Fases Topologicamente Compactas (TCP) 14 

Devido à grande quantidade de elementos de liga adicionados as ligas de níquel, estas ficam susceptíveis à precipitação de fases prejudiciais as propriedades da liga. Estas fases TCPs são formadas por camadas compactas de átomos (ROSS; SIMS, 1987), geralmente com planos topologicamente compactos alinhados com o plano octaédrico da matriz (DURRAND- CHARRE, 1997).

As principais fases TCPs são as fases µ, σ, P e Laves. Estas são divididas em três famílias. A primeira família é formada pela fase σ que apresenta uma grande variedade de composição química (FeMo, FeCr, FeMoCr). A segunda família é formada pela fase Laves, com fórmulas geral AB2, e fases µ, com formula A7B6. A terceira fase é formada por fases P

que apresenta fórmula química bastante variada e com grande quantidade de elementos, por exemplo a fase Cr9Mo21Ni20 (SHOEMAKER; SHOEMAKER; WILSON, 1957).

Estas fases podem precipitar de duas formas, após longos períodos de exposição a altas temperaturas de trabalho, devido a difusão dos elementos de liga para formação das fases, ou podem ser formadas pela solidificação fora do equilíbrio, condição ocorrida durante a soldagem.

3.7.3.1 Fases σ 

A fase σ apresenta uma estrutura cristalina tetragonal, formada por diversos sistemas distintos. Estes sistemas são formados por duas categorias de átomos. A primeira categoria formada por um ou mais átomos de grande raio atômico, pobres em elétrons na camada d e com preferência a sítios de grande número de coordenação. A segunda categoria é formada por um ou mais átomos de pequeno raio atômico, ricos em elétrons na camada d e com preferência por sítios de menor número de coordenação (JOUBERT, 2008).

A fase σ tende a precipitar na forma de placas ou na forma de agulhas com sua natureza frágil e sua alta dureza, esta acaba propiciando locais favoráveis para a nucleação e propagação de trincas (DURRAND-CHARRE, 1997). A formação desta fase deletéria retira elementos importantes para as propriedades da liga, como o cromo e o molibdênio, diminuindo localmente a resistência a corrosão e a resistência mecânica da liga.

Nas ligas, em geral, a composição química é elaborada para minimizar a formação de fase TCP, não só a fase σ. Porém as condições de trabalho, com longos períodos de exposição a temperaturas altas, e a solidificação fora do equilíbrio torna a precipitação de fases deletérias inevitável.

3.7.3.2 Fases P

A fase P é uma fase comumente encontrada em ligas Fe-Cr-Mo. Esta apresenta uma estrutura cristalina ortorrômbica e é considerada uma variação da fase σ, apresentando uma composição química bastante semelhante (DURRAND-CHARRE, 1997). As fases P e σ foram encontradas juntas na estrutura da superliga modificada RR2086 SX (KONG; CHEN, 2004) e possuem altos teores de Co, Mo, Cr e Ni.

Devido a sua semelhança com a fase σ esta causa problemas semelhantes à liga, devido o empobrecimento localizado de Mo e W, prejudicando as propriedades de resistência a corrosão da liga.

Esta liga pode apresentar morfologia bastante variável, desde placas e agulhas de Widmanstätten a morfologias mais complexas, como a celular.

3.7.3.3 Fases µ

Esta fase apresenta uma composição química do tipo A7B6, composta principalmente

por elementos refratários como Nb, Ta, Mo e W, como exemplo temos: Fe7W6,

(FeCo)7(MoW)6, Ni7Cr6 (DURRAND-CHARRE, 1997). Esta fase tem uma estrutura

romboédrica e, diferentemente da fase σ, que apresenta altos teores de Cr, apresenta teores elevados de Mo e W.

A fase µ gera prejuízo às propriedades da liga, prejudicando a resistência mecânica e a resistência a corrosão. Estes efeitos ocorrem devido a diminuição localizada, principalmente, de Co, Mo, Cr, Ni. Estes elementos têm importantes funções nas propriedades de resistência mecânica e a corrosão da matriz (JOUBERT; DUPIN, 2004) (YANG et al., 2006). Como pode-se observar na revisão bibliográfica apresentada, os prejuízos causados por esta fase são similares aos prejuízos causados pela fase σ, devido a semelhança entre os elementos que as compõem.

Esta fase pode ser encontrada em diversas morfologias tanto na forma de nódulos ou glóbulos como na forma de agulhas. Na Figura 6 observa-se algumas estruturas na forma de agulhas.

Figura 6 - Fase µ de morfologia agulhada precipitada em superligas de níquel com adição de tungstênio (YANG et al., 2006).

4 MATERIAIS E MÉTODOS

Nesta seção serão detalhados os materiais e a metodologia utilizado para realização deste estudo.

4.1 Metal de base

O metal de base utilizado foram chapas de aço ASTM A36 com dimensões de 12mm X 350 mm X 150 mm. A composição química deste aço está detalhada na Tabela 5.

Tabela 5 - Composição química do metal de base.

Liga  Composição química (% em massa) 

ASTM A36 

Ni  C  Cr  Mo  Fe  Al  Mn  Si 

0,02  0,23  0,02  -  Bal.  0,03  0,67  0,09  Fonte: Norma ASTM A36.

4.2 Metal de adição

O metal de adição utilizado, que corresponde essencialmente ao objeto de estudo desta pesquisa, é uma superliga de níquel do tipo AWS ER NiCrMo - 14 (Inconel 686).

A composição química da liga utilizada é apresentada na Tabela 6:

Tabela 6 - Composição química do metal de adição indicada por norma.

Liga  Composição química (% em massa) 

Inconel 686 

Ni  C  Cr  Mo  W  Fe  Al  Ti 

Bal.  0.01 max  19.0 -23.0  15.0-17.0  3.0-4.0  5.0 max  -  0.02-0.25 

Nb  Mn  Si  Cu  Co  V  P  S 

-  0.75 max  0.08 max  -  -  -  0.04 max  0.02 max  Fonte: (ASM, 1993).

4.3 Gás de Proteção

O gás de proteção empregado na soldagem do material foi o argônio com aproximadamente 99,99% de pureza. Este gás foi utilizado por possibilitar boa proteção à poça de fusão e ionização do arco voltaico no processo de soldagem e não proporcionar maiores penetrações, comparado ao gás hélio ou misturas contendo esse gás.

4.4 Equipamento

4.4.1 Equipamento de Soldagem

A execução da soldagem foi realizada em uma bancada robotizada contento um robô industrial KUKA, que garante a automação e a repetitividade do procedimento, conforme apresentado na Figura 7. Para a deposição do revestimento foi utilizado o processo GTAW- CW com alimentação de arame frio (gas tungsten arc welding cold wire feed process). Foi equipado ao robô uma tocha industrial de soldagem GTAW com sistema de refrigeração vinculado a fonte, juntamente com um cabeçote de controle da alimentação e sistema de alinhamento de arame. O eletrodo utilizado foi um eletrodo de tungstênio toriado de 4 mm. O arame utilizado foi um arame de 1,2 mm da liga Inconel 686. A tocha descrita esta apresentada na Figura 8.

Figura 8 - Tocha GTAW com sistema de posicionamento para alimentação de arame frio (Silva, 2010).

Foi utilizada uma fonte multiprocesso para fornecer a corrente necessária ao processo e realizar o controle do fluxo do gás de proteção e um sistema de aquisição de dados dos sinais de corrente e tensão de soldagem operando em frequência de 9600 Hz.