Explique a formação da trinca a quente e da trinca a frio.
15. Um aço carbono ligado ( 0,5 \% \mathrm{C}, 3 \% \mathrm{Ni} e 5 \% \mathrm{Cr} ) será soldado a um outro inoxidável ( \mathrm{Creq}=32 \% e Nieq =10 \% ) 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?

Passo 1

O enunciado pede duas coisas:
1. Explicar como surgem trincas a quente e trincas a frio em soldagem.
2. 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 ( 20\%) e usar as fórmulas de Creq e Nieq para, então, posicionar o ponto no diagrama de Schaeffler.

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.

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.

Passo 4

Cálculo da composição da zona fundida
Consideramos diluição total de 20\% de ambos os aços e 80\% de metal de adição. Supondo que cada um dos pais contribua igualmente ( 10\% cada) e 80\% seja do filler (Creq = 2\%, Nieq = 4\%), temos:
Creq_{total}=0{,}8\times2\% \;+\;0{,}1\times5\% \;+\;0{,}1\times32\%\;=\;1{,}6\%+0{,}5\%+3{,}2\%\;=\;5{,}3\%
Nieq_{total}=0{,}8\times4\% \;+\;0{,}1\times3\% \;+\;0{,}1\times10\%\;=\;3{,}2\%+0{,}3\%+1{,}0\%\;=\;4{,}5\%

Passo 5

Determinação da microestrutura pelo diagrama de Schaeffler
No diagrama de Schaeffler, com abscissa \Creq=5{,}3\% e ordenada \Nieq=4{,}5\%, o ponto cai na região “austenita +\delta-ferrita”. Ou seja, a solidificação dá austenita como fase primária com uma fração residual de ferrita delta.

Resposta

A zona fundida terá microestrutura dúplex: matriz austenítica com presença de \delta-ferrita.

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