1. Caso se deseje selecionar aços que venham a operar em temperaturas abaixo de 0^{\circ} \mathrm{C}, que cuidados devem ser tomados?

Passo 1

O enunciado pede que a gente selecione aços para operar em temperaturas abaixo de 0^\circ\mathrm{C}. O conteúdo envolve o comportamento dúctil-frágil dos aços em baixas temperaturas e os cuidados de projeto, composição e ensaio para garantir tenacidade.

Passo 2

Em baixas temperaturas ocorre a transição dúctil-frágil, ou seja, o aço pode perder tenacidade e trincar de forma frágil. Esse comportamento é caracterizado pela temperatura de transição frágeil (DBTT – Ductile-Brittle Transition Temperature). Precisamos escolher um aço com DBTT bem abaixo da temperatura mínima de serviço, de modo que, mesmo frio, ele se mantenha dúctil.

Passo 3

Controle de composição e microestrutura:
  • Reduzir teor de carbono e impurezas (fósforo, enxofre), que tendem a aumentar a DBTT.
  • Adicionar elementos de liga como níquel, que abaixam a DBTT e melhoram a tenacidade.
  • Refinar o grão de ferrita-perlita (normalização) ou usar tratamento de têmpera e revenido para obter microestrutura fina e resistente a fraturas frágeis.

Passo 4

Tratamentos térmicos e padrões:
  • Optar por aços normalizados ou têmpera-revenido conforme normas (por exemplo, ASTM A516 Gr. 70 ou EN 10028-3 P245GH com requisitos de impacto a baixa temperatura).
  • Exigir, no certificado de fornecimento, a temperatura mínima de ensaio de impacto (por exemplo, ensaio Charpy V-notch a -20^\circ\mathrm{C} ou abaixo da temperatura de serviço) e energia mínima conforme aplicação.

Passo 5

Ensaios de tenacidade:
  • Realizar ensaio Charpy V-notch (CVN) na temperatura de serviço ou até 20^\circ\mathrm{C} abaixo dela, garantindo energia de fratura compatível (ex.: >=27 J a -20^\circ\mathrm{C}).
  • Confirmar também tenacidade à fratura estática (por exemplo, ensaio CTOD) se houver solicitação cíclica ou estática severa.

Passo 6

Controle de soldagem e projeto:
  • Empregar procedimentos de soldagem com pré-aquecimento e baixíssimo hidrogênio para evitar fragilização na zona afetada pelo calor.
  • Projetar evitando entalhes agudos e concentradores de tensão; usar raios de curvatura e tratamentos de alívio de tensões se necessário.

Resposta

Para temperaturas abaixo de 0^\circ\mathrm{C}, deve-se garantir que o aço escolhido tenha temperatura de transição dúctil-frágil bem inferior à temperatura de serviço, controlando composição (baixo C, P, S e adição de Ni), microestrutura (grão fino via normalização ou têmpera-revenido), e certificando-se, por meio de ensaio Charpy V-notch realizado à temperatura de serviço (ou inferior), que a energia de impacto atende ao valor mínimo. Além disso, é fundamental usar procedimentos de soldagem adequados e projeto sem concentradores de tensão para evitar fragilização.

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