S O L D A B I L I D A D E DE A Ç O ;0 Nb A A R C O S U B M E R S O E M A L T A S V E L O C I D A D E S CO M C O N S U M Í V E I S N A C I O N A I S
Dissei'tação s ub me ti da à U n i v e r s i d a d e Fed er al de Santa C at ar i n a p ar a a ob te n ç ã o do Grau de M e s t r e em E n g e n h a r i a
A M É R I C O SCOTTI
S O L D A B I L I D A D E DE AÇ O AO Nb A A R C O S U B M E R S O ^ E M A L T A S V E L O C I D A D E S COM C O N S U M Í V E I S N A C I O N A I S A M É R I C O SCOTTI ii E g t a d i s s ^ t a ç ã o foi j u l g a d a p ar a a o b t e n ç ã o do título de M e s t t e em E n g e n h a r i a - E s p e c i a l i d a d e M e c â n i c a e aprovada^ em suá forma final pe lo C urso de P o s ~ G r a d u a ç ã o .
B A N C A E X A M I N A D Ò H 4
Profo A l m i f Mõfittiíro^Quites, M.Sc. - P r e s i d e n t e
P r o f o A u g u ^ o J o s ê de Á* Bu sc hi ne ll i , Dr.Ing.
—
A m e u pai ...
com q u e m a p r en d i o que de mais i m p o r t a n t e eu sei.
A G R A D E C I M E N T O S
Ao pro£. A l m i r M o n t e i r o Quites, como or ie ntador, p e l a d ed i c a ç ã o e e n s i n a m e n t o s trans fe ri do s ;
Aos demais m e m b r o s da banca, p e l a ate nç ão dedicada;
Ao Depto. de E n g . M e c â n i c a da UF SC e ã C o o r d e n a d o r i a de P os -G ra - d u a çã o em Eng. Mecân ic a, nas p e s s o a s dos profs. A r n o B o l l m a n n e A r n o Blass, pe la o p o r t u n i d a d e da r e a l i z a ç ã o deste trabalho;
Aos profs. Ja ir Carl os Dutra, A u g u s t o Buschi ne ll i, B e r en d Snoei- jer e W o l f g a n g May, pela c o l a b o r a ç ã o dada na sol uç ão de dúvidas; Ao prof. M i c h a e l Hayes, da UFMG, p e l o s e n s i n a m e n t o s e o p o r t u n i d a de de e n r i q u e c i m e n t o do co nt e ú d o deste trabalho;
Aos f u n c i o n á r i o s e amigos do LACIMAT, LABMETRO, L a b . Maq. Oper, e Lab. de F ot og rafia, pe l a ajuda, qua nd o da u t i l i z a ç ã o destes la bo ra tó ri os ;
Aos amigos J â n io Scheffer, M a r i o v a l d o Silva, Biase Fara co Neto , A l d o Di B e r n a r d i , Renê O s or io e Sérgio A. Dias, i n t e g r a n t e s do LABSOLDA, p e l a ajuda e sugestões;
Aos m e s t r a n d o s A l i s s o n M a c h a d o e A l e x a n d r e Dias, p e l o c o le gu is - m o ;
Ä C o m p a n h i a S i d e r ú r g i c a Na ci o n a l e a B ra s o x Ind, Com. L t d a , , pe lo suporte a este trabalho;
A CBMM, p e l o aces so ã b i b l i o g r a f i a espe ci al iz ad a; A CNEN, pe lo ap oio financeiro;
Aos Eng. Carl os A l b e r t o N o l a s c o ( C S N ) , Sêrg io A z a m b u j a (CSN) e R o n a l d o P ar a n h o s (Brasox), p e l a s suges tõ es e empenho;
A sra. Ve ra L úcia Sodrê Teixeira, p e l o se rv iç o de d a t i l o g r a f i a ; Aos demais p r o f e s s o r e s e c o l e g a s , que, d i r e t a ou i n d i r e t a m e n t e ,
E, p r i n c i p a l m e n t e , à m i n h a esposa, M a r i a Cristina, p e l a paciênci^ a, c o m p r e e n s ã o e estímulo.
S U M A R I O .
I ntr od uç ão Geral ... ... 1 CAP l T U L O I - C O N S U M Í V E I S PARA S OLDA POR A R C O SU B M E R S O -
ES-P E C I F I C A Ç A O ... 4 1.1 - Introdução ... 4 1.2 - A r a m e s E l e t r o d o s ... ... ... 5 1.2.1 - C o m p o s i ç ã o dos ara me s el etrodos. 5 1.2.2 - C l a s s i f i c a ç ã o e s eleção ... 6 1.3 - Fluxos ... 7 1.3.1 ~ Funções e p r o p r i e d a d e s dos f l u xos ... .. . . . 7 1.3.2 - C l a s s i f i c a ç ã o e sel e çã o ... 19 C AP Í T U L O II - E S T U D O DA ZONA A F E T A D A PELO C A L O R ... . . 2 8 2.1 - In tr o d u ç ã o ... 28 2.2 - S o l u b i l i d a d e de C ar be to s e C a r b o n i t r e t o s de Nb ... 30 2.3 - Efe it o do Teor de Nb ... 39 2.4 - I nf l u ê n c i a de O ut r o s E l e m e n t o s de Liga . 44 2.5 - C o n s i d e r a ç õ e s ... ... . 46 C A P Í T U L O III “ M E T A L DE S O L D A DE A Ç O S M I C R O L I G A D O S A O NIÕBIO, S O L D A D O S POR A R C O S U B M E R S O ... ... . 47 3.1 ~ I n t ro du ç ão ... ... 47 3.2 - Zona Fu nd i d a de Soldas por A r c o S ub m e r s o 47 3.3 - S o l d a b i l i d a d e de Aços M i c r o l i g a d o s ao Nb
dos ao Nb ^ , 50 3.4.1 - M i c r o c o n s t i t u i n t e s p r i n c i p a i s ,, 52 3.4.2 - M i c r o f a s e s ... . 55 3.5 - I n f l u ê n c i a dos E l e m e n t o s Q u í m i c o s sobre a M i c r o e s t r u t u r a , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , 57 3.5.1 - In fl u ê n c i a do n i Sb io 57 3.5.2 " I n f lu ên ci a de outros e l e m e n t o s . 59 3.6 - T e n a c i d a d e de Cor do e s de Solda de Aços M i c r o l i g a d o s ao Nb S ol da do s po r A r c o Sub m er so ... . 62
3.6.1 - Aç ão do n i o b i o sobre a t e n a c i d a de ... ... ... 63
3.6.2 - Aç ão de outros el em e n t o s sobre a t ena ci da de ... ... 65
3.7 - I n f lu ên c ia do T r a t a m e n t o de A l í v i o de Ten sã o sobre as P r o p r i e d a d e s de Soidas de Aços M i c r o l i g a d o s ao Nb por Ar co S u b m e r s o ... ... 71
3.8 - I nf l u ê n c i a dos Fluxos sobre a Te na c i d a d e de Soidas de Aç os M i c r o l i g a d o s ao Nb por A r c o Su bm e r s o . ... 74 3.9 - C o n s i d e r a ç õ e s Gerais ... ... 78 C A P l T U L O IV - PR OCESSOS, INSIIMOS E P R O C E D I M E N T O S ... .. 82 4.1 - I n t ro du çã o ... .. 82 4.2 - E q u i p a m e n t o de S o l d a g e m ... .. 82 4.3 - Tipo de Co rr e nt e ...'... .. 85 4.4 - M a t e r i a l de Base ... .. 85
4.5 - Tipo de J u n t a t t . 85 4.6 - M a c r o e s t r u t u r a ç ã o do Cordão de Solda 88 4*7 - T r a t a m e n t o s T ér m i c o s ... . 88 4.8 - D e t e r m i n a ç ã o dos P a r â m e t r o s de Soldagem. 88 4.9 - C o n s u m í v e i s t . 90 4.10 - Corpos de P r ov a , 92 4.11 - A m o s t r a g e m 93 4.12 - Test es de Q u a l i f i c a ç ã o , , t ^ , 94 4.12.1 “ Teste de tração 94 4.12.2 - Teste de d o b r a m e n t o 94 4.12.3 - Teste de impacto C h a r p y - V 96 4.13 - A n a l i s e M e t a l o g r á f i c a 98 4.14 - F r a c t o g r a f i a ... . 99 4.15 - Perf il de D u r e z a ... 99 4.16 - A n a l i s e Q u í m i c a 100 4.17 - Me di d a s D u r a n t e a S o l d a g e m 100 4.17.1 - Co nt ro le de co r re nt e 100 4.17.2 - Co ns u m o do e le t r o d o ... 101 4.17.3 - Con su mo de fluxo 102 4.17.4 - M e d i ç ã o do ciclo té rm ic o 102 C A P l T U L O V - E S T U D O DA ZONA F U N D I D A DO A Ç O N I O C O R - 1 SO LD A D O POR A R C O S U B M E R S O ... ... . 104 5.1 - I nt r o d u ç ã o ... ... . 104 5.2 - Q u a l i f i c a ç ã o dos Cordões de Solda 105
5.2.1 - série p r i n c i p a l de corpos de p r o va .. , . ... ... . . . 105 5.2.2 - série a l t e r n a t i v a de corpos de
5.4 - C o m p o s i ç ã o Q u í m i c a ... 117
5.5 - A n a l i s e M e t a l o g r ã f ica ... . 119
é 5.6 - F r a c t o g r a f i a ... ... . 124
5.7 - L e v a n t a m e n t o do Ciclo T é r mi c o dos C ordões de S olda ... ... 128 5.8 - O b s e r v a ç õ e s ... 130 C A P I T U L O VI - E S T U D O DA ZONA A F E T A D A PE LO C A L O R DO A Ç O NIO-COR-1 S OL D A D O POR A R C O S U B M E R S O ... ... 136 6.1 - I n t ro du ç ão ... ... . 136 6.2 - A n a l i s e M e t a l o g r ã f ica ... . 136 6.2.1 - C o n s t i t u i ç ã o m o r f o l o g i c a ... 136 6.2.2 - Ta ma nh o de grão ... 137
6.3 - Dureza da Região de C r e s c i m e n t o de Grãos da ZAC ... 139
6.4 - Obser v a ç õ e s ... 139
CAPITULO VII - E STUDO DO C O M P O R T A M E N T O DOS FLUXOS NA SOL D A G E M DO NIOCOR-l POR A R C O S UBMERSO ... 141
7.1 - Introdução ... 141
7.2 - Consumo dos Consu m í v e i s ... ... 141
7.2.1 - Con su mo do e l e t r o d o ... 142 7.2.2 - C on s u m o do fluxo ... 142 7.2.3 - O b s e r v a ç õ e s sobre o c o ns u m o dos c o n s u m í v e i s ... 142 7.3 - A t i v i d a d e dos Fluxos ... 145 7.4 - B a s i c i d a d e dos Fluxos ... 146
8.2 - C on c l u s õ e s ... .156 8.3 - S ug es tõ es p a r a Futuros Tr a b a l h o s ... .158 R E L A Ç Ã O B J B L I O G R Â F I C A . . . ... .160
P e s q u i s o u - s e um c on ju nt o de p r o c e d i m e n t o s p a r a solda gem de aço m i c r o l i g a d o ao n i ob io pelo p r o c e s s o arco submerso, com c o n s u m í v e i s n a ci on ai s, com o ob je t i v o de conseguir, s i m u l t a n e a m e n te, so ld a g e n s mais ec o n ô m i c a s e m e l h o r e s p r o p r i e d a d e s m e c â ni ca s. Por jiieio de uma serie de e x p e r i ê n c i a s com sete c o m b i n a ç õ e s fluxo/ arame, a v a l i a r a m - s e as p r o p r i e d a d e s das soldas p o r m e i o de testes m e c â n i c o s (tração, d o b r a m e n t o e impacto), em três c on di çõ es dife rentes de soldagem. A analise dos r e su lt ad os b a s e o u - s e nas c o m p o s ^ ções q u í m i c a e m i c r o e s t r u t u r a l das soldas. V e r i f i c o u - s e a i n f l u ê n cia dos c o n s u m í v e i s sobre a m i c r o e s t r u t u r a e a c o m p o s i ç ã o q u í m ic a r esultante, r e l a c i o n a n d o as p r o p r i e d a d e s obtidas com as c o m b i n a ções f l u x o / a r a m e uti l iz ad as .
D e m o n s t r a r a m - s e p o s s i b i l i d a d e s de d et er minar, com po uc o s testes, p a r â m e t r o s que s a t i s f a ç a m a e x i g ê n c i a de s o l d a g e m e conômica. D e t e r m i n o u - s e a i n f l u ê n c i a dos p a r â m e t r o s de s o l d a g e m so bre o con s um o dos arames e sobre a ba si ci da de , a a t i v i d a d e e o con sumo dos fluxos. Fi na lmente, face ãs d i f i c u l d a d e s n o r m a l m e n t e en c on tr ad a s na se le çã o de c o n s u m í v e i s p a r a arco submerso, d e m o n s t r o u -se ser p o s s í v e l e s t a b e l e c e r uma s i s t e m á t i c a p a r a f a c i l i t a r esta t a r e f a .
De todas as an alises e ob se r va çõ es , c o n c l u i u - s e que, para algumas das c o m b i n a ç õ e s f lu x o / a r a m e e studadas, o o b j e t i v o pro p os to foi alcançado.
A B S T R A C T
A set of p r o c e d u r e s was e s t a b l i s h e d for w e l d i n g of Nb m i c r o - a l l o y e d steel by the s u b m e r g e d arc p ro cess, u si ng national consuma bl es , in order to s i m u l t a n e o u s l y ach i ev e a mo re e c o n o m i c w e l d i n g and b e t t e r m e c h a n i c a l pr op e r t i e s . By a series of
e x p e r i m e n t s in vo l u i n g s ev em f l ux -w ir e combi na ti on s , and three
d i f f e r e n t w e l d i n g conditions, the p r o p e r t i e s of the w e l d m e n t s were e v a l v a t e d by m e an s of m e c h a n i c a l tests (tension, b e n d i n g and
i m p a c t ) . A n a l y s i s of results was b a s e d on ch em ic a l c o m p o s i t i o n and m i c r o s t r u s t u r e of the wel dm en ts . The i nf lu en ce of the c o n s u ma bl es on m i c r o s t r u c t u r e and c he m ic al c o m p o s i t i o n was v e r i f i e d by
re la ti ng the p r o p e r t i e s w i t h the several f lu x - w i r e c om binations. The p o s s i b i l i t y of d e t e r m i n i n g the p a r a m e t e r s
s a t i s f y i n g the r e q u i r e m e n t s of e c o n o m i c w e l d i n g w i t h a few tests was veri fi ed . Itie i n fl ue nc e of w e l d i n g p a r a m e t e r s on wire
consump ti on , basi c it y, a c t i v i t y and flux c o n s u m p t i o n was also determined. Finally, g i ve n the d i f f i c u l t i e s u s u a l l y e n c o u n t e r e d w h e n s e l e c t i n g s u b m e r g e d arc consum ab le s, the p o s s i b i l i t y was shown of e s t a b l i s h i n g a s y s t e m a t i c a p p r o a c h t owards that purpose.
F ro m all the a na l ys es and o b s e r v a t i o n s c o n c l u s i o n was o b t a i n e d that for some of the fl ux - w i r e c o m b i n a t i o n s
do Nb como fo rm a d o r de ca rbetos e r e t a r d a d o r da r e c r i s t a l i z a ç ã o da austenita, no entanto, devid o as d i f i c u l d a d e s de sua e xt r a ç ã o de uma forma econômica, não era usado na f a br ic aç ão de aços. Mais tar de, com a d e s c o b e r t a e p r o c e s s a m e n t o da r es e r v a do p i r oc lo r o, loca lizada em Araxã, MG, o Nb p a s s o u a ser m u i t o ut ilizado, e s p e c i a l m ente na s u b s t i t u i ç ã o de outros e l em en to s re f i n a d o r e s de grão e en
d u r e c e d o r e s por p r e c i p i t a ç ã o (Ti, V e Al), em aços C-Mn, p r o d u z i n do os m es m o s efe it os com m u it o m e n or q u a n t i d a d e adicionada.
Em aços C-Mn m i c r o l i ga do s, com c erca de 0,03% de N b , c o n s e g u e - s e val or es el ev ad os de r e s i s t ê n c i a m e c â n i c a a liados ã boa tenacidade. Porém, o p r o c e s s o de f a b r i c a ç ã o * d o s me sm o s envolve la m i n a ç ã o ã qu e n t e controlada, e xi gi n d o e q u i p a m e n t o s de gra nd e p o t ê n cia. A l é m disto, sabe-se que lamin aç ão c o n t r o l a d a gera q u ed a de p r o d u t i v i d a d e em re la çã o ã lamina çã o normal.
Com a u t i l i z a ç ã o de teores de Nb mais el ev ad os que o normal, tem~se d e m o n s t r a d o ser p o s s í v e l obter e le va d o s nív ei s de t e n a c i d a d e no produto, m e s m o q u an do p r o c e s s a d o segundo um c r itério não tão seve r o como o de lamin aç ão controlada. Isto p o s s i b i l i t a ob ter p r o d u t o s de q u a l i d a d e com o uso de e q u i p a m e n t o de m e n o r p o t ê n cia e com m a i o r p r o d u t i v i d a d e .
Na figura 1 m o s t r a - s e a i n f l u ê n c i a do teor de Nb e da t e m p e r a t u r a final de lamina çã o sobre as p r o p r i e d a d e s do aço. N o t a- se que p a r a obter p r o p r i e d a d e s s e m e l ha n te s u s a nd o m a i o r tempe ratura final de l am i n a ç ã o (laminadores m e n os r o b u s t o s ) , ne ce s s i t a - se de m a i o r teor de Nb. P r i n c i p a l m e n t e na p r o d u ç ã o de chapas de grandes e sp es suras, onde é d ifícil a p li c a r b a i x a t e m p e r a t u r a final
p o s s i b i l i t a a pro"dução de uma e s t r u t u r a com e le vadas característj^ cas de tenacidade. No entanto, cu idados e s pe ci ai s q u an to a solda- b il i d a d e p r e c i s a m ser tomados, jâ que estes aços estrut ur ai s, tam bem c ha m a d o s de b a ix a liga e alta r e s i s t ê n c i a (BLAR- do inglês "high s t r e n g t h low a l l o y " ) , têm á s o l d a g e m sempre p r e s e n t e em sua utilização.
F A T T ( ° C )
TEO R DE NIOBIO (% )
F I GU RA 1 - Ef ei t o do teor de Nb e te mp e r a t u r a final de laminação fie)
sobre p r o p r i e d a d e s do aço^
Do est ud o a t u a l i z a d o da s o l d a b i l i d a d e destes aços, p r i n c i p a l m e n t e em s o l d a g e m por aço submerso, ê r e s s a l t a d a a neces
sidade de a p r o f u n d a r a p e s q u i s a sobre o c o m p o r t a m e n t o dos c o n s u m ^ veis em d iv er sa s co n d i ç õ e s de operação. No Brasil, onde os c o n s u m í ve is p a r a arco s ub me rs o a p r e s e n t a m p o u ca s d i f e r e n ç a s entre si, ainda pe p r e c á r i o o nível de c o n h e c i m e n t o que se tem dos mesmos. Este fato traz p r e j u í z o s ao d e s e n v o l v i m e n t o e c o m e r c i a l i z a ç ã o dos
lise c o m p l e m en ta r, r e l a t i v a ao efei to dos fluxos sobre a solda, de s eja-se e n c o n t r a r c a r a c t e r í s t i c a s que p o d e r ã o serv ir de r e f e r ê n c i a para sel eç ão de fluxos, na s o l d a g e m destes aços. D este mcJo, estar -se-á c o n t r i b u i n d o p a r a que se d im i n u a as dúvidas a r e s p e i t o da s o l d a b i l i d a d e dos aços m i c r o l i g a d o s ao N b , us an d o - s e m a u e r i a i s e t e c n o l o g i a nacionais.
C O N S U M Í V E I S PA RA S O LD A P O R A R C O S U B M E R S O - E S P E C I F I C A Ç A O
1.1 - Intr od u çã o
No p r o c e s s o de solda por arco s ub m e r s o ê quase tota]^
m ente i m p os sí ve l e s c o l h e r os c o m s u m í v e i s p e l as e s p e c i f i c a ç õ e s téc n icas dos produt os , com g a r a n t i a de obter soidas q u a l i f i c a d a s a ba ixo custo, devido p r i n c i p a l m e n t e a d i f i c u l d a d e de c o n t r o l a r o com p o r t a m e n t o dos fluxos em v a ri as situações. No Brasil, onde se tem uma p e q u e n a linha de p r o d u t o s e p o u c a inf o rm aç õe s sobre os c onsumi veis, m e s m o por p a rt e dos fa bricantes, a d i f i c u l d a d e to rna-se m a ^ o r .
Na realidade, o ú n ic o mo do de e s p e c i f i c a r c o n s u m í v e is e p a r â m e t r o s de p r o c e s s o p a r a ob te n ç ã o de um a solda o t i m i z a d a , em arco submerso, ê a s i mu l aç ão das condi çõ es p r á t i c a s ^ . P o r e m isto d e m a n d a tempo e dinheiro, jâ que se p od e o bter v a r i a s com bi na ções f l u x o / a r a m e / p a r â m e t r o s de soldagem. Neste t r a b a l h o ,p r o c u r a - s e m o s t r a r a n e c e s s i d a d e de a p r o v e i t a r os c o n h e c i m e n t o s pr évios, tan
to em re la çã o aos insumos, como à ação das v a r i á v e i s do p r o c e s s o sobre eles, p o r c o n s i d e r a r ser a ú n i c a forma de d i m i n u i r o n ú me ro de c o m b i n a ç õ e s pos sí ve is .
Com o intuito, então, de c on he c e r m e l h o r os c o n s u m í veis pa ra arco submerso, e com isto ter a lgumas indic aç õe s do pos sível c o m p o r t a m e n t o , fêz-se n este c ap í t u l o uma rev is ão das p r i n c ^ pais c a r a c t e r í s t i c a s dos arames e le t r o d o s e fluxos c o m e r c i a l m e n t e
1.2 - A r a m e s El et r o d o s
No p r o c e s s o p or arco submerso, a p r i n c i p a l fonte de m a t e r i a l de e n c h i m e n t o é o arame eletrodo, Este arame e c o n s t i t u í do b a s i c a m e n t e de aço C-Mn-Si, e re ve s t i d o de cobre, p a r a dar pro teção co nt r a o ataque a t m o s f é r i c o e p r o p o r c i o n a r m e l h o r e s c o n d ^ ções de con t at o elétrico. A l é m da função de enc hi m en to , o arame e letrodo pode ainda fo rn e c e r ã solda el em e n t o s de liga, que p o d e m a gir tanto como a g e n te s de m e l h o r i a operaci o na l, como a p e r f e i ç o a d o - res de m i c r o e s t r u t u r a .
1.2.1 - C o m p o s i ç ã o dos arames eletr o do s
Como foi dito, os arames el et r o d o s são co n s t i t u í d o s b a s i c a m e n t e dos me sm o s c o n s t i t u i n t e s dos aços, e xc e ç ã o feita p a r a casos não m u i t o comuns p ar a o p r o c e s s o arco submerso. A v a r i a ç ã o dos teores de C, M n e Si é função da c o m p o s i ç ã o d e s e j a d a da solda, além de alguns f atores o p er ac io na is . 0 Si, p. e x . , q u a nd o em alto
r
21
teor, a u m e n t a a f l u i d i b i l i d a d e e m o l h a b i l i d a d e do fundido- en t re ta nt o esta q u a l i d a d e é c o n t r a b a l a n ç a d a p el os efe i to s d e t e r i o r a n tes p r o v o c a d o s p o r uma alta c o n c e n t r a ç ã o de Si na c o m p o s i ç ã o do cordão de solda, tanto p el o e n d u r e c i m e n t o por so lu ç ã o solida, como p e l a r e d uç ão da r a zão Mn/Si.
0 n í v e l de carbono, g e r a l m e n t e p eq ueno, ê limitado
A i n t ro du ç ão de el em e n t o s de liga no cord ão de solda a través do a rame eletrodo, foi v e r i f i c a d o ser m u i t o m a i s simples e de m a i o r r e n d i m e n t o que at ra vé s de outros meios, como o fluxo. Por isto, m e s m o com p r e j u í z o na fa c i l i d a d e de fabricação, os .arames p a s s a r a m a r e c e b e r el em e n t o s de liga era sua composição. Elementos,
tais como' Cr, Ni, Mo e B, são u t i l i z a d o s p a r a m e l h o r a r as p r o p r i e d ades m e c â n i c a s do d ep o s i t o e c o n t r o l a r a t e m p e r ab il id ad e. Outros, como Ti, V e Al, são u s ad os p a r a ref in ar a m i c r o e s t r u t u r a e remo ver N, a p e r f e i ç o a n d o a te na c i d a d e do deposito. 0 Ti, dsvi do sua a f in id ad e p e l o oxigênio, p od e t a m b é m ser u sado na p r o t e ç ã o de ele m en t o s como o boro.
Os fortes fo rm a d o r e s de sulfetos, tais como as ter ras raras. Ca e o Ti são alg um as vezes u s a d o s p a r a r e d u z i r a p r o b a b i l i d a d e de p r o d u ç ã o de c a r b o s u l f e t o s , como c a r b o s u l f e t o s de N b ^ ^ ® \ 0 teor de S e P no e le t r o d o deve ser o m í n i m o possível.
1.2.2 - C l a s s i f i c a ç ã o e seleção
Como as p r o p r i e d a d e s m e c â n i c a s dos arames eletrodos, tais como r e s i s t ê n c i a m e c â n i c a e alonga m en to , a p a r e n t e m e n t e não tem influência sobre o c o rd ão de solda (sua i n f l u ê n c i a e s t a r i a r e£ trita ao c o n t r o l e op er ac io na l, como d i f i c u l d a d e s de b o b i n a r ou en d i r e i t a r ) , a c a r a c t e r í s t i c a m a i s i m po r ta nt e a ser o b s e r v a d a é a
( 2 O
sua c o m p o s i ç ã o química. As n o r m a s AWS-5-17-76- ^ , p a r a e le t r o d o s
r 3
1
de aço carbono, e A W S - 5 - 2 3 - 7 6 ^ \ p a r a e l e t r o d o s de aço b a i x a 1^ ga, são as m ai s u s ad as a t u a l m e n t e e c l a s s i f i c a m o s ara m es el et r o d o s
1.3 - Fluxos
São os fluxos que t o rn am o p r o c e s s o de solda po r ar co s ub m e r s o tão versátil, p o r e m o d om í n i o sobre o seu c o m p o r t a m e n to ê ainda algo d e s e j á v e l e complexo. M u i t o se tem feito no s e n t ^ do de fa ci l i t a r ao u s u á r i o a tarefa de s e l ec i on a- lo s, mas i n f e l i £ m e nt e os r e s u l t a d o s não o b t i v e r a m êxito total. En tr et an to , estudos p r o p o r c i o n a r a m alguns c o n h e c i m e n t o s que, sem dúvida, f a c i l i t a m a c o m p r e e n s ã o deste comp or ta me nt o.
A síntese das c a r a c t e r í s t i c a s dos fluxos aqui feita, tem como o bj e t i v o f a c i l i t a r o atual e futuros trabalhos.
1.3.1 - Funções e p r o p r i e d a d e s dos fluxos
A ação do fluxo na s o l d a g e m p or arco su bm e r s o e S£ bre a formação' da escoria, isto ê, na combinação, d i s s o l u ç ã o e/ou r ed u ç ã o de oxidos que se f o r m a r e m no m a t e r i a l fundido. Esta e s c o r ^ a d e ve ra s o b r e n a d a r o m et al fundido, d e v en do ter p a r a isto den si da de i nf e r i o r ao mesmo, afim de p o s s i b i l i t a r a fo rm aç ão de um cordão limpo de impurezas. P o r e m outras funções são t a mb ém r e s e r v a d a s aos fluxos, sendo as mais i m p or ta nt e s o c on t ro le da c o m p o s i ç ã o q u í m i c a do m e t a l de solda, p r o t e ç ã o da p o ç a fund id a cont ra o me io a mb ie nt e e ação sobre o c o m p o r t a m e n t o do arco.
s e r i a m v i s c o si da de , m o l h a b i l i d a d e , t e m p e r a t u r a de fusão, ca lor esp ec íf ic o, c o n d u t i b i l i d a d e elétrica, c o m p o s i ç ã o q u í m i c a apos fabricado, m é t o d o de fabricação, t amanho de p a r t í c u l a s e b a s i c i d a de .
I nf elizmente, m u i t a s destas p r o p r i e d a d e s são interde p e n de nt es , de m o d o que não se co nsegue o ti mi za r uma a uma. Co m i^ to, u m c o m p r o m i s s o entre elas tem de ser obtido, de m o d o que cada p r o p r i e d a d e seja s a t i s f e i t a sem o p r e j u í z o de u m todo. D ev i d o a e^ ta i n t e r d e p e n d ê n c i a , um c o m e n t á r i o sobre estas p r o p r i e d a d e s tor na-se mais fácil de ser feito r e l a c i o n a n d o três e feitos que ag em sobre elas, ou seja, efei to térmico, efeito da coi^iposição, e efeito do m é t o d o de fabricação.
a ) Ef ei t o T é r m i c o sobre as P r o p r i e d a d e s dos Fluxos
N um p r o c e s s o de soldagem, e dif íc il de se d e t e r m i n a r ou m e s m o e s t i m a r os ciclos térmicos. V a r i a ç õ e s de pa ra m e t r o s , tais como tensão, corrente, v e l o c i d a d e de s o l d a g e m e a l tu ra de tomada
í ^ ^ 1
de corrente, p o d e m m o d i f i c a r t o ta lm en te a g e o m e t r i a da solda^ ^ e com isto a d i s t r i b u i ç ã o de calor. No p r o c e s s o arco submerso, que n o r m a l m e n t e o p e ra com altas energias, o caso to rn a- se ai nda mais
f 2 3 1
complexo, como m o s t r a H i c k e y et al^ .
Os fluxos terão então c o m p o r t a m e n t o s d i f e r e n t e s p ar a cada ciclo tér mi co de soldagem, ou seja, um fluxo cujo c o m p o r t a m e n to é 0 ideal p a r a uma certa condição, p o d e r á não mais o ser p a r a
outra condição.
N u m ciclo térmico p o d e- se d e f in ir ma is f a c i l m e n t e a v e l o c i d a d e de a q u e c im en t o, t e m p e r a t u r a máxima, tempo de p e r m a n e n c ^ a a cima da t e m p e r a t u r a de fusão e v e l o c i d a d e de r e s f r i am en to , Como
ja, q u a n t o m a i o r a t e m p e r a t u r a m e n o r a v i s c o s i d a d e (maior fluidez). Os fluxos n o r m a l m e n t e p r o d u z e m e sc o: ia s com v i s c o s i d a d e na o r de m de 2 a 7 p o i s e s a 1 4 0 0 ‘?C con tr a 200 p o i s e s entre 1100^ e 1200'?C^^®^. A e s co r i a f o r ma da p e lo fluxo não d e ve rá ter u m a v i s c o s i d a d e m u i t o baixa, pois al e m de p o de r e s c o r r e r p a r a fora do cordão, d e s p r o t e gendo-o, f a c i l i t a r á ai nda a t r a n s f e r ê n c i a de gases da a t m o s f e r a pa ra a solda, p oi s átomos e m o l é c u l a s se d i f u n d e m tão mais l e n t a m e n te q u a n t o m a i o r for a v i s c o s id ad e. No entanto, um a v i s c o s i d a d e mui^ to e l e v a d a t a mb é m p o d e r i a p r e j u d i c a r o escape de gases fo rmados na
~
r ^ ^
1
reação f l u x o / m a t e r i a l fundido. S ch w e m m e r et al^ ^ v e r i f i c a r a m que a v i s c o s i d a d e t a m bé m af eta a m o r f o l o g i a do cordão, já que u m fluxo com alta v i s c o s i d a d e tende a co nf i r m a r a p o ç a de m e t a l fundido, c o n s e q u e n t e m e n t e c r e s c e n d o a c o n c e n t r a ç ã o do calor a p o r t a d o em uma área, r e s u l t a n d o a s s i m em m a i o r pe ne tr aç ão .
M o l h a b i l i d a d e é o utra c a r a c t e r í s t i c a d e p e n d e n t e da t emperatura. 0 a b a i x a m e n t o da tensão s uperficial, conseguido, em
geral, com a u m e n t o da temperatura, m e l h o r a a m o l h a b i l i d a d e . Como se vê, exi st e u m a i n t e r d e p e n d ê n c i a entre v i s c o s i d a d e e m o l h a b i l i d a de, pois ao se usar u m p r o c e s s o que f or n e ç a e l e v a d a temperatura, p o d e r á h a ve r b e n e f í c i o p ar a a m o l h a b i l i d a d e , mas p r e j u i z o s p a ra a v is co si da de . Como se v e r á adiante, outros fatores p o d e m c on t r o l a r estas duas c ar a c t e r í s t i c a s .
A c o n d u t i b i l i d a d e té r m i c a e o c alor e s p e c í f i c o dos fluxos p o d e m agir sobre o ciclo térmico, a l t e r a n d o - o p a r a m a t e r i a is com estas c a r a c t e r í s t i c a s diferentes. Os fluxos não são con du t o res e l é t r i c o s ã t e m p e r a t u r a ambiente, mas com a e l e v a ç ã o da
tempe-rat ur a cai sua r e s i s t ê n c i a elêtrj.ca e com isto t o r na m- se c o n d u t o res. Na fig ur a 2 p o d e - s e v e r i f i c a r a v a r i a ç ã o da r e s i s t ê n c i a ele trica e v i s c o s i d a d e com a temperatura. Logo, p a r a m e s m a s c on di çõ es o pe ra ci on ai s, de v e- se e s p e r a r m u d a n ç a s no ciclo t érmico q u a n d o se m u d a o fluxo.
T E K P E H A T U R fl ( ° C I
F IG U R A 2 - V i s c o s i d a d e e r e s i s t i v i d a d e de um fluxo de si li c at o de f 2 3')
câlcio típico em função da t e m p e r a t u r a ^ \
P r e s u m e - s e que nas solda ge ns a arco s ub m e r s o cujos p a r â m e t r o s e l e v e m o con su mo de fluxos (alta e n e r g i a a p o r t a d a ) , c o n v e n h a usar fluxos de alto p o nt o de fusão (para m a n t e r a v i s c o s ^ dade adequada) desde que se m a n t e n h a as outras c a r a c t e r í s t i c a s com patíveis.
b ) E f ei to da C o m p o s i ç ã o sobre as P r o p r i e d a d e s do Fluxo
V a r i a n d o a c o m p o s i ç ã o q u í m i c a do fluxo p o d e - s e con trolar quase todas as c a r a c t e r í s t i c a s dos mesmos. C o n s i d e r a - s e a- qui como c o m p o s i ç ã o n ão so a c o n s t i t u i ç ã o q u í m i c a como t a m b e m a forma em que se a p r e s e n t a m estes elementos. Corno se p o d e r ã ve r ma
í- 2 5 3 , 2 3 . 2 6 , 3 0 is ã frente, ou com ma i s d et a l h e s em outros t ra b a l h o s ^
3 4 , 5 3 J
A tensão su perficial, po r exemplo, ê i n f l u e n c i a d a pe la temper at ur a, mas t am b é m p e l a c o m p o s i ç ã o da es co r i a e da p o ç a de fusão. A tens ão su p e r f i c i a l típi ca da e s c o ri a do sis te ma si li ca - o xido de Mn e s í l i c a - o x i d o de Ca, a 1600°C, é na o r d e m de 400 di- nas/cm, c o m p a r a d o com m ai s de 1500 p a r a o ferro em a t m o s f e r a de
r 26 ^
He^ . Têm-s e v e r i f i c a d o que e s c o r i a com alto teor de T Í O2 e
C a p2, p r o v e n i e n t e s do fluxo, tem eoctraordinariamente b a i x a tensão s up e r f i c i a l ^ ^ ou seja, alta mo l h a b i l i d a d e .
Out ro s e le m e n t o s ou c o mp os to s p o d e m ser a d i c i o n a d o s p a r a c o n t r o l a r v i s c o si da de , p o n t o de fusão, c o n d u t i b i l i d a d e t é r m i ca e elétrica, etc.. Para c om p o s t o s como F e2 0 3, CaO, MnO, CaF^ e
A I2O2 m o s t r o u - s e d ec r e s c e r a v i s c o s i d a d e de flu:!C0S bãsicos, en
q u a nt o que p a r a S Í O2 m o s t r o u - s e que a v i s c o s i d a d e cresce, tanto pa
-• f 261
ra fluxos bá si c o s como acidos. 0 C a p2 é c o n s i d e r a d o ^ ^ com-". dcs
mais e f e t i v o s na r e d u ç ã o da v i s c o si da de , a s s i m como 0 T Í O2 q ua n d o
s u b s t i t u i n d o A I2O2 e S Í O2 na composição. A c o m p o s i ç ã o do fluxo de
ve ser tal que 0 d i a g r a m a de fases a p r e s e n t e uma g r a n d e area de fa
se líqu id a aba ix o de 1480*?, pois o fluxo deve p e r m a n e c e r fundido a té que todo m e t al solidifique. Dos oxidos que a b a i x a m o p o n t o de fusão, o BaO é o que tem m a i o r e f e i t o J a o CaO a u m e n t a a t e m p e r a t u r a de f u s ã o ^ ‘* ^ \
A e s t a b i l i d a d e do arco é outra c a r a c t e r í s t i c a m ui to importante, sendo funç ão da c o m p o s i ç ã o q u í m i c a do fluxo, isto é, p ar a uma dada ten sã o e c or re nt e vai de pe n d e r do p o t e n c i a l de i o n i zação do m a t e r i a l no qual o p l a s m a é p r o d u zi do . No arco s ub merso considera-se que o arco opera em uma a t m o s f e r a c o m p o s t a b a s i c a m e n t e de v a p o r de ferro a d u l t e r a d o por outros el em e n t o s do e l e t r o d o e al guns do fluxo A c on d u ç ã o p u r a atra vé s de e s c o r i a f u n d i d a so
ê v e r i f i c a d a em soldas com m u i t o b a ix a vel oc id ad e, u s an d o fluxos (26) e sp e c i a i s r 3 81 ^ P a t c h e t t ^ , em um t ra b al ho sobre a i n f l u ê n c i a da c o m p o s i ç ã o da es co ri a sobre a e s t a b i l i d a d e do arco e t r a n s f e r ê n c i a de calor, cita que o s il i c a t o de sôdio tem efeit o b e n é f i c o sobre a e s t a b i l i d a d e do arco. T a m b é m v e r i f i c o u que q u an to m a i o r a estabili^ dade do arco, m a i o r a p en e t r a ç ã o . S c h w e m m e r et m o s t r a m tam b e m que a com.posição do fluxo a l te ra a e s t a b i l i d a d e do arco, os al^ calis e óxidos a l c a l i n o - t e r r o s o s p r o d u z e m v a p o r e s f ac i l m e n t e i o n i záveis, e n q u a n t o S Í O2, A I2O2 e não f a v o r e c e m ã e s t a b i l i z a
ção. Qu an t o ã M n O , FeO, NiO, CaO e T Í O2, a cr e d i t a - s e ter p e q u e n o e
feito sobre a e s t a b i l i d a d e do arco, pois seus p o t e n c i a i s de ioniza
*
r
2
6
1
ção são p r o x i m o s ao do ferro. No entanto, J a c R s o n ^ ^ c o n s i d e r a
que T Í O2 m e l h o r a a esta bi li da d e. Ta mb é m acha que 6:xidos de sodip e
potáss io , a d i c i o n a d o s em fluxos agregados, f a c i l i t a m a a b e r t u r a e s u s t e n t a ç ã o do arco.
P o r é m uma grande a te n ç ã o dos f ab r i c a n t e s ê dada aos c o m p o s t o s que p o d e m a d i c i o n a r ou r e t i r a r e l e m e n t o s do cor dã o I de solda, Uma das funções do fluxo, p el a fo rm a ç ã o da escSria, é” a de de so xi da nt e. Por isto, os oxidos f or mados na e s c o r i a não p o d e m ser de fácil d i s s o c i a ç ã o , l ib e r a n d o o xi g ê n i o livre ou p e r m i t i n d o sua r e d u ç ã o po r um e l e m e n t o m e t á l i c o do fundido, Na f i gu ra 3, vê-se que um oxido f a c i l m e n t e reduzível, como o MnO, i n c o r p o r a M n ã sol da com m u i t o m a i s fa ci l i d a d e que o S Í O2 in co r p o r a Si.
Os el em e n t o s u s ad os como d e s o x i d a n t e s no fluxo são e l e m e n t o s com alta af in i d a d e p el o oxigênio, que r e d u z i r ã o os ox^ dos fo rm ad os no fundido. 0 Si, o Al e em m e n o r e s c a l a o Mn, na for
r
2
3
1
ma de ferro ligas^ ^ c u m p r e m esta funçao. E l e m e n t o s como Mn, Si ,
de de d e s o x i d a n t e s se faz n e c e ss ár io , af im de m a n t e r os teores de M n e Si no cord ão a nívei s desejáveis. O ut r o s e l e m e n t o s com p o d e r d e s o x i d a n t e maior, como Ba, Ti e Z r , são tambêri usados, mas com ba ixo r e n d i m e n t o de tran sf er ên ci a, jâ que, por s e re m tão ávidos por oxigênio, r e d u z e m óxidos p r e s e n t e s no fluxo. 0 efe it o d e s o x i d a n t e
do C a p2, tamb em ê c o n s t a t a d o por u m m a i o r rendimiento de t r a n s f e r ê n
cia de Ti e do arame p a r a a solda. Q u a nt o a r e m oç ão do f 2 sl
P e S, e v e r i f i c a d o ^ ^ que fluxos a base de C a0- S i02 são mais efe
tivos que fluxos à base de M n0- S i0 2.
F I G U R A 3 - P o t e n c i a l de t r a n s f e r ê n c i a de M n e Si p a r a o cord ào de solda (23)
fície a ser soldada; sais de cl or et o e fluoreto, por t er e m alta so l u b i li da de p a r a oxidos, são u sa d o s na d i s s o l u ç ã o de óxidos da su p e r f í c i e ^ . A re mo çã o de tais oxidos tende a c r e s c er a f l ui di bi -
lidade do m e t a l de solda, p e r m i t i n d o uma s o l d a g e m ma is suave e uni^
-• r 26 ^
forme, com de pó s i t o s de gran de q u a l i d a d e em altas v e l o c i d a d e s . 0 uso de fluxo como a d i c i o n a d o r de e l e m e n t o s de li^ ga, tais como Cr, Ni, Mo, etc., não ê m u i t o vanta jo so , p r i n c i p a l m e n te p e lo b aixo r e n d i m e n t o de tra ns fe rê nc ia . A l e m disto, O lson^^^^ a c r e d i t a que so u m a p e q u e n a camada de escoria que envolve o cordão de sol da, p a r t i c i p a da reação e s c or ia /m et al , e com isto gran de p ar te dos e l e m e n t o s de liga c o n t i n u a r ã o na escoria, m e s m o não oxidando, sem se t r a n s f e r i r p a r a a zona fundida.
Uma ou tra c a r a c t e r í s t i c a b a s t a n t e a f e t ad a p e l a compo sição é a b a s i c id ad e, n o r m a l m e n t e d e f i n i d a po r eq ua ç õ e s do tipo:
Basicidade = ^ molar dos õxidos bãsicos presentes no fluxo E molar dos õxidos acidos presentes no fluxo
Este c on ce it o ê mais d e t a l h a d a m e n t e e x p l i c a d o no í tem 1-3-2, mas em geral, uma m a i o r b a s i c i d a d e impl ic a em baixo te or de o x i g ê n i o na solda, ou seja, p r o t e g e m e l h o r c o n tr a a o x id aç ão
~ ( 2 0 2 3 1
os e l e m e n t o s da p o ç a de fusao ’ como m o s t r a a figu ra 4. Tam b e m ê c o n h e c i d o que fluxos b ã s i c o s são ef et iv os na r e m oç ão de
cordão. A o rd em de p r e f e r ê n c i a de ligação com S ao invés de 0 ^ é : Ca"^ > Mg"^^ > Al^^ > Então, f l u x o s com ma ior p o d e r de d e s s u l f u r a ç ã o são aq ue le s c o n t e n d o CaO e MgO. Entre tanto, d e v id o ao m e n o r p e s o m o l e c u l a r (maior n^ de m ol es p a r a m e ^ ma q u a n t i d a d e em peso), o MgO é o c o m p o s t o mais e f e t i v o ^ ^ . J á com fluxos de b a i x a b a s i ci da de , mas com alto teor de S, na f orma de im purezas, p o d e - s e até t ra n s f e r i r este el em e n t o p a r a o fundido^^^^. Porém, fluxos com alta b a s i c i d a d e e ba ixo teor de o xido de ferro ,
c h e g a m a re mo ve r p a r a e s c o r i a ate 901 do S do m e t a l de solda^^^^, Na figura 4 v e r i f i c a - s e uma grande d i s p e r s ã o nos da dos da rela çã o b a s i c i d a d e x teor de O2 indic an do que outros fatores
^ ^ (23']
t a m b e m agem sobre o teor de oxigênio. H i c k e y et al- ^ m o s t r a r a m este fato, mas a p o n t a m que a b a s i c i d a d e ë 0 fator m a i s importante,
como pode ser n o t a d o na tabela 1, t r a n s p o s t a do tr a ba lh o destes au
tores. Em ambas a b a s i c i d a d e foi c a l c u l a d a p el a eq ua çã o (3) do í-tem (1.3. 2 ) .
F I G U R A 4 - R e l aç ão entre a b a s i c i d a d e e teor de o x i g ê n i o no m etal de solda ( 2 3 )
M u i t a s v e z es a b a s i c i d a d e ê e r r o n e a m e n t e r e l a c i o n a d a com o a b a i x a m e n t o do n ível de el em e n t o s de liga no cor dã o de solda, dev id o a o x i d a ç ã o onde fluxo ácido ojKida e le me nt os , e nq u a n t o flu
^ _ r 26')
xo b á s i c o nao ^ \ Isto se deve a co nf u s ã o que se faz entre a basi^
cidade e o p o t e n c i a l de oxigênio. C o n s i d e r a - s e que a b a s i c i d a d e é a a t i v i d a d e do ion o x i g ê n i o na escoria, e nq u a n t o que o p o t e n c i a l de o x i g ê n i o ê a força m o t r i z p a r a t r a n s f e r ê n c i a de o x i g ê n i o ao me tal de solda. Esta força m o t r i z ê r e l a c i o n a a a com a f a c i l i d a d e com
T A B E L A 1 - Fa t or es que i n f l u e n c i a m 'o teor de ox ig ê n i o no m e t a l de Solda ( 2 3 ) A. E f e it o da B a si ci da de Fluxo B a s i ci da de Fluxo XXII 25 volts XXII 30 volts XXII 35 volts Ba si c i d a d e 2 . 1 2 2 . 1 2 2 . 1 2 I I I2 4.0 4.0 4.0 O x i g ê n i o - p p m VHP -I II V H P - X X E f ei to do .93 9.10
teor de- Fl uo re to de Câlcio
623 84 Fluxo B a s i ci da de C a F2 O xi g ê n i o -PPin XXIII 1.94 1 0% 480 XXIV 1. 90 15% 360 X XV 1.89 24% 185 XVII 3. 69 5 0% 1 2 1
E fe i t o do teor de Oxido de Z ircônio
F luxo B a s ic id ad e Z r02 O xi g ê n i o ~ppm XI 2 . 1 0 4.2 258 XII 1.76 4.2 275 XIX 1. 78 3.8 263 X 1.74 1 0 . 2 170 VIII 1.91 1 0 . 2 180 IX 1.95 16. 7 1 1 0 E feit o da P u re za Fluxo B as i c i d a d e Z r02 O xi gê n i o -ppm VHP-VI 3. 59 28.6 153 EHP-VI 3.57 28.6 80 E fei to da Tensão è n i o - p p m 221 204 267
F. E f e i t o de D e s o x i d a n t e s Fluxo A-(Ca0-Si02) (Ca0-Al202) (CaO-SiO,) Escória Ca0/Si02 NCa/NSiO^ Escória CaO/SiO, NCa0/NSi02 B as i c i d a d e D-(Ca0-Ti02-Si02) 0.60
1.42 3.08 0.15 0.17 0. 79 0.84 Teor de D e s o x i d a n t e s M éd ia M é d i a Teor de O x i g ê n i o p p m n e n h u m a 1612 2.51 FeSi 1735 5% FeSi 1556 1634 n e n h u m a 349 2.5% FeSi 502 5% FeSi 445 10% FeSi 382 5% Si 325 5% Mn 347 10% FeMnSi 445 401 n en h u m a 148 0.4% Zr 130 1.0% Zr 120 1.4% Zr 105 0-3% FeV 130 0.7% FeV 120 1.0% FeV 1 1 0 0.4% MoTi 1 1 0 0.4% T i , 0.1% B2O3 100 n e n hu ma 2600 8% FeSi 1900 16% FeSi 1700 32% FeSi 1400 nenhum.a 1200 2% FeSi 1000 4% FeSi 900 16% FeSi 500 32% FeSi 500
de o x ig ê n i o d if er entes, o que, ao ser u sa d o na s o l d a g e m de aços que c o n t e n h a m e le m e n t o s de liga com gr a n d e af i n i d a d e p o r . o x i g ê n i o , p o d e m se c o m p o r t a r d i f e r e n t e m e n t e era re la çã o a o x i d a ç ã o destes ele mentos. Os fluxos p a r a s o l d a g e m destes tipos de aços, segundo
J a c k s o n ^ ^ d e v e m ser c o n s t i t u í d o s de oxidos de alta estabi li da de , c) E f e i t o da F a b r i c a ç ã o sobre as P r o p r i e d a d e s dos Fluxos
0 m é t o d o de fa br i c a ç ã o tem um grande e f e i t o sobre as
c a r a c t e r í s t i c a s dos fluxos. Como se vera mais adiante, os fluxos f un didos tem uma h o m o g e n e i d a d e q u í m i c a m u i t o m a i o r que os p r e p a r a dos por outro método. T a m b é m foi v e r i f i c a d o que a razão consu mo fl ux o / a r a m e é m a i o r p a r a fluxos fundi do s que p a r a aglomerados.
0 grau de p u r e z a da m a t é r i a p r i m a dos fluxos tamb ém
age sobre as p r o p r i e d a d e s dos mesmos. Com o c r e s c i m e n t o da p u r e z a
— ^ ( 2 0 2 Z ']
das m a t é r i a s primas, de cr es ce o teor de ox ig ê n i o na s olda ’ ^ . A fig ur a 5 m o s t r a esta tendência, que é e x p l i c a d a por Ha yes et al^^°^ p e l o fato das impur ez as serejn oxidós f a c i l m e n t e reduzíveis.
f 4 8 ")
Em outro t r ab a lh o^ onde c o m p a r o u - s e dois fluxos iguais com g r a n u l o m e t r i a s di fe rentes, v e r i f i c o u - s e que o tamanho das p a r t í c u l a s t a m bé m i n f l u e n c i a o c o m p o r t a m e n t o dos fluxos. Neste trabalho, com o fluxo mais fino téve-se m a i o r c o n su mo e a solda te ve m e n o r p e n e t r a ç ã o que com o fluxo ma i s grosso, p a r a as mesma s
r 26)
c o n d i ç õ e s de soldagem. Jackson- c o n s i d e r a que o t amanho e d i s t ri b u i ç ã o das p a r t í c u l a s do fluxo é que d e t e r m i n a o n í ve l de cor r ente p a r a o qual o fluxo p o d e ser usado, A p o r c e n t a g e m de p a r t í c u Ias mais finas deve cre sc er p a r a co rr e n t e s m a i or e s que 1500 A, a fim de p r o p o r c i o n a r um cordão liso sem mo rd ed ur as .
a. a < o _J O (fí z z tu CD X o lU Q K o UJ 700 900 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 I 0 0 I-\ \ w ■'a., M A T e n iA L CRU NAO R EFIW A D O \ \ 0'' © GRAU COMERC.i •--O- _ ORAL! PURO a.. 0 1 2 3 R A Z A O B A S E / A C I D O 5 F I G U R A 5 - E f ei t o do c r e s c i m e n t o da b as i c i d a d e e p u r e z a sobre o te or de ox ig ê n i o do m e t a l de solda^^®^. 1.3.2 - C l a s s i f i c a ç ã o e Seleção Co nf or me m e n c i o n o u - s e a n t er i or me nt e, a c l a s s i f i c a ç ã o dos fluxos por um c r i t é r i o s a t i s f a t ó r i o em q u a i s q u e r c o nd i çõ es ain da não foi conseguida. A s eleção de fluxos p a s s a a ser e x p e r i m e n tal, sem p o d e r ser e x t r a p o l a d a p a r a outras situações. P o r e m os flu xos têm algumas c a r a c t e r í s t i c a s em comum, que, m e l h o r estudadas, p o d e r i a m servir de i nd ic a çã o p a r a uma clas si fi ca çã o.
a) N o r m a l i z a ç ã o
A n o r m a l i z a ç ã o dos fluxos p o u c o indica sobre o c o m p o r t a m e n t o deles em q u a l q u e r condição. No entcinto a m a i o r i a das e s p e c i f i c a ç õ e s são ba se a d a s nas nor ma s da A m e r i c a n W e l d i n g Socie
f 2 3 ^
ty^ ’\ que c l a s s i f i c a m os fluxos em rel aç ão as p r o p r i e d a d e s e c o m p o s i ç ã o q u í m i c a do deposito, em c on d i ç õ e s e s p ec if ic ad as , p a r a um par fluxo /a ra me , A p e s a r de ser uma i n di ca ç ão do que se pode e_s p e r a r daq u el e fluxo, p o d e levar a r e s u l t a d o s t ot a l m e n t e e rr ôn eo s , p r i n c i p a l m e n t e ao se t ra b a l h a r em c o nd iç õe s m u i t o d i f e r e n t e s daque
Ias e s p e c i f i c a d a s no teste da norma. b) M e t o d o de F a b r i c a ç ã o
A p a r t i r de um m e s m o m é t o d o de f a b r i c a ç ã o p o d e - s e e^ p e ra r alg un s c o m p o r t a m e n t o s comuns aos fluxos. As norma s AWS cita das a nt e r i o r m e n t e , d e f i n e m a c l a s s i f i c a ç ã o dos fluxos pe lo m é t o d o de f a b r i c a ç ã o do seguin te modo:
i) Fluxo fu nd i do ("Fused F l u x " ) : m i s t u r a de sil ic a e oxidos m e t á l i c o s com p e q u e n a s q u a n t i d a d e s de sais halõides, que f un di do s f o r m a m u m s il ic at o m e t á l i c o vi tr if ic a do . 0 p r o d u t o é en
tão m o i d o p a r a a g r a n u l o m e t r i a requerida. Os fluxos f un didos p o d e ri am ser s u b d i v i d i d o s em s i li ca to s de m e t a l a l ca l i n o terrosos (Ca, Sr, Ba e Ra) e em s i li ca to s no qual o Mn s u bs ti tu i em p a r t e ou to t al me nt e os m e t a i s al c a l i n o s terrosos.
ii) Fluxo A g r e g a d o ("Bonded F l u x " ) : m i s t u r a s de o x i dos de m e t a i s a l c a l i n o terrosos, fina me nt e divididas, com Mn, Al,
Si, Ti ou Zr, mais age nt es a c al m a n t e s ou d e s o x i d a n t e s , tais como s i l i c o m a n g a n ê s , f e r r o m a n g a n ê s , f e r r o - s i l í c i o ou ligas, s im il ar es e p e q u e n a s q u a n t i d a d e s de sais h a l o i d e s .Esses fluxos p o d e m con te r e ].ementos de liga, na forma de e le me nt os m e t á l i c o s ou f erro-ligas. As m i s t u r a s são a g l u t i n a d a s por um ligante e tr atadas de m o d o a
I
iii) Fluxos m i s t u r a d o s m e c a n i c a m e n t e - ( " M ec ha ni ca ll y m i x e d F l u x " ) : são m i s t u r a s de alguns fluxos fu ndidos e fluxos a g r £
gados, em v a r i a d a s p ro p o r ç õ e s , ou m i s t u r a de m i n e r a i s f in a m e n t e di vi di do s com d e s o x i d a n t e s m.etãlicos e e l em e nt os de liga.
A m e n o r t e m p e r a t u r a r e q u e r i d a na f a b r i c a ç ã o dos flu xos a g r e g a d o s em re la ç ã o aos fluxos fundidos, torna p o s s í v e l a a d ^ ção de d e s o x i d a n t e s m e t á l i c o s (como Mn e Si metál ic o) e e le me nt o s ligantes. Esta e uma c a r a c t e r í s t i c a e sp ec ia l destes fluxos, que pode ser a l ia da a m a i o r d e s t a c a b i l i d a d e da escoria. Jâ os fluxos
fu ndidos são c a r a c t e r i z a d o s por sua e x t r e m a m e n t e b oa h o m o g e n e i d a d e q uí m i c a e n a t u r e z a não h i g r o s c o p i c a ^ ^ ^ ^ . Outr as p e c u l i a r i d a d e s dos fluxos f un d id os seri am que eles não f or m a m gases, suas frações fi^ nas p o d e m ser separa da s sem p r e j u i z o da c o m p o s i ç ã o q u í m i c a m e d i a e são mais a d e q u a d o s pa ra altas v e l o c i d a d e s de s o l d a g e m ^ ^ ® ^ ® ^ .
E m b o r a a AWS não faça d i s t i n ç ã o entre fluxos não fun r 26')
didos, uma s u b d i v i s ã o exi st e \ c l a s s i f i c a n d o - o s em fl ux os , agre
gados ("bonded") e fluxos a g l o m e r a d o s ( " a g g l o m e r a t e d " ) . Esta c l a s s ificação, b a s e a d a no tipo de ligante, c o n s i d e r a como fluxos a g r e gados aq ue l e s cuja a ação do ligante ê feita a baixas temperaturas, como atr av és de s il i c a t o s de p r o t á s s i o e sõdio, e n q u a n t o nos flu xos a g l o m e r a d o s são usa do s l ig antes com ação a c im a de 760°C. No en
tanto as p r o p r i e d a d e s dos dois são s e melhantes, exce to na l i m i t a ção de uso de d e s o x i d a n t e s e ferro ligas p a r a o ag lo merado, devido a m a i o r t e m p e r a t u r a de fabricação,
c) A t i v i d a d e
0 co nc e i t o de a ti v i d a d e de fluxos esta r e l a c i o n a d o
com a i n c o r p o r a ç ã o de el em e n t o s de liga ao cord ão de solda pelo fluxo. Se gu n d o este conceito, fluxos ativos são a q u e le s que adicio
n a m e l e m e n t o s de liga ao d e p o s i t o de solda, e n q u a n t o fluxos neu tros não p r o v o c a m v a r i a ç õ e s na c o m p o s i ç ã o q u í m i c a esperada.
f 12 ')
H o w d e n ^ ^ v e r i f i c o u que a razão de co n su mo f l u x o / a
rame a u m e n t a com a tensão, r es u l t a d o este comprovado por outros au t o r e s ^ ^ ^ ’^ ^ \ T a m b é m n o t o u que este aum en to do co n su mo do fluxo també m a u m e n t a v a o teor de Si e Mn na solda, p a r a d i f e r e n t e s tipos de fluxos (exceto Mn em fluxo fu nd id o sem M n O ) . A i n d a v e r i f i o u que q u an to m a i o r a q u a n t i d a d e de m e t a l livre no fluxo, m a i o r era o a- c r é s c i m o deste e l e m e n t o na solda. Isto o levou a c o n s i d e r a r a c la ^ s i f i c a ç ã o de alguns fa b ricantes, que c o n s i d e r a m a q u a n t i d a d e de me tal livre no fluxo como fator de atividade, p o s s i b i l i t a n d o a cl a£ s if i c a ç ã o de fluxos em neutro, s e m i - n e u t r o e ativo.
W i t t s t o c k ^ ” ^ chega a af ir ma r que q u a l i t a t i v a m e n t e p od e r í a - s e cha ma r de fluxos ne ut r o s aqueles que não a u m e n t a m s e ns ^ v e l m e n t e a r e s i s t ê n c i a mecânica do deüosito e fluxos ativos aqueles que pro p o r c i o n a s s e m a u m e n t o na r e s i s t ê n c i a com o au me n t o do c o n su mo r e l a
tivo de fluxo.
P o r é m a g e n e r a l i z a ç ã o destes termos t or n o u - s e i m p o s sível, v is to que v a r i á v e i s do p r o c e s s o p o d e m m o d i f i c a r a a t iv id ad e do fluxo. V e r i f i c o u - s e que quase todos os fluxos a l t e r a m o teor de M n , Si e C da solda e, o mais interessante, que esta a l t e r a ç ã o não é so funç ão das v a r i á v e i s do p r oc es so , como t a m b é m da c o m p o s i ç ã o qu ím ic a do eletrodo. Em um trê-balho em que Ki ll i n g e Thier^^°^ con s e g u i r a m isolar a i n f l u ê n c i a do m e t a l de base sobre a r e a çã o fluxo ( e s c o r i a ) / e l e t r o d o , eles v e r i f i c a r a m que existe u m teor de e l e m e n to no e letrodo, acima do qual o fluxo r et i r a este "elemento do pro duto final (fundido) e abaix o do qual p a s s a a i n c o r p o r a r este ele mento, ou seja, f u n c i o n a ativamente.
neutro, ê função p r i n c i p a l m e n t e do fluxo, mas pode ser d e s l o c a d o p el os p a r â m e t r o s de soldagem. 0 p o n t o neut ro p od e v a r i a r de 0-]00%,
como p o d e - s e m e l h o r v i s u a l i z a r na figura 6, onde o p r o d u t o de r e a
ção f l u x o / a r a m e sempre p e r d e r a Mn, p a r a q u a l q u e r teor de M n do e l £ trodo, q u a n d o o fluxo for do tipo sem MnO, ou seja, o P.N. ê igual a zero. Ja q u a n d o se usa u m fluxo que c o n t e n h a MnO, o E.N. ê deslo cado p ar a direita.
I N F L U E N C I A OA T g N S S o
F I G U R A 6 - E s q u e m a t i z a ç ã o da i n f l u ê n c i a dos p a r a m e t r o s de so ld a g e m
sobre a a ti v i d a d e do Mn. Us - tensão do arco; Is - i n te ns i d a d e de corrente; P.N. - p o nt o neutro; At - v a r i a ção do tempo de reação; Ttr - temp. m e d i a da reaç ão es c o r i a / m e t a l ( 3 0 )
C o n t i n u a n d o a o b s e r v a r a fig ur a 6, v ê - se que o au men
to da ten sã o não m o d i f i c a P.N. e sim a i n c l i n a ç ã o da curva; se es^
b e m ’a q u a n t i d a d e de e le m e n t o d epositado, Já a c or re nt e d e s l oc a o P.N., além de i nc l i n a r a curva. Nas figuras 7 a 10, tem-se d e m o n ^ t rada a i n f l u ê n c i a da tens ão e co rr en te sobre a v a r i a ç ã o dos ele m e n t o s C, M n e Si no p r o d u t o de reação f l u x o / a r a m e p a r a dois tipos de fluxos. R e s u m i d a m e n t e , as o b s e r v a ç õ e s de K i l l i n g e Thier foram
0 seguinte:
a) A i n f l u ê n c i a dos p a r â m e t r o s é d if e r e n t e p a r a cada e l e m e n t o e é d e p e n d e n t e do tipo de fluxo;
b) Pod e- se d e s p r e z a r a v a r i a ç ã o (em r e l aç ão a c o m p o s i ç ã o e s p er a da) de e l e m e n t o s de liga, tais como Cr, Mo, Ni, etc., q u a n d o o flu xo não tiver estes e l e m e n t o s na forma livre;
c) Para os dois fluxos examinados, sempre h a ve r á p e r d a de C, já que 0 P.N. está aba ix o dos v al o r e s n o r m a l m e n t e e n c o n t r a d o s em ele
trodos comerciais.
Como se vê a a t i v i d a d e não é uma c a r a c t e r í s t i c a so do fluxo, sendo i n f l u e n c i a d a p e l o eletrodo, p a r â m e t r o s de s o l d a g e m
f ^ 1
e p r o v a v e l m e n t e p el o m a t e r i a l de base. Chai e E ag ar ^ , em um r£ cente trabalho, c o n f i r m a m a e x i s t ê n c i a deste p o n t o n e u t r o e relaci^ on am este e f e i t o a u m desvi o no sistema de e q u i l í b r i o da c o m p o s i ção do fluxo. E le mentos, como M n e Si do m e t a l fundido, f a ze m par te deste e q u i l í b r i o e, por isto, a c o m p o s i ç ã o q u í m i c a e s p e r a d a do cord ão de solda influi sobre a atividade. Neste t r a b a l h o não é v e ri fi c a d o a i n f l u ê n c i a dos p a r â m e t r o s de s o l d a g e m sobre o P.N., mas dele p o d e - s e c o n c l u i r que isto seria devido a v a r i a ç õ e s na tempera tura e tempo da reaç ão e s c or ia / me ta l.
d) B a s i c i d a d e
Como v i s t o a nt er io r m e n t e , a c a r a c t e r í s t i c a do fluxo d e n o m i n a d a b a s i c i d a d e p r o m o v e c o m p o r t a m e n t o s comuns a fluxos consi^ d erados básicos, como r e d u ç ã o do teor de o x i g ê n i o e enx of re na so_l
f- 8 8 0 A O 0 0 0 A a S S O A + '.0 - 0 ,6 2 0 V 5 8 c n / n în •COA S.IO 0,8 d fiiJCS-Elatroi» <09^ -0^ ‘ 0 A c(® 'e) 0,113 Clotr»4lo - o . i S F I G U R A 7 - I n f l u ê n c i a da c or re nt e sobre a p o s i ç ã o do P.N. (LW 320- fluxo f undido ã ba se de fluoretos , 25% 5 1 0 2 © 15%MnO^^°^
• 2 5 V * 3 3 V ♦ 2 T V , 3 6 V » 2 9 V F L U X O LV f S 2 0 5 G 3 A 6 3 cm/mtn ... '6.VÒ... Ô.S&’ ' " o .;o ( D C - C la t f o íl« F I G UR A 8 - I n f l u ê n c i a da tensão sobre a p o s i ç ã o do P.N. [LW 320)(.3 0) + 0,4 • 4 5 0 A * TOOA +5SOfiBeOOA * 6 5 0 A F L U X O 0 P 4 I T T 2 9 V 5 5 em/min + 0 ,4 (% j e - e i í í r o í cT 0.Í3 -1.0 F I G U R A 9 - I n f l u ê n c i a da co rr e n t e sobre a p o s i ç ã o do P.N. (0P41TT- fluxo a g l o m e r a d o bâsico)^^°^. + 0 . 4 0 - 1,0 • 2 5 V A 5 3 V ♦ 2 7 V 8 3 S V * 2 9 V F L U X O 0 P 4 I T T 3 8 0 A 5 5 cm/K)ln . s ® . M V ^ ^ 5 V + 0.4 +0,10 -1,0 F I G U R A 10 - I n f l u ê n c i a da tensão sobre a p o s i ç ã o do P.N. (0P41TT)
da. P o r e m c l a s s i f i c a r fluxos ou s e l e c i o n á - l o s a tr a v é s desta c a r a c te rí s t i c a ê a inda um p r o c e d i m e n t o duvidoso,
B a s i c i d a d e seria a re la ç ã o entre oxidos b á s i c o s e 5 xidos ácidos que e n t r a m na c o n s t i t u i ç ã o do fluxo. Para se d e t e r m i nar um fator m e n s u r á v e l p a r a c l a s s i f i c a r os fluxos p e l a basicidade, d e p a r a - s e com al gu ma s b ar reiras. A p r i m e i r a d i f i c u l d a d e surge na d e f i n i ç ã o de o x id os ácidos e oxid os básicos. Os f a b r i c a n t e s de a- ços c o n s i d e r a m ^ ^ como oxidos ácidos aq ue l es ( SÍ O25 ^2^5’ '^^2^3 ’
etc.) que f o r m a m ânions c o mp le xo s no f undido (silicatos, fosfatos, aluminatos, etc.). Os oxidos bá si c o s s e r ia m aqu el e s (CaO, MgO, FeO, etc.) que d e s t r o e m os ânions c o mp l ex os no fundido, P o r é m alguns 5 x i do s (AI2O2, T Í O2) , ch a ma do s anféteros, a ge m ora como ácidos, ora
como básicos. Outr os c om po st os n o r m a l m e n t e p r e s e n t e s no £ l u x o , co mo o C a p2, não tem uma ação q u í m i c a m ui to d e f i n i d a dur an te a forma
ção de escoria, não se sabendo ser sua ação n e u t r a ou básica.
O u tr a d i f i c u l d a d e reside no fato da i m p o s s i b i l i d a d e de se d e t e r m i n a r uma e x p r e s s ã o que d e f in a c o r r e t a m e n t e este concei^ to. Hayes et al^^°^ fi ze r a m uma rev is ão de co nc e i t o s e f or mulas u sadas na d e f i n i ç ã o de b as ic idade. V e r i f i c a r a m que, d e v id o a c o m p l £ xa c o n d i ç ã o em que se forma a e s c o r i a no p r o c e s s o arco submerso, o e s t ud o é p r o b l e m á t i c o e r e c o n h e c e r a m que apenas a lgumas formulas e m p í r i c a s têm s a t i s f e i t o r a z o a v e l m e n t e os r e s u l t a d o s p ráticos. Den tre elas p o d e - s e c itar as e qu aç õe s (2) e (3) abaixo. Na eq ua ç ão
(2) o índice de b a s i c i d a d e ê b a s e a d o na p r o p o r ç ã o de todos c o m p o
nen te s óxid os do fluxo. P o r é m o uso de C a p2 como c o m p o n e n t e bási c o
é c o n s i d e r a d o in co r r e t o por alguns a utores ( co ns ideram h aver m u ito p e q u e n a q u a n t i d a d e de água no fluxo p a r a s a t i s f a z e r a reaçã o C a p2+
H2Ü^CaO + 2 H F>)e a p r o p o r ç ã o na qual cada c o m p o n e n t e e n tr a na ex
compo-nent es de ação fo rt e m e n t e b á s i c a ou ãcida.
CaO + MgO + BaO + K^O -i- Na.,0 + LÍ..0 + CaF, + 1/2 (MnO + FeO)
B I = --- ;---£--- í--- £---- .__£--- ... (2) SÍO2 + 1/2 (AI2O3 + TÍO2 + Zr02)
MgO + CaO + BaO + 1/2 Al.O
B = --- A J ---- ... (3)
SÍO2 + 1/2 AI2O3 + TÍO2 + Zr02
Obs.; Em ambas equações, e nt r a - s e com o n u me ro de moles.
Com a lgumas exceções, 0 uso de uma destas e qu a çõ es
tem safisteito, p r i n c i p a l m e n t e em re la ç ã o ao a b a i x a m e n t o do nível de ox ig ê n i o e enx of re na solda. Isto g e r a l m e n t e b e n e f i c i a as p ro p r i e d a d e s m e c â n i c a s da solda, jâ que au me n t a o r e n d i m e n t o de t ra n^ f er ê n c i a de e le m e n t o s de liga p a r a o fundido, como t a m b e m abai xa o n ível de inclusões. Cont ud o não p o d e - s e a f i rm ar que, qu a n t o m a io r a b a s i ci da de , m e l h o r serão as p r o p r i e d a d e s m ec â n i c a s , pois outros
fatores i n f l u e m na f o r m a ç ã o da m i c r o e s t r u t u r a . A l g u n s autores
1 5, 21
v e r i f i c a r a m que, sob certas condições, os fluxos ácidos dão v al o r e s de t e n a c i d a d e s u p e ri or es aos dos fluxos básicos. Isto ê ex p l i c a d o p e l o fato de algumas inclu sõ e s serem n u c l e a d o r a s de f e r r i
ta acicular. Sendo assim, a b a s i c i d a d e pode ser u m im p o r t a n t e fa tor p a r a e sc o l h a de fluxos que p r o d u z a m soidas limpas, e não so]^ das tenazes.
At é que mais p e s q u i s a s sejam feitas, no se nt id o de e s t a b e l e c e r com p r e c i s ã o o c o m p o r t a m e n t o dos fluxos, o a p r i m o r a m e n to e uso dest a s linhas de cl as si fi c a ç ã o , e outras, p o d e r ã o ajudar ao u s u á r i o na e s c o l h a de c o n s u m í v e i s p a r a arco submerso, d i m i n u i n do um p o u c o o n ú m e r o de c o m b i n a ç õ e s p o s s í v e i s ao fazer uma q u a l i f ^
C A P Í T U L O II
E S T U D O DA ZONA A F E T A D A PELO C A LO R (ZAC)
2.1 - Intr od u çã o
*
A r e v i sã o aqui a p r e s en ta da , t ra ta nd o e s p e c i f i c a m e n t e
das ZAC de aços m i c r o l i g a d o s ao N b , tem o o bj e t i v o de av al i ar o c o m p o r t a m e n t o destas regiões apos soldagem, jã que gran de parte dos p r o b l s m a s de s o l d a b i l i d a d e têm alí suas origens.
C o n s i d e r a - s e neste t ra ba lh o como ZAC, q u at ro r egiões não m u i t o bem d ef inidas, mas que p o d e r i a m ser descritas, p o r o r de m de a f a s t a m e n t o da zona fu nd id a (ZF) , como:
a) R e g i ão de S u p e r a q u e c i m e n t o : a q u e l a ad j a c e n t e ã linha de fu são, onde se n o ta uma g r a n u l a ç ã o grosseira, g e r a l m e n t e com e s t r u t u ra d i f e r e n t e dos grãos o r i gi na is do m e ta l de base;
b) R e g i ã o de N o r m a l i z a ç ã o : a q u e la onde se ob se r v a um refi no dos grãos e uma d e g e n e r a ç ã o da perlit a, o que c o r r e s p o n d e r i a a uma re
gião onde a t e m p e r a t u r a a l c a n ç a d a foi p ou c o a cima de A^ ou A ^ , no d i a g r a m a Fe-C;
c) R e g i ão I n t e r c r í t i c a : aquela onde se ob se r v a uma m a t r i z p a r c ^ almente de co mp os ta , ou m e s m o uma e s f e r o i d i z a ç ã o dos carbetos, o que c o r r e s p o n d e r i a a uma região onde a t e m p e r a t u r a a l c a n ç a d a ficou entre A^ (ou A^) e A^^;
Reg iã o de S u b - a q u e c i m e n t o : aq ue l a que n o r m a l m e n t e não ê e v i d e n c i a d a p o r ataque m e t a l o g r â f i c o ou ana li se m.icrogrâfica comum, mas que pode inf lu ir se v e r a m e n t e sobre as p r o p r i e d a d e s da junta
soldada, em e sp e c i a l nos aços sujeit os à f r a g i l i z a ç ã o por p r e c i p i tação ou revenido.
É ainda d i s c u t í v e l a ação dos e le m e n t o s m i c r o l i g a n - tes, como o N b , sobre a ZAC, sendo que alguns aut or es os . c o n s i d e ram b e n e f i c o s em termos de tenacidade'- \ e n q u a n t o outros não ^ K
A p r ó p r i a h i s t o r i a t ér m i c a e de p r o c e s s o dos aços em estudo, pode levar a r e s u l t a d o s a nt ag ôn ic os , o que v e m d i f i c u l t a r a c o m p a r a ç ã o de r e s u l t a d o s entre a u t or es diferentes. No entanto, al gu ma s p e s q u i sas têm m o s t r a d o c a r a c t e r í s t i c a s em comum; Signes e Baker m o ^ t ra r a m que a t e n a c i d a d e da ZAC cresce com a adição de Nl:> para baixo teor de C (0,08%), mas de cr e s c e pa ra v a l o r e s mais altos de C (0,18%). Mas em todos os nív ei s de C, adi çõ es de Nb j u n t a m e n t e com V decre_s
r 8 5 31 -j
cem a t en a c i d a d e da ZAC. Em outros t ra ba lh os \ frutos, de revi
são de outros autores, é t a m b é m r e s s a l t a d a a função d o m i n a n t e do C sobre os e le m e n t o s de liga, e t a m b é m que Nb e V juntos são sempre p r e j u d i c i a i s . De ste m o d o vê.r.se que a ação do Nb é t o t a l m e n t e d e pe n
dente dos outros c o n s t i t u i n t e s do aço.
Na m a i o r i a dos aços, a regiã o de c r e s c i m e n t o dos grãos é a m ai s p e r i g o s a da ZAC, dev id o sua c a r a c t e r í s t i c a f r a g i l i z a n t e . De acor do com K i r k w o o d ^ ^ ^ ^ \ a m i c r o e s t r u t u r a d esta re gi ã o de
grãos g r o s s e i r o s é d e p e n d e n t e da t e m p e r a t u r a de t r an sf or ma çã o, que por sua vez é i n f l u e n c i a d a p e l a c o m p o s i ç ã o química, ta ma nh o de
grão au st en ít ic o, n ível de inclu sõ es e v e l o c i d a d e de r e s f r i a m e n t o . Os f atores que a u m e n t a m a t em pe ra b i l i d a d e , tais como tam an ho grand e de grão a u st en ít ic o, falta de inclus õe s que f a v o r e ç a m n u c l e a ç ã o de fe rr i t a e alguns e l e m e n t o s em solução solida, a b a i x a m a t e m p e r a t u r a de t r a n s f o r m a ç ã o p o d e n d o p r o d u z i r es t r u t u r a s frágeis. 0 niobio,
p r e c i p i t a d o na forma de ca rb e t o s ou c a r bo ni tr et os , p o d e ter então uma i n f l u ê n c i a p o si ti va , no sen ti do de e le v a r a t e m p e r a t u r a de
