Calcule o CE do aço SAE 1020 e do aço SAE 1045 e compare. Existe a necessidade de pré-aquecimento e pós? Se sim, explique.

Passo 1

O enunciado pede para calcular o Carbono Equivalente (CE) dos aços SAE 1020 e SAE 1045 e comparar seus valores. Esse CE é um parâmetro que indica a soldabilidade do material, ou seja, sua tendência a trincar durante a soldagem. Vamos usar a fórmula clássica de Carbono Equivalente para aços ferríticos:
CE = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr + Mo + V}{5} + \frac{Ni + Cu}{15}.
Como os teores de Cr, Mo, V, Ni e Cu são desprezíveis nesses aços, usaremos apenas C e Mn.

Passo 2

Determinar os teores típicos de carbono e manganês em cada aço (valores médios de tabela ASTM):
SAE 1020:
\quad C = 0{,}20\%
\quad Mn = 0{,}40\%
SAE 1045:
\quad C = 0{,}45\%
\quad Mn = 0{,}75\%

Passo 3

Calcular o CE para o SAE 1020 usando apenas C e Mn:
CE_{1020} = 0{,}20 + \frac{0{,}40}{6} = 0{,}20 + 0{,}0667 \approx 0{,}267.

Passo 4

Calcular o CE para o SAE 1045 de forma análoga:
CE_{1045} = 0{,}45 + \frac{0{,}75}{6} = 0{,}45 + 0{,}125 = 0{,}575.

Passo 5

Comparação dos valores obtidos:
\;CE_{1020}\approx0{,}27 (bom de soldar)
\;CE_{1045}=0{,}58 (alto risco de trinca)
Em geral, CE abaixo de 0{,}40 indica boa soldabilidade sem cuidados especiais; acima de 0{,}45 já exige práticas para evitar trincas à frio.

Passo 6

Necessidade de pré-aquecimento e pós-aquecimento:
– SAE 1020: como CE_{1020}\approx0{,}27, não há necessidade de pré-aquecimento nem de tratamento térmico pós-soldagem. A velocidade de resfriamento é moderada, a dureza da zona afetada não sobe muito e o risco de trinca é baixo.
– SAE 1045: com CE_{1045}=0{,}58, a soldabilidade é ruim. É essencial:
  1. Pré-aquecer a região de solda a cerca de 150\!-\!200\,^\circ\mathrm{C} para reduzir a taxa de resfriamento e evitar formação de martensita quebradiça.
  2. Aplicar pós-aquecimento (ou têmpera lenta) para aliviar tensões residuais e baixar a dureza da ZAC (zona afetada pelo calor), reduzindo ainda mais o risco de trinca.

Resposta

O carbono equivalente do SAE 1020 é CE_{1020}\approx0{,}27 e do SAE 1045 é CE_{1045}=0{,}58. O SAE 1020 não exige pré-nem pós-aquecimento, enquanto o SAE 1045 requer ambos para garantir soldagem segura.

Exercícios relacionados