na direo.Direo deextrao de calorDurante a solidificao o metal de solda tendea crescer perpendicularmente a poa na direoda extrao de calor.Nota: Se o liquido molha o substratocompletamente teremos = 0 G=0Solidificao doMetal de soldaSolidificao do Metal de soldaCrescimento Epitaxial na linha de fuso5/8/20095 Deacordo com ateoria de nucleao um cristal pode nuclear sobre um substrato plano a partir de um lquido se a barreira de energia G for vencida deacordo com a eq de TurnbullSolidificao do Metal de soldaLC a energia de superfcie da interface lquido-cristalLS a energia de superfcie da interface lquido substratoCS a energia de superfcie da interfacecristal-substratoTm a temperatura de fusoHm o calor latente de fusoT a temperatura de superresfriamento abaixo de Tm o angulo de contato) cos cos 3 2 () ( 34222 3u ut+ A A= AT HTGmm LCSolidificao do Metal de soldaA formao de uma nova fase tende a reduzir o volume de energia livre mais e mais, amedida que esta nova fase aumenta em volume, porm simultaneamente aumenta aenergia livre de superfcie. Para um ncleo esfrico a mudana em energia livre queacompanha solidificao 4/3r3GV e a energia requerida para criar a nova superfcieslido-lquido 4r2 . A mudana total emenergia livre do sistema associado ser GT5/8/20096Solidificao do Metal de soldaAmbos processos de nucleao so heterogneos porm o processo de solidificaoepitaxial emsoldagem reduz a barreira de nucleao a quase zero.Solidificao do Metal de soldaO mecanismo de solidificao da zona de fuso podeser considerado similar ao que ocorre durante afundio de metais, diferindo apenas nos seguintespontos:(a) maior velocidade de solidificao(b) movimentao da fonte de calor(c) fuso e solidificao ocorrendo simultaneamente(d) a solidificao da zona de fuso se inicia na fronteira com o metal-basePoa de fusoDenomina-se poa de fuso ao conjunto formado pela zona fundida no estado lquido e pelo seu envoltrio, caso exista, gasoso ou escorificante. A zona fundida o produto final de todas as reaes fisico qumicas que ocorrem na poa de fuso, tais como:fuso do metal de base e / ou metal de adioreaes com os gases e / ou com substancias do fluxo5/8/20097Solidificao do Metal de soldaCrescimento Epitaxial na linha de fuso , o crescimento ocorre na direocristalogrfica mais favorvel a qual perpendicular a isotermaA taxa de crescimento do gro dada por RN= v cos Solidificao do Metal de soldaCrescimento Epitaxial na linha de fusoEstrutura Cristalino Direo de Crescimento ExemplosCFC Ligas de AlInox AustenticoHC Ti, Mg CCC Aos Carbomo, Inox FerrticosTetragonal CC Sn0 1 10 > > que o dimetro do TG da ZTA xx""xCelularDendrticoColunarDendrticoCelularTLTE5/8/20099 O Gradiente de Temperatura (G)e a taxa de crescimento/ solidificao (R) determinam amicroestrutura de solidificaoSolidificao do Metal de soldaGros crescem no modo planar na direo de crescimento preferencial dos gros do metal de baseTransiode Planar paraCelulare cellular para Dendriticaem Al 1100, soldado commetal de adio 4047.Solidificao do Metal de solda5/8/200910Solidificao do Metal de soldaA taxa de crescimento do gro dada por RN= v cos , Onde R a velocidade de solidificao.V a velocidade de soldagem

Isoterma RNRLDireo de soldagemXAeq RN= v cos no considera a anisotropia do crescimento do cristal.Por causa daexistncia de uma direo preferencial de crescimento a taxa de crescimento local (RL) dos cristais sempre ser mais alta que a taxa de crescimento nominal(RN)Solidificao do Metal de soldaSeja um cristal cbico crescendo ao longo do maior gradiente de temperaturana poa de fuso . representa o angulo entre a interface normal e a direo a seguinte relao entre RNe RLexiste

Isoterma RNRLDireo de soldagemXRN= RL= cos = v cos Portanto |ocoscos vRN =5/8/200911Solidificao do Metal de soldaEsta equao mostra que a tx de crescimento local aumenta com oaumento do desalinhamento do cristal com relao a direo dogradiente de temperatura mxima na poa de fuso.Uma vez que estes cristais no podem avanar sem que o aumento nosuperresfriamento ocorra a frente da interface slido-lquido estesgros so logo suplantados por outros gros com orientao maisfavorvel. Soldas em materiais CFC e CCC desenvolvero textura naregio colunar similar aquelas encontradas em solidificao delingotes.Os contornos de gros colunares so de alto angulo devido a rotaodos cristais nos planos perpendiculares ao eixo .|ocoscos vRN =No diagrama esquemtico da poa de fuso mostrado o aspecto superior da poa de um processo a arco incidente no ponto O e se deslocando a uma velocidade V constante na direo indicada.Solidificao do Metal de soldaLinha Central(LC)OVelocidade de soldagem vA forma da poa de fuso ditada pela velocidade de soldagem e velocidade desolidificao. Por exemplo, quando a velocidade de soldagem ~ velocidade desolidificao ( ou velocidade crtica) a poa ser elptica. A fuso ocorre segundo a frenteABC e a solidificao segundo a superfcie CDEA.5/8/200912Solidificao do Metal de soldaA forma da poa de fuso determinada pela velocidade de soldagem e velocidade desolidificao. Por exemplo, quando a velocidade de soldagem ~ velocidade desolidificao ( ou velocidade crtica) a poa ser elptica. A fuso ocorre segundo a frenteABC e a solidificao segundo a superfcie CDEA.OACBDEvSolidificao do Metal de soldaPara que a dissipao ocorra necessrio que o calor fornecido pelo arco seja dissipado,a extrao de calor da pea facilitada nos locais onde o gradiente trmico for elevado.OACBDEvNos pontos A e C, em funo da proximidade do arco, ogradiente trmico mais elevado.No ponto E, mais distante da fonte da calor, o gradiente trmico mnimo, levando a uma dissipao de calor mais lenta. R=ve = 0 R = v cos 5/8/200913Solidificao do Metal de soldaSe a velocidade de soldagem > Vc (velocidade crtica) a velocidade de solidificao noconsegue acompanhar a velocidade com que o arco e a poa de fuso se deslocam.Neste caso a superfcie de solidificao CDEA se atrasa em relao a frente de fuso ABCe a poa toma o aspecto de uma gota alongada..BvOACFEDvR = v cos solidificao fuso Variao do gradiente de temperatura(G ) e da taxa de solidificao (R)Solidificao do Metal de soldaUma vez que GLC< GLF, eRLC>> RLFLinha Central(LC)Linha de fuso (LF) LF LCRGRG|.|

\| DSolidificao do Metal de soldaDuoA35/8/20094Cronologia das transformaes no cordo e na ZTATipos dedefeitos associados ao H +TRINCAS A FRIOTRINCAS OLHO DE PEIXEO hidrognio pode ser classificado como: molecular (da atmosfera) atmico difusvel (quepode migrar )associado a fissurao afrio( ZTA eCordo) residual(remanscente) preso em poros e incluses, como trincas olho de peixeporofrgildtilA difuso de H tambm incentivada pela deformao elstica ou plstica porqueos ons de H+sendo muito pequenos se movem por meio do movimento dediscordancias. Na estrutura ferrtica d origem a um defeito chamado olho depeixe que ocorre em ensaios de trao, em solicitaes cclicas d origem apontos brancos e no caso da estrutura martenstica base da fissurao frio.Solidificao do Metal de solda5/8/20095 Trincas olho de peixe so conhecidas como regies onde a tenso de escoamento foiexcedida.O Hidrognio atmico que no saiu do metal de solda durante a solidiicao se difundepara as incluses presentes se recombinando e gerando altas presses, promovendotrincas a quente ou porosQuando sob carregamento plstico deformao ocorre criando as paredes das cavidades.Solidificao do Metal de soldaDetalhe da figura ao lado, onde um buraco deescria o centro do olho de peixeOlho de peixe macro Onde Tf = isoterma do cordoTb = isoterma do metal baseMetal de baseRegio 1 constituda pela austenita ainda no transformadaRegio 2 onde a transformao o est ocorrendo ouj ocorreuMetal de SoldaRegio 3 metal de solda solidificadoRegio 4 metal de solda no estado austenticoRegio 5 metal de solda no estado ferrticoObserve que Tf e Tb so funo da composio qumica, alm de outras variveis, e Tb = Tf 12345TFTBCronologia das transformaes no cordo e na ZTA5/8/20096Seja TFa isoterma do cordo e TBa isoterma do metal de base So funes dacomposio qumica.Cronologia das transformaes no cordo e na ZTACaso a cordo menos tempervel do que o metal base1. Nocordodesoldaapartir dasolidificaotambmocorremtransformaes noestado slido. No caso mais frequente, de um cordo menos tempervel do que o metalbase, a isoterma de transformao Tfdo cordo precede a isoterma de transformao dometal de base.TFTBABH+H+MSeja TFa isoterma do cordo e TBa isoterma do metal de base So funes dacomposio qumica.Cronologia das transformaes no cordo e na ZTADescriod a transformaono casoaQuando o metal sofre uma transformao perltica, portanto a uma temperaturarelativamente alta enquanto o metal de base sofre umatransformao martenstica.Seobservarmos acurvadeSievert e comparamos aestasituaoverificamos quejustamentenaregioAB, nestaregioometal desoldatemumaestruturaferrtica-perltica (onde o H se torna menos solvel) e est em contato com o metal de base aindano estado austentico.Nesteponto ocorre a difuso de H para o metal de base que tem a seu favor tanto adiferenaemsolubilidadequantoadiferenaemconcentrao. Noentantonafaseaustentica o H mais solvel e menos difusvel, portanto no se difunde a uma grandeprofundidade.Com a chegada da isoterma Tb o metal de base se transforma em martensita tornado omaterial susceptvel a formao de trincas.5/8/20097Seja TFa isoterma do cordo e TBa isoterma do metal de base So funes dacomposio qumica.Cronologia das transformaes no cordo e na ZTA Na fase austenticaH+ mais solvel e menos difusvel Na fase H+ menos solvel MS menos tempervel que o MB podem ocorrer trincas de p de cordoTFTBABH+H+MCaso bo metal de solda mais tempervel que o metal de baseCronologia das transformaes no cordo e na ZTATFTBH+H+MA BNeste caso ao centro da solda setransforma por ltimo, sofrendo oefeito da restrio da ZTA subjacentej transformadaSentido da transformao Fissurao se d no cordo 5/8/20098Caso co metal de solda no sofre transformao de fase , p. Ex. CrNiTBH+H+MH+Neste caso no h migrao forada de H + do cordo para a ZTA A transformao martensticaencontra um cordo relativamenteplstico que absorve com facilidade adeformao, fazendo desaparecer oefeito da restrio que poderiaprovocar a fissurao no p de cordoCronologia das transformaes no cordo e na ZTAA qualidade do metal de solda dependente de alguns fatores : Ciclo trmico e mudanas microestruturais Aplicaoinadequada ou descuidada Treinamento de soldadores Porosidade Incluso de escria Falta de fuso ou fuso incompleta Trincas Solidificao do Metal de solda5/8/20099Solidificao do Metal de soldaPenetrao IncompletaMetal de base TrincasInclusesDepsito insuficienteSolidificao do Metal de soldaFalta de penetraoPorosidadeSobreposioMordedura5/8/200910Solidificao do Metal de soldaFalta de Penetrao Causas :Amperageminsuficiente ( muito baixa)Preparao incorreta da raiz (espaamento muito pequeno)Eletrodo muito grandeEnfraquece a junta e potencial iniciador de fadiga Solidificao do Metal de soldaSolda Boa 5/8/200911 A junta soldada deve possuir um certo perfil de modo amaximizar a resistencia e evitar fuso incompleta e falta depenetrao.Bomperfil para um entalhe emV de uma solda passe nicoSolidificao do Metal de solda(b) Mordedura , uma poro do metal basese funde (c) Depsitoinsuficiente,uma depresso no metal de solda abaixo da superfcie dometal de base.(d) Sobreposio, quando o metal de solda se espalha alm dos limites do chanfro sobre a superfcie do metal de base sem a ocorrncia de fuso.Mordedura Depsitoinsuficiente sobreposioSolidificao do Metal de solda5/8/200912Solidificao do Metal de solda(b) Mordedura , uma poro do metal de base se fundeCausas : Amperagem excessiva Comprimento de arco muito longoMovimento excessivo de tranamento Velocidade de soldagem rpida Angulo do eletrodo muito inclinado para a faceA concentrao de tenso originada pelatrincapode iniciar fadiga 24(d) Sobreposio, quando o metal de solda se espalha alm dos limites do chanfro sobre a superfcie do metal de base sem a ocorrncia de fuso. Solidificao do Metal de soldaSobreposio5/8/200913d) Sobreposio, quando o metal de solda se espalha alm dos limites do chanfro sobre a superfcie do metal de base sem a ocorrncia de fuso.Solidificao do Metal de soldaCausas :Velocidade de soldagem incorretangulo do eletrodo incorretoTamanho de eletrodo muito grandeAmperagemmuito baixaA concentrao de tenso originada pelatrincapode iniciar fadiga 26Exame por lquido penetrante localiza trincas superficiais e porosidadeExistemvrios tipos de lquidos que podemser usados Por contraste - visvel emluz comum Fluorescente visvel na luz negraDye Penetrant TestPorosidade e trincas Trincas Trinca de p de cordoSolidificao do Metal de solda5/8/200914Porosidade Causada por gases liberados durante a fuso do metal de adio porm aprisionados durante solidificao, reaes qumicas, contaminantes. Se apresentam na forma de esferas ou cavidades alongadasA Porosidade pode ser reduzida por Seleo adequada de eletrodos Tcnicas de soldagemmelhoradas Limpezaadequada e preveno de contaminantes Reduo das velocidades de soldagemSolidificao do Metal de soldaWorm holes RadiografiaSolidificao do Metal de soldaPorosidade seorigina de eletrodos molhados, do fluxo ou de impuezas na superfcie Outras Causas :Eletrodo incorreto para o metal de base Gas de proteo inadequadoMetal de base com alto contedo de S ou P A resistncia do material ser reduzidaA porosidade permite um ataque corrosivo da atmosfera5/8/200915Inclusode Escria Compostos tais comooxidos ,fluxos, e material do revestimento dos eletrodos so aprisionadosno metal de solda A preveno pode ser realizada pelas seguintes prticas Limpeza da superfcie dos cordes entre passes Utilizargas de proteo suficiente Redesenhar a junta Solidificao do Metal de soldaInclusode Escria Solidificao do Metal de soldaIncluso deEscria Causas :Falha na remoo da escria entre passes AmperageminsuficienteAngulo do eletrodo incorreto ou tamanhoPreparao incorretaA tenacidadedo material ser afetada5/8/200916Solidificao do Metal de soldaInfluncia da tecnica do soldador -incluso de escria em soldagemcom eletrodo revestido bsico(E7018)Se o cordo de solda liso, issopermite que a escria sejaprontamente retirada entre doiscordes.Solidificao do Metal de soldaEscria normalmente vista como linhas contnuas oudescontnuas , ao longo do comprimento da solda.Incluses so geralmente associadas com processos queenvolvem fluxo, eletrodo revestido, arco submerso, fluxed core,mas pode ocorrer tambmcamsoldas MIG.Radiografia de uma solda de topo, mostrando duas linhasde escria na raiz de uma solda5/8/200917Fuso IncompletaSolidificao do Metal de soldaFuso incompleta em soldas por filete. B frequentemente chamado de Bridging ponte. Metal de Solda Metal de base Falta de fuso na raizSolidificao do Metal de soldaFuso incompletaCausas :Eletrodo pequeno emmaterial frio e espessoAmperageminsuficienteAngulo de eletrodo incorreto ou mal manipuladoVelocidade de soldagem muito altaSuperfcie muito sujaPontos para iniciao de fadiga 5/8/200918Fuso IncompletaSolidificao do Metal de soldaMetal de solda Fuso incompleta em um chanfro em VFuso IncompletaSolidificao do Metal de solda Ocorrequandoaprofundidade da junta insuficientee pode ser melhorada Aumentando o aporte de calor Reduzindo a velocidade de soldagem Mudando o desenho de junta Assegurando que as superfciesse ajustam adequadamente5/8/200919Trincas1) trinca de cratera2) trinca transversal no MS3) trinca transversal na ZA4) trinca longitudinal no MS 5) trinca na margem da solda6) trinca sob o cordo de solda7) trinca na linha de fuso 8) trinca na raiz da solda38Trincas Occorem emvrias direes e locaisFatores que causam trincas :Gradientes de Temperatura que geram tenses trmicasVariao de composio no metal de soldaInabilidade do metal de solda contrair durante o resfriamento5/8/200920 Podemser classificadas como Trincas quente Ocorrema temperatura elevada Cold cracks Ocorremaps solidificaoCuidados bsicos : Mudana do desenho de juntade modo a minimizaras tenses de contrao durante o resfriamento Mudana de parametros, procedimentos e sequenciade procedimento de soldagem Temperatura de preaquecimento Evitar resfriamento rpidoTrincas Tipos de TrincasMetal de solda Metal de solda Trinca de solidificaoTipos de trincas causadas por tensestrmicas desenvolvidas durante asolidificao e contrao do cordode solda e estrutura emtorno.a) Crater cracks (Trinca de cratera )5/8/200921Tipos de Trincas Metal de solda Trincas transversaisMetal de solda Metal de Base Metal de Base Trinca de p de cordoTrinca de p de cordoTrincas longitudinais sobcordoTrinca de solidificao:ocorre no metal de solda geralmente durante asolidificao, devido ocorrncia de segregao, que formaum filme lquido intergranular, e presena de tensotrativaTrinca de Solidificao 5/8/20092243Trinca de Solidificao Deformaopor contrao causarupturano centro da solda, no ponto onde o metal se solidifica por ltimo. O perfil de cada cordo deve ser to largo quanto profundoCordo largo e raso so candidatos a trincas de Cordo profundo de estreito solidificaoTrincas de solidificao ocorremquando a solda comea a se solidificare qualquer carga residual pode promover rompimento antes de se solidificar completamente.Portanto Trincas de solidificao , podemocorrer quando. existe um alto grau de restrio ocorre movimento da estrutura durante a soldagemTrinca de Solidificao 5/8/200923Efeito daSoldagem Multipasse Uma solda de passe nico Gros Colunares solda de passe nicona zona de fuso Gros Grosseiros na ZTA Gros finos na ZTA Gros Originais do MBEfeito daSoldagem Multipasse 5/8/200924Efeito daSoldagem Multipasse Em uma solda multipasse o calordo passe posterior normaliza aestrutura solidificada anteriorrefinando os gros a medida quecada passe reaquece o passeanterior acima da temperaturacrtica.Estrutura refinada pelo passe posterior 48Ultimo passe Passe anterior Efeito daSoldagem Multipasse Reaquecida duas vezes 5/8/200925Soldagem multipasse tpica Estrutura colunar Estrutura Reaquecida ZTA segregaoEfeito da SoldagemMultipasseSoldagem de passe de revenimento Efeito da SoldagemMultipasse5/8/200926Tenses Residuais Aquecimento e resfriamento rpidopode resultar em tenses trmicas prejudiciais a resistencia da junta. Isto pode ser previnido por Preparao /alinhamento chanfronivelado e espao entre os entre os componentes para permitir o movimento Control e do aporte de calor Preaquecimento reduz as foras de expansion/contraoe remoo de mistura da superfcie. Peening ajuda o metal a relaxar a medida que resfria ( porm pode endurecer a regio) Tratmento Termico encharque a alta temperaturapara alvio de tenso Fixao preveno de distoro Numero da passes quanto menos melhor Distoro Distoro causada por expanso termica diferencial das partes soldada. Pode ser reduzida ou eliminada usando desenho de junta apropriada e fixando antes da soldagem Juntas de topo longitudinal Angular TransversalMSMS5/8/200927Distoro Distoro causada por expanso termica diferencial das partes soldada. Pode ser reduzida ou eliminada usando desenho de junta apropriada e fixando antes da soldagem MSMSMSEixo neutro5/8/200928Microestruturas de Metal de Solda Ferrtico Ferrita Acicular (AF Acicular Ferrite): excelente tenacidade, formada em regies intragranulares com temperaturas de nucleao altas (800C). Tem, baixa razo de aspecto e elevada densidade de discordncias. Ferrita de Contorno de Gro (GF Grain Boundary Ferrite): nucleada no contorno de gro austentico em soldas com grande aporte de calor. Tem propriedades semelhantes a PF.Ferrita Poligonal Ferrita IntergranularFerrita Poligonal (PF Polygonal Ferrite): nucleada nas regies intragranulares, produto de transformaes a altas temperaturas.Prejudica a tenacidade quando em grande frao volumtrica Microestruturas de Metal de Solda Ferrtico 5/8/200929Ferrita com Martensita/Austenita/Carbonetos AlinhadosFerrita com Martensita/Austenita/Carbonetos Alinhados (AC - Ferrite with Aligned Martensite/Austenite/Carbides): alta razo de aspecto e nucleada nos contornos de gro austenticos. Tem baixa tenacidade.Microestruturas de Metal de Solda Ferrtico Ferrita com Carbonetos AgregadosFerrita com Carbonetos Agregados (FC - Ferrite Carbide Agregates):carbonetosequiaxiaisnumamatrizferrtica. Formadaemsoldascomgrandeaportedecalorebaixataxaderesfriamentodevidoarejeiodecarbonodaferrita poligonal.Microestruturas de Metal de Solda Ferrtico 5/8/200930Constituintes MinoritriosConstituintes Minoritrios (Minor Phases): formados pelasegregaodurante a solidificao contendo mais elementos de liga do que no restoda solda. Estas regies nem sempre se transformam da austenita ou setransformam a temperaturas onde j existe martensita. Regiointerdendrtica mais rica em elementos de liga.Microestruturas de Metal de Solda Ferrtico Austenita RetidaAustenitaRetida: temboatenacidadeeelevadasolubilidadeparaohidrognio. Martensita: aparece no resfriamento muito rpido, baixatenacidade, elevada resistncia mecnica. Ataque: Picral.Microestruturas de Metal de Solda Ferrtico 5/8/200931Soldas Multipasse Metal de SoldaMetal de solda reaquecido acima de A3 por passe subsequente.Estrutura mais fina do que normalizao convencional devido ao rpidociclo trmico. Normalmente tem boa tenacidade.Microestruturas de Metal de Solda Ferrtico Microestruturas de Metal de Solda Ferrtico 5/8/200932Microestruturas de Metal de Solda Ferrtico 1O Ciclo Trmico Calor Gerado pela SoldagemFluxo de CalorNa soldagem a arco, a fonte de calor intensa (q/v MJ m-1) e localizada possui umaenergia da ordem de 5x108W/m2, gerando em pequenas regies altas temperaturas,gradientes trmicos de 102a 103 oC/mm, variaes bruscas de temperatura de at 103oC/s produzindo variaes microestruturais intensas em um pequeno volume de metal.O problema consiste em se encontrar a soluo da Equao de Fourier, quando a fontede calor se desloca sobre a chapa no regime conhecido como quasi-estacionrio. Esteregime se caracteriza pelo fato da distribuio de temperaturas ser constante para oobservador frente da fonte mvel e consequentemente se move coma fonte.Matematicamente esta condio pode ser traduzida substituindo-se a coordenada fixa(x) pela mvel (), havendo entre elas a relao = x + vt2Calor Gerado pela SoldagemFluxo de CalorA equao de fluxo de calor (a partir da equao bsica de Fourier) pode ser expressa para um sistema de coordenadas fixas onde a condutividade trmica () constante, porque no h fontes ou sorvedouros no material.Onde V = velocidade de soldagemx, y, z = coordenadas cartesianas ortogonais T = temperatura (K)T =tempo (s) =condutividade trmica Jm-1 s-1K-1= constantec =calor especfico por unidade de volume Jm -3K -1XYZvrRCalor Gerado pela SoldagemFluxo de CalorPara um sistema de coordenadas fixo, podemos ecrevercccccc cc222222TxTyTzc Tt+ + =(1)ouV =21TKTtccDiferenciando com respeito a possvel simplificarcccccc v cc cc222222T TyTzc T c Tt+ + = +(2)3Calor Gerado pela SoldagemFluxo de CalorSe o estado estacionrio existir, significando que a distribuio de temperatura em torno da fonte de calor, que se move a uma velocidade uniforme, tender a uma forma constante, i ccTt= 0qctev =enquanto E considerando que esta condio deve ser atingida na maior parte das situaes em soldagem, a equao (2) pode ser simplificadacccccc v cc222222T TyTzc T+ + = (3)Calor Gerado pela SoldagemFluxo de Calorcccccc v cc222222T TyTzc T+ + = (3)Seja a condio de cordo sobre chapa, onde est claro que o escoamento do calor ser dependente da espessura da placa, a equao 3 pode ter duas solues:a) soluo bi-dimensional, chapa fina( equao 4)onde q = quantidade total de energia disponvel na fonte de calor linearb) soluo tridimensional, chapa grossa(equao 5)( )T TqdaKRa = |\

|.|02202tvvexp (4)( )T TqaRaR = |\

|.|02 22tvvexpexp(5)4Calor Gerado pela SoldagemFluxo de Calorcccccc v cc222222T TyTzc T+ + = (3)Seja a condio de cordo sobre chapa, onde est claro que o escoamento do calor ser dependente da espessura da placa, a equao 3 pode ter duas solues:b) soluo tridimensional, chapa grossa(equao 5)( )T TqaRaR = |\

|.|02 22tvvexpexp(5)onde q = Qt= V. I, quantidade total de energia disponvel para o caso de um eletrodoEm ambas as equaesdifusividade trmica m2s 1K0 =Funo de Bessel do primeiro tipo, ordem zero*R = distncia da fonte de calor a um certo ponto fixo R = ( 2 + y 2 + z2 )1/2(distancia da fonte de calor a um ponto fixo)T0 = temperatura inicial da pea ac= *FunesdeBessel sosoluesdeuma equao diferencial que envolvemsimetria cilndricaCalor Gerado pela SoldagemFluxo de Calorsoluo bi- dimensional, chapa finasoluo tridimensional, chapa grossa Temperatura() Tempo(t) fonteResfriandoAquecendo5Calor Gerado pela SoldagemFluxo de CalorConsiderando que a a zona trmica afetada experimenta um ciclotrmico, seja um ponto situado a uma distncia r do centro da solda,onde r2= z2+ y2Para uma placa grossa teremosT Tqtrat = |\

|.||0224vtexp(6)De modo similar para uma placa fina T Tqd ctrat = |\

|.||041224vt ( )/exp(7)onde d espessura da chapaCalor Gerado pela SoldagemO Ciclo TrmicoPor causa da existncia da condio quasi-estacionria podemos limitar a determinao das curvas tempo-temperatura aos pontos A, B, C, sobre a linha XY perpendicular ao cordo de solda a partir da posio da fonte de calor.S A B C X Y6Calor Gerado pela SoldagemO Ciclo Trmicoa) A partir deste grfico podemos observar que ascurvas tempo-temperatura esto posicionadas umasobre a outra como aumento da distancia da fonte eso assintticas para as temperaturas iniciais efinais.b) As temperaturas mximas atingidas umA,umB,decrescem a partir do centro do cordo passam portempos TmA,TmBque aumentam resultando na curva um= (t).Na prtica, isto expressa o seguinte fato : - na vizinhanada fonte de calor, os pontos mais prximos esto emprocesso de resfriamento a partir da temperaturamxima enquanto que os pontos mais distantes aindaesto ainda emfase de aquecimentofonteResfriandoAquecendoCalor Gerado pela SoldagemO Ciclo Trmicoc) A taxa de resfriamento medida a partir da temperatura mxima decresce com oaumento da distncia a partir do centro do cordo. Por exemplo, os pontos A e C,possuem tempos de resfriamento praticamente idnticos entre u1e u2,podemosento falar de uma taxa de resfriamento ou tempo associado com uma condiode soldagem. No caso de aos emparticular, para estudar a transformao duranteo resfriamento geralmente se escolhe a faixa de temperatura entre 800 e 500oCcomo referncia, por ser uma faixa de temperatura crtica.tx de resfriamento f (max) decresce com adistancia do centro do cordo7Calor Gerado pela SoldagemO Ciclo Trmico1. A temperatura mxima atingida maumenta com a distncia do inciodo cordo, estabiliza e fica constanteenquanto a fonte se move a umavelocidade uniforme2. Ao mesmo tempo , o resfriamento,medido entre duas temperaturas setornam identicas. Em outraspalavras as curvas = f(t) sesuperpe a medida que a fonte decalor tenha se movido uma certadistnciaCalor Gerado pela SoldagemO Ciclo TrmicoA temperatura mxima atingida maumentacom a distncia do incio do cordo, estabiliza efica constante enquanto a fonte se move a umavelocidade uniformeCondio quasi-estacionria 8Calor Gerado pela SoldagemO Ciclo TrmicoEste arranjo descreve uma condio quasi-estacionria a qual resulta do fatoQue a partir de uma certa distancia percorridapor fonte de calor em um movimentoestacionrio , a energia gasta pela condutividade contnuamente compensada pela energiasuprida pela fonte de calor.Alm da distncia q as isotermas permanecamas mesmas a medida que elas se movem com afonteDo ponto de vista metalrgico a existncia doestado estacionrio importante porque justificao exame da solda nas sees transversaisCalor Gerado pela SoldagemO Ciclo Trmico importante analisar no grfico do ciclo trmico (curva de partio trmica) osseguintes parmetros.TmTCtsT1T2trTTT ( tempo) Tm= temperatura mxima atingida ts= tempo de permanncia acima de TCtr= tempo de resfriamento entre T1e T2VT= velocidade de resfriamento TC= Temperatura crtica( funo do material ) Momento em que a fonte de calor atinge o slido 9Calor Gerado pela SoldagemO Ciclo TrmicoA equao que rege o resfriamento definida pela velocidade de resfriamento auma dada temperatura T ou por tr .Observe que o aumento da temperatura resultaem um resfriamento mais lento pois aumenta o tempo de resfriamento, seja este otempo entre duas temperaturas ou o tempo total.TmTCtsT1T2trTTT ( tempo) Neste caso, qual ser a influncia da temperatura de pr-aquecimento na curva de partio trmica?O pre-aquecimento tem o efeito de reduzir ogradiente de tempearturaCalor Gerado pela SoldagemO Ciclo TrmicoAgrupando-se os resultados deste ciclo trmico para diversos pontos pode-se determinara curva que d a variao da temperatura Tm em funo da distancia do centro do cordona figura abaixo onde Tm = um. Esta distribuio de temperatura corresponde a um estadoquasi-estacionrio de dissipao de calor .P1P2T1m p> moTRP< TROAumenta a ZTA 10Calor Gerado pela SoldagemO Ciclo TrmicoPortanto as variveis do ciclo trmico que devem ser levadas em considerao so: a temperatura mxima atingida Tm (f (x)) velocidade de resfriamento VT (considerada constante em toda a extenso daZTA) outempo de resfriamento trOs fatores que iro influenciar no clculo de VTso: a natureza do metal (coeficiente de condutividade trmica e calor especfico), aporte de calor temperatura inicial da pea.As expresses para VTse escrevem( )VTK TcTH= 202tPara Chapa GrossaCalor Gerado pela SoldagemO Ciclo TrmicoAs expresses para VT(velocidade de resfriamento ) se escrevem:( )VTK TcTH= 202tPara Chapa GrossaPara Chapa Fina( ) ( ) VTKc eHTcT = 2203t Onde VT= velocidade de resfriamento na temperatura T, emoC/sK = condutividade trmica do metal, em J/mm.soC *c = temperatura de interesse, emoCe = espessura da pea, em mmc = calor especfico volumtrico, emJ/mm3 oCH = aporte de calor, em J/mm* a taxa na qual o calor atravessa uma pequena rea A dentro de um corpo dada pordQ/dt = A dT/dx , onde dT/dx o gradiente de temperatura normal a rea A na direo do fluxo de calor e a condutividade trmica do corpo na temperatura T.VT 1/ HVT 1/ H211Calor Gerado pela SoldagemO Ciclo TrmicoA definio de espessura da chapa pode ser feita em termos da distribuio do fluxo decalor e do processo, por exemplo, na soldagem por eletroescria a qual utilizada paragrandes espessuras, o fluxo de calor bi-dimensional, levando a uma condio de chapafina.Deste modo, podemos estabelecer uma relao entre a velocidade de resfriamento e aespessura, onde a partir de uma determinada temperatura no h ganho em dissipao decalor.VTABEspessura A = chapa fina B= chapa grossaCalor Gerado pela SoldagemO Ciclo TrmicoO critrio para a avaliao do estado bi-dimensional ou tridimensional dado pelo gradiente encontrado, o qual dado port( )t=ec TcToHondeTc = temperatura de interesse (oC)To = temperatura de pr-aquecimento (oC)H = aporte de calor (J/mm)e = espessura da pea (mm)c = calor especfico por volume (J/mm3 oC)*Para t > 0,9 Chapa grossaPara t < 0,6 Chapa fina*Calor especfico (c) a quantidade de calor necessria para aumentar de umgrau a temperatura da unidade de massa de uma substancia (Joule/kg.K)12Calor Gerado pela SoldagemO Ciclo TrmicoConsiderando a expresso acima o que ocorre com o gradiente de temperatura na chapa se o aporte de calor for aumentado ? Qual o significado prtico desta anlise ?( )t=ec TcToHCom o aumento de H o gradiente de temperatura na chapa a consequencia prtica queesta passa a condio de chapa fina. O gradiente de temperatura que predomina nachapa que determiba a situao de chapa fina ou grossa.Calor Gerado pela SoldagemTEMPERATURA DE PICOA distribuio das temperaturas de pico no metal base adjacente a solda dada por:1 413 10 0T TCtYH T Tp net m= +. Onde:Tp= Temperatura de Pico ou Temperatura Mxima (0 C), a uma distncia Y (mm) do contorno da linha de fusoT0= Temperatura inicial da placa ( 0C)Tm= Temperatura de fuso ( 0C) (do Metal Soldado)Hnet= Aporte de calor = E = voltsI = amperagemf1= eficincia da transferncia de calorV = velocidade da fonte de calorf EIV1 = Densidade do material, g/mm3C = Calor especfico do metal soldado J/g . 0CC = Calor especfico volumtrico J/mm3. 0Ct = Espessura da placa (mm)13Calor Gerado pela SoldagemTEMPERATURA DE PICOEsta equao pode ser utilizada para vrios propsitos: A determinao de temperatura de pico em determinados pontos Estimativa da largura da ZAC Mostrar o efeito do pr-aquecimento na largura da ZAC1 413 10 0T TCtYH T Tp net m= +. Calor Gerado pela SoldagemTEMPERATURA DE PICOSeja:E = 20 V C = 0,0044 J/mm3. 0CI = 200 A t = 5 mmV = 5 m/s f1= 0,9 (valor considerado para clculo)To = 25 0C Hnet= 720 J/mmTm= 1510 0CCalcule a temperatura de pico para Y = 1,5 mm e Y = 3,0 mm. Analise o resultadoencontrado.Estime a largura da ZAC (yz), considerando a temperatura de pico 7300C.Suponha que um ao seja tempervel a 4300C, onde comum preaquecer antes dasoldagem aos susceptveis a tempera. Este tratamento produz um alargamento da zonaafetada pelo calor. Se a temperatura de pr-aquecimento 2000C, determine aporcentagem de aumento da zona afetada termicamente.14Calor Gerado pela SoldagemTAXA DE RESFRIAMENTOSe referir a taxa de resfriamento de uma solda inadequado porque a taxa de resfriamento varia com tempo e posio.O mtodo mais til de se determinar a taxa de resfriamento na linha central da solda no instante em que o metal passa por uma temperatura de interesse, T.A temperatura abaixo do ponto de fuso, a taxa de resfriamento na solda e prxima a zona afetada termicamente indepedente da posio.Para aos carbono e aos baixa liga a temperatura de interesse prxima ao cotovelo perltico da curva TTT.O valor Tc= 550 0C razoavelmente satisfatrio para a maior parte dos aos.Calor Gerado pela SoldagemTAXA DE RESFRIAMENTOProblema : Suponha E = 25 V,I= 300 A, t= 6 mm, f1= 0.9, T0= 25 0C, TC= 550 0CDetermine a taxa de resfriamento (R) mxima, onde a velocidade da fonte de calor 8mm/s.Sendo C = 0,0044 J/mm3 0C. 15Calor Gerado pela SoldagemPARA UMA PLACA GROSSAAs equaes para taxa de resfriamento se escrevem.netcHT T KR202 ) ( = tOndeR = Taxa de resfriamento emum ponto central da solda [ 0C/S] no momento quandopassa pela temperatura de interesse, TCK = Condutividade trmica do metal J/mm . S 0C = 0,028V I E fHnet. .1=OndeHnet = aporte calor E= voltsI= amperagemf1= eficincia de transferncia de calorV = velocidade de soldagemCalor Gerado pela SoldagemPARA UMA PLACA FINAR = 2KtC ( )2(TC- To)3tHnetEspessura relativa netCHT T Ct) (0=Se usa a equao de placa grossa quando E > 0,9Se usa a equao de placa fina quando E < 0,6Quando E fica entre 0,6 e 0,9 a equao de placa grossa d origem a uma taxa deresfriamento que muito alta e a equao de placa fina d uma taxa de resfriamentoque muito baixa.No entanto, para uma diviso arbitria onde E = 0,75, valores maiores so consideradoscomo placa grossa e menores como placas finas, sendo que o erro mnimo no excede a15%da taxa de resfriamento.5/8/20091Zona Termicamente Afetada (ZTA) Poa de Solda Fonte de Calor ZTA Metal de Solda Metal de Base Fonte de Calor Poa de Solda Metal de Base ZTA Zona Termicamente Afetada (ZTA) 5/8/20092Metal de SoldaZTA ZTAChanfro Metal de BaseJunta SoldadaZona Termicamente Afetada (ZTA) Seo transversal mostrandoaszonas da ZTA AZTAumaregioestreitadoMB adjacente ao cordo de soldaque afetada termicamente pelasoldagem. AZTAusualmentearegionaqual podem ocorrer mudanas defase e assim de propriedadesmecnicas. AlarguradaZTA depende daquantidadedecalor (aporte decalor) fornecida durante asoldagemZona Termicamente Afetada (ZTA) 5/8/20093A dimenso da ZTA varia entre 1,5 a 6,5 mmZona Termicamente Afetada (ZTA) Metal de soldaPoro do metal de enchimento Poro do metal de baseMetal de base fundidoParte 01ZTAParte 02Metal de base ZTA Metal de solda Metal de Base (100X)ZTA( 100X) Linha de Fuso (100X)Metal de solda (100X)Zona Termicamente Afetada (ZTA) 5/8/20094A dimenso da ZTA varia entre 1,5 a 6,5 mmZona Termicamente Afetada (ZTA) A dimenso da ZTA varia entre 1,5 a 6,5 mmZona Termicamente Afetada (ZTA) 5/8/20095 SeoMBfoi trabalhadoafrio esta ZTApodesofrer recristalizao ecrescimento de gro e assima reduo da resistncia, dureza etenacidade.MSZTA Regio no afetadaResistnciaDistnciaZona Termicamente Afetada (ZTA) Sob resfriamento, tenses residuais podem se formar nestaregio e enfraquecer a juntaZona Termicamente Afetada (ZTA) Istotambm pode levar a perdaderesistncia a corrosono caso do ao inox e ligas a base de niquel5/8/20096 Sob resfriamento, tenses residuais podem se formar distorcendo a junta Zona Termicamente Afetada (ZTA) A ZTA pode ser caracterizada em 4 grupos:(A) solues slidas(B) ligas endurecveis por encruamento(C) ligas endurecveis por precipitao(D) ligas endurecveis por transformao de faseZona Termicamente Afetada (ZTA) 5/8/20097(A) solues slidas Em geral o nico efeito o crescimento de gro, no ao inox ao Cr ferrtico, ocrescimento de gro irreversvel. H problemas de sensitizao dos aos inoxque ocorre entre 550 - 700oC, podendo dar origem a corroso intergranular Isto pode ser evitado por um resfriamento rpido, o que nem sempre possvel, diminuir a porcentagem de carbono para menos de0,04% ou adicionar Ti ou Nb para formar carbetosZona Termicamente Afetada (ZTA) (A) solues slidas no aquecimento a matriz permanece imutvel pois no existe transformao alotrpicaa considerar, sendo o efeito principal o crescimento de gro, que dependendo da ligapode induzir certo grau de fragilidade.Esta fragilidade varia em funo da estrutura cristalina, por exemplo a estrutura CFC (Al, Cu,ao inox austentico) com elevada resistncia ao impacto, guarda sua ductilidade nosendo afetada pelo crescimento de gros. A estrutura CCC (ao inox ao Cr) bastante sensvel ao crescimento de gros, a qualsendo irreversvel compromete a soldabilidade. comun empregar-se o martelamento a frio do Cu, ligas de Cu, lates alm de outrasde maneira a melhorar a resistncia mecnica do cordo e ZTA. O encruamento por deformao, destas duas regies (cordo + ZTA) faz com que estasrecristalizem e apresentem gros mais finos que os iniciais.Zona Termicamente Afetada (ZTA) 5/8/20098(A) solues slidasSensitizaoumoutrofenmenodecorrentedaciclagemtrmicaqueocorreemaosinoxidveiscontendo Ni e Cr. Sabemos que um alto teor de Cr (18%) confere caracterstica de resistnciaa corroso.Do ponto de vista termodinmico o C pouco solvel na austenita de Cr-Ni. possvel queos tomos de Cr se combinem com os tomos de C e Fe formando carbetos complexos ricosemCr eprecipitandonamatrizaustentica. Acinticadestaprecipitaomximanointervalodetemperatura550-700oCeocorrepreferencialmentenoscontornosdegro,tornando o ao sensitizado.Zona Termicamente Afetada (ZTA) SensitizaoA matriz austentica adjacente aos contornos de gro se torna empobrecida em Cr devidoaprecipitaoeportantomenosresistenteacorrosoqueorestodamicroestrutura.Quando exposto a meios corrosivos o ao ter nos contornos de gro pontos de ataquepreferencial dando origem a corroso intercristalina. Esta precipitao poder ser evitadapor tempera, mas durante a soldagem inevitvel que uma determinada faixa da ZTA sejaaquecida no intervalo de temperatura que propicia a sensitizaoZona Termicamente Afetada (ZTA) Na regio empobrecidaem Cr pode ocorrer corrosoTemperatura de Dissoluo de carbetos5/8/20099SensitizaoA faixa sensitizada no contgua ao cordo porque esta regio experimentatemperaturas mais altas que favorecem a dissoluo de carbetos e no resfriamento no htempo suficiente para a precipitao ocorrer.Paraqueestasensitizaosejaevitadaocarbonodeveserreduzido(C~0,004%),ouadicionar Ti, Nb, quepossuemmaior afinidadecomoCdoqueoCr, soos aosestabilizados.Zona Termicamente Afetada (ZTA) SensitizaoEstes mtodos tornamos aos imuneaofenmeno, mesmo aps soldagem.De qualquer modo o ao inox austentico soldado comciclos trmicos bruscos, i ,baixo aporte de calor sem pr aquecimentoZona Termicamente Afetada (ZTA) TP1TP2T550oC - 700oC5/8/200910(B) ligas endurecveis por encruamentoOefeitodoaquecimentodurantea soldagemdestes materiais, odeprovocararecristalizao. AZTAseextendedazonadeligaoaopontoonde a temperatura mxima atingida se iguala a temperatura derecristalizao.Existem dois tipos de sistemas de liga : Aqueles que no possuemmudana de fase alotrpica durante oaquecimento como o cobre E os que possuem mudanas de fase durante o aquecimento como o ao.Zona Termicamente Afetada (ZTA) (B) ligas endurecveis por encruamentoZona Termicamente Afetada (ZTA) A = gros alongados do MBB = gros equiaxiais recristalizadosC =gros colunares da zona fundidaSEM TRANSFORMAO DE FASE (Cu, Ni, Al, Ao Inox 18-8) COM TRANSFORMAO DE FASE ( Fe, Al-Mg) 5/8/200911Zona Termicamente Afetada (ZTA) (B) ligas endurecveis por encruamento sem transformao de faseSeja o material que no tem transformao de fase alotrpica e trabalhado a frioMB ZTA MSOefeitodoaquecimentoduranteasoldagemdestes materiais, odeprovocar arecristalizao. AZTAseextendedazonadeligaoaopontoondeatemperaturamxima atingida se iguala a temperatura de recristalizao.Nota-se os gros alongados do MB, substitudos por gros equiaxiais na ZTA. Longe docordoestes gros sopequenos tornando-se maiores empontos prximos a zona deligao, em virtude de temperaturas mais elevadas.O efeito endurecedor do encruamento desaparece na ZTA e a recristalizao dos grosacarreta um ntido amolecimento.Zona Termicamente Afetada (ZTA) (B) ligas endurecveis por encruamento sem transformao de faseMesmosemtransformaodefase alotrpica, omaterial trabalhadoafriosofremudanas quando soldadocomorecuperao, recristalizao. e crescimento de gro.Observandodesdeomaterial trabalhadoafriocomgrosalongadosnoMB noafetado , passando pela regio onde ocorre recuperaoe recristalizao.Prxima da LF o crescimento do gropor epitaxia a partir dos gros da ZTA.5/8/200912Zona Termicamente Afetada (ZTA) (B) ligas endurecveis por encruamento sem transformao de faseOcrescimentodegropodelevaraoamolecimentoeassim aZTA, MSeno possuem a mesma resistncia doMB trabalhado a frio.Na curva ao lado mostra os resultadosde energia charpy para cada regio.onde a TT aumenta indicandofragilizaoda regio 1 para a regio 4.-75oC +180oC(C) ligas endurecveis precipitaoOutro fenmeno a ser considerado comrelao a ciclagemtrmica oenvelhecimento, precipitao que ocorre na faixa de temperatura 200 - 400oC.Este envelhecimento se traduz por uma fragilizao, i. , elevao da temperaturade transio. O envelhecimento pode ocorrer em soldagem em duascircunstncias:querpelasoldagemdeaosencruados(ondeofenmenodecorredeumaquecimento posterior deformao)querpelasoldagemdeaosrecozidos(ondeofenmenodecorredeumadeformao e aquecimento simultneos)Zona Termicamente Afetada (ZTA) 5/8/200913Zona Termicamente Afetada (ZTA) (C) ligas endurecveis por precipitaoUm outro modo de aumento de resistncia endurecimento por precipitao o outro por deformao a frio.Em endurecimento por precipitao o ao solubilizado, resfriado rpidamente e entoenvelhecidoa uma temperatura moderada para promover precipitao.Seja uma liga bi-fsica, o diagrama de fasetpico para ligas endurecveis porprecipitao est representadoesquematicamente ao lado.Sejaumaligabi-fsica(X)atemperaturaambiente (T4) (+ ), ao ser aquecida ata temperatura (T1) a fase se dissolve e aliga se torna monofsica (), este otratamento de solubilizao.No resfriamento abaixo da linha desolubilidadeoscristaisde surgemsobforma de precipitados localizadospreferencialmentenos contornosdegroda matriz .Zona Termicamente Afetada (ZTA) (C) ligas endurecveis por precipitaoContinuandooresfriamentoa quantidadede fase precipitando na matriz aumentaat a temperatura ambiente, quando a liga Xser novamente bi-fsica.Noentantoospercentuaisde e serodeterminados pela regra da alavancaaplicada ao diagrama.A cintica deste processo pode ser modificada, suponha que aps tratamento trmico desolubilizao a temperatura T1, se proceda umresfriamento brusco at temperaturaambiente (tmpera) em lugar de um resfriamento lento; neste caso no haver tempo paraque estes tomos difundam e a fase no ser rejeitada de e a liga ser monofsica atemperaturaambiente. AligaportantosermonofsicaesupersaturadadetomosB, econsequentemente instvel.5/8/200914Zona Termicamente Afetada (ZTA) (C) ligas endurecveis por precipitaoEsta instabilidade significa que ao longo dotempooexcessodeBemsoluoprecipitalentamente de sob a forma de .Por ser dependente do tempo este tratamento denominado envelhecimento. Estemecanismodeprecipitaoenvolvedifusoepor isso ser to mais lento quanto mais baixafor a temperatura de envelhecimento.Os precipitados originados desta matriz meta estvel ocorremcomo uma finadisperso (intragranular) cuja principal consequencia impedir ou dificultar omovimento de discordancias tornando a liga mais dura.Zona Termicamente Afetada (ZTA) (C) ligas endurecveis por precipitaoO grfico descreve esquematicamente avariao da dureza com o tempo deenvelhecimento,onde T2 > T3>T4 e podemosobservar que a dureza varia contnuamentecom o tempo de tratamento.EmT2a temperatura de envelhecimento muitoalta, permitindoumadifusorpidaefavorecendo o crescimento de precipitados queatingem nmero e tamanho crtico, provocandoum mximo de endurecimento.Continuando o tratamento em T2osprecipitados crescem e se aglomeram perdendoo efeito endurecedor a medida que o processoprossegue, diz-se que a liga estsuperenvelhecida.DurezaTempo de envelhecimento T3T4T2solubilizadoSuper envelhecidoA temperaturas mais baixas todo este processo se repete, porm com cintica mais lenta.5/8/200915Zona Termicamente Afetada (ZTA) (C) ligas endurecveis por precipitaoExistem duas formas de soldar materialendurecido por precipitao:a) soldar o material na condio de envelhecidob) o segundo soldar o material apsrecozimento e rpido resfriamento, antes dotratamento deenvelhecimento.Em ambos os casos, a ZTA experimentaaquecimento o qual ir afetar tanto a ZTAenvelhecida ou superenvelhecida .Zona Termicamente Afetada (ZTA) (C) ligas endurecveis por precipitaoExisteumacertasemelhananocomportamentoemsoldagementreligasendurecidaspor precipitao e ligas encruadas, pois ambas sofrem um tratamento de recozimento.As ligas endurecidas por precipitao, em decorrencia da complexidade do fenmeno deendurecimento por envelhecimento, comportam-se de maneira igualmente complexa emsoldagem.Aps fabricao e antes da soldagem estas ligas so tratadas termicamente (solubilizadas,seguidas de tempera e envelhecimento a uma dada temperatura).5/8/200916Zona Termicamente Afetada (ZTA) (C) ligas endurecveis por precipitaoDurante a soldagem a regio prxima a zona de fuso (ZTA) o metal pode ser aquecidoprximo a linha de fuso e atingir a regio monofsica do diagrama de fases.Permitindo deste modo que uma solubilizao ocorra semque uma precipitaosubsequente se inicie emfuno do curto espao de tempo do ciclo trmico secomparado ao tempo de resfriamento imposto por uma tempera.Consequentemente esta regio possuir gros grosseiros e ser amolecida podendo sernovamente endurecida por tratamento trmico ps-soldagem.Algumas ligas podem envelhecer a temperatura ambiente, como por exemplo aquelas dasrieAl-Mg-Zn, permitindoqueestaregiopossarecuperarpelomenosemparteadureza perdida durante a soldagem.Zona Termicamente Afetada (ZTA) A figura ilustra esta sequencia , seja uma liga de interesse onde a regio mais afastada dazona de ligao foi aquecida a uma temperatura abaixo da linha de solubilidade, na regiobifsica onde o envelhecimento se processa.Como a liga j se encontra envelhecida este aquecimento provoca umsuperenvelhecimentoeconsequenteamolecimento.(C) ligas endurecveis por precipitaoArecuperaodadurezaspodeserobtidaporumaposteriorsolubilizao,tempera e envelhecimento de toda ajunta soldada.5/8/200917Zona Termicamente Afetada (ZTA) No perfil de dureza pode serobservado o amolecimentoO aporte de calor tambm podeterum efeitona extensodoamolecimentoEm alguns casos tratamentops-soldagem pode restaurar adureza emalgumas regies dasolda, mas no apaga o efeito desuperenvelhecimento.(C) ligas endurecveis por precipitao( soldada na condio de encruada )Zona Termicamente Afetada (ZTA) Com baixo aporte de calorEnvelhece o material levemente naZTA , e tratmento termico pos-soldagem (envelhecimento)recuperaaa dureza da regio.Com alto aporte de calorNeste caso o TTPS acentua osuperenvelhecimento.EPS para soldagem de ligasendurecveis por precipitao deve serfeita de forma cuidadosa(C) ligas endurecveis por precipitao( soldada na condio de solubilizada )5/8/200918(D) ligas endurecveis por transformao de faseZona Termicamente Afetada (ZTA) TantooFe comooaoapresentamduas regies recristalizadas, aprimeira(maisafastadadazonadeligao) ocorreapartir doMBencruado, por efeitounicamentetrmico. Para Fe e aos esta primeira recristalizao ocorre na fase .Asegunda,empontosmaisprximosazonadeligaoparatemperaturas(T>723oC),onde a ferrita j inicia sua transformao em fase , completando-a acima de 910oC. Estatransformao tambm engendra gros recristalizados explicando assim a existncia deduas regies de recristalizao na ZTA de materiais encruados, apresentandotransformao de fase no aquecimento. Para aos, o material nesta zona podem ter sido reaquecido a temperaturas suficientemente altas de modo a formar austenita. No resfriamento para temperatura ambiente os produtos que se formam dependeda taxa de resfriamento e composio qumica. Para aos carbono, normalmenteas fases perlita e poreutetide estaropresente Para aos ligados , uma das fases presente podeser martenstica a qual emgeral indesejvel.Zona Termicamente Afetada (ZTA) 5/8/200919Ilustrao esquematica das vrias regies da zona fundida e da fasecorrespondente do diagrama de fase, para um ao com 0,3%CZona Termicamente Afetada (ZTA) A3A1(D) ligas endurecveis por transformao de fase No caso dos aos existem 4 regies a serem consideradas: RGG (regio de gros grosseiros) 1500 820oC RGF (regio de gros finos) 900 - 110oC RIC (regio intercrtica) A1 < T < A3 RSC (regio subcrtica) T < A1Zona Termicamente Afetada (ZTA) 5/8/200920(D) ligas endurecveis por transformao de fase RGG (regio de gros grosseiros) 1500 820oCCorrespondeaocampoaustenticohavendocrescimentode gropronunciado,originando a RGG (regio de gros grosseiros) ou regio super aquecida. RGF(regiode gro fino) 900 - 1100oCEstaregioaquecidanocampoaustentico, logoacimadeA3 (900-1100oC)neste caso os gros no dispe de tempo ou temperatura suficiente para crescere o resultado observado um refino microestrutural originando a regio de grosfinos.Zona Termicamente Afetada (ZTA) (D) ligas endurecveis por transformao de fase RegioIntercrtica (A1