Na soldagem de múltiplos passes, realizada principalmente em aços de grande espessura, as diferentes regiões da junta são submetidas a ciclos térmicos múltiplos, como visto na figura 3.18. Desta forma, a estrutura resultante será de maior complexidade devido à influência de cada passe sobre as zonas fundidas e sobre as ZTA´s oriundas dos passes anteriores. Uma representação esquemática de zonas afetadas pelo calor para um passe de soldagem e vários passes em aços de baixo carbono pode ser vista na figura 3.19. Já a figura 3.20 mostra uma seção transversal de uma solda de múltiplos passes(7). Nesta seção, apenas os efeitos na ZTA serão discutidos, uma vez que os efeitos de múltiplos passes na zona fundida não são foco deste estudo.
FIGURA 3.18 – Representação esquemática dos ciclos térmicos em dois pontos genéricos (1 e 2) da ZTA de uma solda de vários passes. A, B, C são, respectivamente, o primeiro, segundo e terceiro passes realizados(7).
FIGURA 3.19 – Representação esquemática de junta obtida na soldagem com um passe e com vários passe. (a) um passe (b) dois passes (c) três passes(19).
FIGURA 3.20 – Seção transversal (macrografia) de uma solda real de vários passes(7). Easterling(9) afirma que é possível se obter refino microestrutural, melhora na tenacidade e redução nas tensões residuais em soldagens de múltiplos passes, comparativamente a soldagens realizadas com passe único. As seguintes razões são apontadas pelo autor:
1. Cada ciclo térmico de solda subseqüente refina efetivamente os grãos ou normaliza
parte do metal de solda prévio;
2. A energia de soldagem por cordão de solda é diminuída de tal modo que o total do
crescimento de grão é, consequentemente, reduzido;
ZTA aquecida a temperaturas intercríticas Região de grãos refinados Região de grãos grosseiros ZTA aquecida a temperaturas subcríticas
Região de Grãos Grosseiros
Região de Grãos Grosseiros reaquecida intercriticamente
Região de Grãos Grosseiros reaquecida subcriticamente
Região de Grãos Refinados
Região Intercrítica Ramés Metal de solda Linha de fusão (a) (b) (c)
3. O cordão de solda prévio pode promover um pré-aquecimento que tende a aumentar
o tempo de resfriamento da ZTA;
4. Cordões de solda subseqüentes tendem a gerar um alívio de tensões no passe prévio
e na ZTA.
De modo geral, o principal efeito do reaquecimento da ZTA é o refino da microestrutura do passe prévio e, consequentemente, isto é benéfico para a tenacidade da junta. Este fenômeno ocorre em um grande volume da ZTA reaquecida, e se dá em regiões que não atingem temperaturas de pico (no primeiro e/ou no segundo ciclo térmico) que propiciem o crescimento do grão austenítico. Entretanto, uma pequena parte da ZTA é submetida a mais altas temperaturas de pico durante algum dos ciclos térmicos, o que faz com que estas regiões possam apresentar queda da tenacidade, devido à formação de zonas frágeis localizadas (ZFL´s), que será visto em seções posteriores.
A seguir é mostrada uma explicação sucinta da formação de quatro possíveis sub- regiões oriundas de regiões da ZTA submetidas primeiramente a um ciclo térmico com altas temperaturas de pico (suficientes para o crescimento grão austenítico). Estas regiões são, em conjunto com as regiões da ZTA em soldagem de um único passe, as mais importantes em termos de tenacidade e, portanto, serão foco deste estudo.
A figura 3.21 mostra uma representação esquemática da microestrutura da ZTA durante uma soldagem de múltiplos passes como função da temperatura máxima de ciclos de soldagem sucessivos(19).
FIGURA 3.21 – Representação esquemática da microestrutura da ZTA durante uma soldagem de múltiplos passes como função da temperatura máxima de ciclos de soldagem sucessivos(19).
Região de Grãos Grosseiros Reaquecida Subcriticamente (SCGGZTA)
É a região da ZTA em uma soldagem de múltiplos passes que foi submetida a dois ciclos térmicos de soldagem, consistindo de um aquecimento inicial acima da temperatura necessária para o crescimento de grão austenítico, seguido por um reaquecimento a temperaturas abaixo de Ac1 (por exemplo um aquecimento acima de 1200ºC e um segundo ciclo abaixo de 720ºC), figura 3. 21-A. No primeiro ciclo térmico, devido às altas temperaturas atingidas, e consequentemente aos grandes tamanhos de grãos austeníticos, que por sua vez aumentam a temperabilidade desta região, os produtos típicos de transformação da austenita formados nesta região são a martensita, bainita superior e inferior ou ferrita de Widmanstatten. Estas microestruturas são, então, no segundo ciclo térmico, revenidas, sendo a extensão deste revenimento dependente da temperatura de pico do segundo ciclo térmico, da natureza dos produtos de transformação e da cinética de precipitação dos carbonetos.
Região de Grãos Grosseiros Reaquecida Intercriticamente (ICGGZTA)
É a região da ZTA em uma soldagem de múltiplos passes que foi submetida a um aquecimento inicial acima da temperatura necessária para o crescimento de grão austenítico, seguido por um subsequente reaquecimento a temperaturas entre Ac1 e Ac3 (por exemplo um aquecimento acima de 1200ºC e um segundo ciclo entre 720ºC e
910ºC), figura 3. 21-B. Os produtos da transformação austenítica no primeiro ciclo térmico são os mesmos obtidos na região de grãos grosseiros reaquecida subcriticamente. Durante o segundo ciclo térmico de soldagem, formação parcial de austenita ocorre durante o aquecimento, sendo a extensão desta transformação dependente da temperatura de pico do segundo ciclo térmico. Durante o resfriamento, a fração de material transformado e os tipos de produto de transformação formados dependerão da composição química do aço e do ciclo térmico de soldagem.
Região de Grãos Grosseiros Reaquecida na Região de Grãos Refinados (GRGGZTA)
Durante a soldagem de múltiplos passes, é a região da ZTA que foi aquecida inicialmente acima da temperatura necessária para o crescimento de grão austenítico, e sofreu um posterior reaquecimento a temperaturas um pouco acima de Ac3 (por exemplo, um aquecimento acima de 1200ºC e um segundo ciclo de 980ºC) figura 3.21- C. Isto resulta numa austenitização secundária e total da área em questão. Porém, a temperatura de pico do segundo ciclo térmico é muito baixa para proporcionar o crescimento de grão austenítico. Desta forma, esta região apresenta, geralmente, uma estrutura ferrítica-perlítica de grãos finos, que não propícia a formação de ZFL´s(19). Região de Grãos Grosseiros Reaquecida na Região de Grãos Grosseiros (GGGGZTA)
Esta região é a área da ZTA, que durante a soldagem de múltiplos passes, é aquecida inicialmente acima da temperatura necessária para o crescimento de grão austenítico, e sofre um ciclo térmico de soldagem sucessivo no qual a temperatura de pico é a mesma ou próxima à do primeiro ciclo térmico (por exemplo, um aquecimento de 1300ºC e um segundo ciclo de 1300ºC), figura 3.21-D. Nesta região, geralmente, a microestrutura resultante do primeiro passe é austenitizada completamente durante o aquecimento pelo segundo passe de soldagem. Como a temperatura de pico é muito alta, ocorre o crescimento de grão, que proporcionará microestruturas similares às obtidas com o primeiro ciclo térmico de soldagem.