Explique a formação da trinca a quente e da trinca a frio.
15. Um aço carbono ligado (
e
) será soldado a um outro inoxidável (
e Nieq
) pelo processo TIG com metal de adição (Creq = 2% e Ni = 4%) e diluição de 20%. Qual a microestrutura da zona fundida prevista pelo diagrama de Schaeffler?
15. Um aço carbono ligado (
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
. Explicar como surgem trincas a quente e trincas a frio em soldagem.
. Calcular a microestrutura da zona fundida de uma solda dissimilar (aço carbono ligado
inoxidável) usando o diagrama de Schaeffler.
Para isso vamos precisar de:
– Entender os mecanismos de formação de trincas a quente (ligados à solidificação) e trincas a frio (ligados à hidrogênio e tensões).
– Calcular a composição efetiva do metal de solda, fazendo média ponderada entre metal de adição e diluição ( ) e usar as fórmulas de Creq e Nieq para, então, posicionar o ponto no diagrama de Schaeffler.
Para isso vamos precisar de:
– Entender os mecanismos de formação de trincas a quente (ligados à solidificação) e trincas a frio (ligados à hidrogênio e tensões).
– Calcular a composição efetiva do metal de solda, fazendo média ponderada entre metal de adição e diluição (
Passo 2
Formação da trinca a quente
Durante a solidificação da poça de fusão, formam-se dendritas ou cristais primários. Nos contornos dessas dendritas fica um líquido residual rico em elementos de alto ponto de fusão e impurezas. Se, ao final da solidificação, ainda existir essa película líquida entre dendritas, qualquer deformação (por contração térmica ou tensões externas) abre uma fissura preenchida por esse líquido, gerando uma trinca a quente. Em resumo:
– Ocorre no intervalo final de solidificação, onde há filme líquido intergranular.
– Tensões de contração rompem o filme líquido antes que ele solidifique completamente.
Durante a solidificação da poça de fusão, formam-se dendritas ou cristais primários. Nos contornos dessas dendritas fica um líquido residual rico em elementos de alto ponto de fusão e impurezas. Se, ao final da solidificação, ainda existir essa película líquida entre dendritas, qualquer deformação (por contração térmica ou tensões externas) abre uma fissura preenchida por esse líquido, gerando uma trinca a quente. Em resumo:
– Ocorre no intervalo final de solidificação, onde há filme líquido intergranular.
– Tensões de contração rompem o filme líquido antes que ele solidifique completamente.
Passo 3
Formação da trinca a frio
A trinca a frio aparece depois que a solda já solidificou e esfria, tipicamente na zona termicamente afetada (ZTA). Ela é causada por três fatores concomitantes (a “matriz do triângulo da trinca a frio”):
– Hidrogênio difusível na solda (proveniente de umidade ou contaminantes).
– Tensões residuais de retração do cordão e da peça.
– Microestrutura vulnerável (por exemplo martensita dura e quebradiça).
Se houver hidrogênio retido, ele difunde até as regiões de alta tensão e fragiliza o metal, gerando fissuras a frio.
A trinca a frio aparece depois que a solda já solidificou e esfria, tipicamente na zona termicamente afetada (ZTA). Ela é causada por três fatores concomitantes (a “matriz do triângulo da trinca a frio”):
– Hidrogênio difusível na solda (proveniente de umidade ou contaminantes).
– Tensões residuais de retração do cordão e da peça.
– Microestrutura vulnerável (por exemplo martensita dura e quebradiça).
Se houver hidrogênio retido, ele difunde até as regiões de alta tensão e fragiliza o metal, gerando fissuras a frio.
Passo 4
Cálculo da composição da zona fundida
Consideramos diluição total de de ambos os aços e
de metal de adição. Supondo que cada um dos pais contribua igualmente (
cada) e
seja do filler (Creq
, Nieq
), temos:
Consideramos diluição total de
Passo 5
Determinação da microestrutura pelo diagrama de Schaeffler
No diagrama de Schaeffler, com abscissa e ordenada , o ponto cai na região “austenita -ferrita”. Ou seja, a solidificação dá austenita como fase primária com uma fração residual de ferrita delta.
No diagrama de Schaeffler, com abscissa e ordenada , o ponto cai na região “austenita
Resposta
A zona fundida terá microestrutura dúplex: matriz austenítica com presença de
-ferrita.