apostila 3 para publicar

WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM

TREINAMENTO COMPLETO EM INSPEO DE SOLDAGEM

APOSTILA III

SE GOSTAR CONTRIBUA: AGENCIA 00175 CONTA 173061 VAR 51

Curso de inspetor de soldagem N1

APOSTILA III

WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Pgina 2

SUMRIO

1 PROTEO NA SOLDAGEM ..................................................................................... 4

2 METALURGIA DE SOLDAGEM ............................................................................... 29

3 TRATAMENTOS TRMICOS .................................................................................... 59

4 DISTORO ............................................................................................................... 64

5 METAIS DE BASE ..................................................................................................... 85

6 BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 97

APOSTILA III


Proteo na soldagem

APOSTILA III


1 PROTEO NA SOLDAGEM SADE E SEGURANA NA SOLDAGEM E CORTE O presente documento, traduzido e adaptado e destinado a proporcionar informaes sobre sade e segurana aos Usurios dos processos de soldagem, corte e goivagem ao arco eltrico e equipamentos relacionados. Estas informaes podem ser usadas como subsdios para o treinamento dado nas Empresas a soldadores, operadores e demais tcnicos. As regras apresentadas cobrem processos de soldagem e corte ao arco eltrico tais como:

Goivagem com grafite Goivagem com plasma Plasmacorte Soldagem ao arco submerso Soldagem a plasma Soldagem com arame tubular Soldagem com eletrodo revestido Soldagem MIG/MAG Soldagem TIG

Estas regras no devem ser consideradas como substitutas ou alternativas legislao ou s normas vigentes, inclusive s normas internas dos Usurios; ainda, elas completam, mas no substituem as informaes contidas nos Manuais de Instrues especficos dos equipamentos de soldar ou cortar. As regras de segurana so apresentadas para a proteo dos operadores e demais pessoal envolvido na instalao, utilizao e manuteno de equipamentos de soldar, cortar ou goivar ao arco e plasma eltricos. Elas resumem informaes e prticas adotadas na indstria e so baseadas em literatura especializada de origem norte-americana. Antes de se instalar, operar ou reparar um equipamento de soldar, necessrio ter lido, compreendido e adotado as regras aqui apresentadas. A no observncia destas regras de segurana pode resultar em acidentes com danos pessoais eventualmente fatais, sob a inteira responsabilidade do Usurio. Um treinamento adequado na operao e manuteno de qualquer equipamento eltrico essencial para se evitar acidentes. REGRAS DE SEGURANA

As regras de segurana so divididas em trs grupos principais: Regras de segurana relativas ao local de trabalho; Regras de segurana relativas ao pessoal; Regras de segurana relativas ao equipamento;

APOSTILA III REGRAS DE SEGURANA RELATIVAS AO LOCAL DE TRABALHO

Incndios e exploses O calor produzido por arcos eltricos e as suas irradiaes, por escrias quentes e por fascas podem ser causas de incndios ou exploses. Conseqentemente, toda rea de soldagem ou corte deve ser equipada com sistema adequado de combate a incndio e o pessoal de superviso de rea, operao ou manuteno do equipamento envolvido deve ser treinado no combate a incndios. Todo e qualquer trabalhador deve ser familiarizado com as seguintes medidas de preveno e proteo contra incndios: Garantir a Segurana da rea de Trabalho: Sempre que possvel, trabalhar em locais especialmente previstos para soldagem ou corte ao arco eltrico.

Eliminar Possveis Causas de Incndios: Locais onde se solde ou corte no devem conter lquidos inflamveis (gasolina, tintas, solventes, etc), slidos combustveis (papel, materiais de embalagem, madeira, etc) ou gases inflamveis (oxignio, acetileno, hidrognio, etc).

Situao inadequada situao adequada

APOSTILA III Instalar Barreiras Contra Fogo e Contra Respingos: Quando as operaes de soldagem ou corte no podem ser efetuadas em locais especficos e especialmente organizados, instalar biombos metlicos ou protees no inflamveis ou combustveis para evitar que o calor, as fagulhas, os respingos ou as escrias possam atingir materiais inflamveis.

Tomar Cuidado com Fendas e Rachaduras: Fagulhas, escrias e respingos podem "voar" sobre longas distncias. Eles podem provocar incndios em locais no visveis ao soldador. Procurar buracos ou rachaduras no piso, fendas em torno de tubulaes e quaisquer aberturas que possam conter e ocultar algum material combustvel. Instalar Equipamentos de Combate a Incndios: Extintores apropriados, baldes de areia e outros dispositivos anti-incndio devem ficar a proximidade imediata da rea de soldagem ou corte. Sua especificao depende da quantidade e do tipo dos materiais combustveis que possam se encontrar no local de trabalho. Avaliar a Necessidade de uma Vigilncia Especial contra Incndios: Quando soldam ou cortam, os operadores podem no se dar conta da existncia de algum incndio, pois alm da ateno exigida pelo prprio trabalho, eles ficam isolados do ambiente pela sua mscara de soldagem e os seus diversos equipamentos de proteo individual. De acordo com as condies do local de trabalho, a presena de uma pessoa especialmente destinada a tocar um alarme e iniciar o combate ao incndio pode ser necessria. Conhecer os Procedimentos Locais para Casos de Incndios em Soldagem ou Corte: Alem dos procedimentos de segurana da Empresa e das normas ou legislao em vigor, recomendado que sejam conhecidas as regras enunciadas na norma NFPA No. 51B da National Fire Protection Association (USA), "Fire Protection in Use of Cutting and Welding Processes". Usar um Procedimento de "Autorizao de Uso de rea": Antes de se iniciar uma operao de soldagem ou corte num local no especificamente previsto para esta finalidade, ele deve ser inspecionado por pessoa habilitada para a devida autorizao de uso.

APOSTILA III Nunca soldar, cortar ou realizar qualquer operao a quente numa pea que no tenha sido adequadamente limpa: Substncias depositadas na superfcie das peas podem decompor-se sob a ao do calor e produzir vapores inflamveis ou txicos. No soldar, cortar ou goivar em recipientes fechados ou que no tenham sido devidamente esvaziados e limpos internamente: Eles podem explodir se tiverem contido algum material combustvel ou criar um ambiente asfixiante ou txico conforme o material que foi armazenado neles. Proceder inspeo da rea de trabalho aps ter-se completado a soldagem ou o corte: Apagar ou remover fagulhas ou pedaos de metal quente que, mais tarde, possam provocar algum incndio.

Ventilao O local de trabalho deve possuir ventilao adequada de forma a eliminar os gases, vapores e fumos usados e gerados pelos processos de soldagem e corte e que podem ser prejudiciais sade dos trabalhadores. Substncias potencialmente nocivas podem existir em certos fluxos, revestimentos e metais de adio ou podem ser liberadas durante a soldagem ou o corte. Em muitos casos, a ventilao natural suficiente, mas certas aplicaes podem requerer uma ventilao forada, cabines com coifas de exausto, filtros de respirao ou mscaras com suprimento individual de ar. O tipo e a importncia da ventilao dependem de cada aplicao especfica, do tamanho do local de trabalho, do nmero de trabalhadores presentes e da natureza dos materiais trabalhados e de adio.

Locais tais como poos, tanques, stes, etc devem ser considerados como reas confinadas: A soldagem ou o corte em reas confinadas requer procedimentos especficos de ventilao e trabalho, com o uso eventual de capacetes ou mscaras especiais.

APOSTILA III No soldar ou cortar peas sujas ou contaminadas por alguma substncia desconhecida: No se deve soldar, cortar ou realizar qualquer operao a quente numa pea que no tenha sido adequadamente limpa.Os produtos da decomposio destas substncias pelo calor do arco podem produzir vapores inflamveis ou txicos. Todos os fumos e gases desprendidos devem ser considerados como potencialmente nocivos. Remover toda e qualquer pintura ou revestimento de zinco de uma pea antes de sold-la ou cort-la. O soldador ou operador deve sempre manter a cabea fora da rea de ocorrncia dos fumos ou vapores gerados por um arco eltrico de forma a no respir-los: O tipo e a quantidade de fumos e gases dependem do processo, do equipamento e dos consumveis usados. Uma posio de soldagem pode reduzir a exposio do soldador aos fumos.

Nunca soldar perto de desengraxadores a vapor ou de peas que acabem de ser desengraxadas: A decomposio dos hidrocarbonetos clorados usados neste tipo de desengraxador pelo calor ou a irradiao do arco eltrico pode gerar fosgnio, um gs altamente txico, ou outros gases nocivos.

Metais tais como o ao galvanizado, o ao inoxidvel, o cobre, ou que contenham zinco, chumbo, berlio ou cdmio nunca devem ser soldados ou cortados sem que se disponha de uma ventilao forada eficiente.Nunca se deve inalar os vapores produzidos por estes materiais. Uma atmosfera com menos de 18 % de oxignio pode causar tonturas, perda de conscincia e eventualmente morte, sem sinais prvios de aviso. Os gases de proteo usados em soldagem e corte so, quer mais leves, quer mais pesados que o ar; certos deles (argnio, dixido de carbono-CO , nitrognio) podem deslocar o oxignio do ar ambiente sem serem detectados pelos sentidos do homem.

APOSTILA III O hidrognio um gs inflamvel. Uma mistura deste gs com oxignio ou ar numa rea confinada explode se alguma fasca ocorrer. Ele incolor, inodor e inspido. Ainda, sendo mais leve que o ar, ele pode acumular-se nas partes superiores de reas confinadas e agir como gs asfixiante. Alguma irritao nos olhos, no nariz ou na garganta durante a soldagem ou o corte pode ser indcio de uma contaminao do local de trabalho e de uma ventilao inadequada. O trabalho deve ser interrompido, as condies do ambiente devem ser analisadas e as providncias necessrias para melhorar a ventilao do local devem ser tomadas.

Cilindros de gs O manuseio inadequado dos cilindros dos gases usados em soldagem ou corte eltricos pode provocar a danificao ou ruptura da vlvula de fechamento e a liberao repentina e violenta do gs que contm com riscos de ferimento ou morte. Observar as caractersticas fsicas e qumicas dos gases usados e seguir rigorosamente as regras de segurana especficas indicadas pelo fornecedor.

APOSTILA III Somente usar gases reconhecidamente adequados ao processo de soldagem ou corte e aplicao previstos. Somente usar um regulador de presso especfico para o gs usado e de capacidade apropriada aplicao. Nunca usar adaptadores de rosca entre um cilindro e o regulador de presso. Sempre conservar as mangueiras e conexes de gs em boas condies de trabalho. O circuito de gs deve estar isento de vazamentos. Os cilindros de gs devem sempre ser mantidos em posio vertical. Eles devem ser firmemente fixados no seu carrinho de transporte ou nos seus suportes ou encostos (em paredes, postes, colunas, etc.) por meio de correia ou de corrente isolada eletricamente.

Nunca conservar cilindros ou equipamento relativo a gases de proteo em reas confinadas. Nunca instalar um cilindro de gs de forma que ele possa, mesmo que acidentalmente, se tornar parte de um circuito eltrico: Em particular, nunca usar um cilindro de gs, mesmo que vazio, para abrir um arco eltrico. Quando no estiverem em uso, cilindros de gs devem permanecer com sua vlvula fechada, mesmo que estejam vazios: Devem sempre ser guardados com o seu capacete parafusado. O seu deslocamento ou transporte deve ser feito por meio de carrinhos apropriados e deve-se evitar que cilindros se choquem. Sempre manter cilindros de gs distantes de chamas e de fontes de fascas ou de calor, fornos, etc.

APOSTILA III

Ao abrir a vlvula do cilindro, manter o rosto afastado do regulador de presso/vazo.

REGRAS DE SEGURANA RELATIVAS AO PESSOAL

Choques eltricos Choques eltricos podem ser fatais e devem ser evitados. Instalaes eltricas defeituosas, aterramento ineficiente assim como operao ou manuteno incorretas de um equipamento eltrico so fontes comuns de choque eltricos. Nunca tocar em partes eletricamente "vivas": A rede de alimentao eltrica, o cabo de entrada e os cabos de soldagem (se insuficientemente isolados), o porta-eletrodo, a pistola ou a tocha de soldar, os terminais de sada da mquina e a prpria pea a ser soldada (se no adequadamente aterrada) so exemplos de partes eletricamente "vivas". A gravidade do choque eltrico depende do tipo de corrente envolvida (a corrente alternada mais perigosa que a corrente contnua), do valor da tenso eltrica (quanto mais alta a tenso, maior o perigo) e das partes do corpo afetadas. As tenses em vazio das fontes de energia usadas em soldagem, corte ou goivagem podem provocar choques eltricos graves.Quando vrios soldadores trabalham com arcos eltricos de diversas polaridades ou quando se usam vrias mquinas de corrente alternada, as tenses em vazio das vrias fontes de energia podem se somar; o valor resultante aumenta o risco de choque eltrico.

APOSTILA III Instalar o Equipamento de Acordo com as Instrues do Manual Especfico Fornecido: Sempre usar cabos eltricos de bitola adequada s aplicaes previstas e com a isolao em perfeito estado. Para o circuito de soldagem, respeitar a polaridade exigida pelo processo ou a aplicao. Aterrar os equipamentos e seus acessrios a um ponto seguro de aterramento: A ligao da estrutura das mquinas a um ponto seguro de aterramento prximo do local de trabalho condio bsica para se evitar choques eltricos. Ainda e de acordo com a figura abaixo, a pea a ser soldada ou o terminal de sada correspondente na fonte de energia deve ser aterrada, mas no ambos: "aterramentos duplos" podem fazer com que a corrente de soldagem circule nos condutores de aterramento, normalmente finos, e os queime.

Garantir bons contatos eltricos na pea soldada e nos terminais de sada da mquina: Os terminais de sada, em particular aquele ao qual a pea soldada estiver ligada, devem ser mantidos em bom estado, sem partes quebradas ou isolao trincada. Nunca fazer contatos eltricos atravs de superfcies pintadas, notadamente na pea a ser soldada. Assegurar-se de que todas as conexes eltricas esto bem apertadas, limpas e secas: Conexes eltricas defeituosas podem aquecer e, eventualmente, derreter. Elas podem ainda ser a causa de ms soldas e provocar arcos ou fascas perigosas. No se deve permitir que gua, graxa ou sujeira se acumule em plugues, soquetes, terminais ou elementos de um circuito eltrico. Manter o local de trabalho limpo e seco: A umidade e a gua so condutoras da eletricidade. Manter sempre o local de soldagem ou corte, os equipamentos e a roupa de trabalho secos. Eliminar de imediato todo e qualquer vazamento de gua. No deixar que mangueiras encostem-se a peas metlicas. Nunca ultrapassar os limites de presso da gua indicados nos Manuais de Instrues. Usar Roupa e Equipamentos de Proteo Individual Adequados, em bom estado, limpos e secos: Ver, abaixo, as regras especficas relativas proteo corporal. Ao soldar ou cortar, no usar quaisquer adornos, acessrios ou objetos corporais metlicos: Para soldar, cortar ou goivar, recomendado retirar anis, relgios,

APOSTILA III colares e outros itens metlicos. Contatos acidentais de tais objetos com algum circuito eltrico podem aquec-los, derret-los e provocar choques eltricos. O soldador ou operador de uma mquina de soldar ou cortar deve trabalhar em cima de um estrado ou plataforma isolante.

Campos eletro magnticos

A corrente eltrica que circula num condutor provoca o aparecimento de campos eltricos e magnticos. A corrente eltrica utilizada em soldagem corte ou goivagem criam tais campos em torno dos cabos de solda e dos equipamentos. Ademais certas mquinas de soldar geram e usam para abrir o arco ou durante toda a operao de soldagem, um faiscamento do tipo "rudo branco," conhecido como "alta freqncia". Conseqentemente, pessoas portadoras de marca-passo devem consultar um mdico antes de adentrar uma rea de soldagem ou corte: os campos eltricos e magnticos ou as irradiaes podem interferir no funcionamento do marca-passo. No se deve permanecer entre os dois cabos eletrodo e obra e sim, sempre manter ambos do mesmo lado do corpo. Os dois cabos de soldagem (eletrodo e obra) devem correr juntos e, sempre que possvel, amarrados um a o outro. Na pea a ser soldada, conectar o cabo obra to perto quanto possvel da junta. Manter os cabos de soldagem e de alimentao do equipamento to longe quanto possvel do corpo. Nunca se devem enrolar cabos de soldagem em torno do corpo.

Regras para a proteo da viso Os arcos eltricos de soldagem ou corte emitem raios ultravioletas e infravermelhos. Exposies de longa durao podem provocar queimaduras graves e dolorosas da pele e danos permanentes na vista. Para soldar ou cortar, usar mscara com vidro ou dispositivo de opacidade adequado ao processo e aplicao prevista:. A tabela abaixo orienta quanto opacidade recomendada para a proteo em funo do processo e da faixa de corrente usados. Como regra geral, iniciar com uma opacidade alta demais para que se veja a zona do arco; reduzir ento a opacidade que se tenha uma viso adequada da rea de soldagem, sem problema para os olhos.

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Radiaes emitidas pelo arco eltrico.

O arco eltrico emite radiaes visveis e invisveis resultante da grande concentrao de energia em forma de luz nos momentos de soldagens. Estes raios, conhecidos como infravermelho e ultravioleta, so nocveis a sade e provocam danos na pele e nos olhos enquanto os ultravioletas so quimicamente ativos ocasionando acidentes oculares como cegueira momentnea e futura conjuntivite, os infravermelhos secam completamente certas clulas lquidas do globo ocular causando complicaes no cristalino levando em longo prazo a uma catarata profissional. Na pele, o efeito causado idntico ao ocasionado pelos raios solares e mesmo a uma exposio por mais rpida que seja sem o uso de equipamentos de proteo ocasiona queimaduras na pele e segueira momentnia.

Raios ultravioletas So quimicamente ativos e podem ocasionar acidentes oculares, como cegueira momentnea, e principalmente conjuntivite.

Raios infravermelhos Secam completamente certas clulas lquidas do globo ocular, causando complicaes no cristalino, levando em longo prazo a uma catarata profissional. Na pele, o efeito causado idntico ao ocasionado pelos raios solares. Geralmente, uma exposio, mesmo sendo rpida a estes raios, pode provocar conjuntivite, que se manifestam algumas horas aps a exposio.

Proteo dos olhos das radiaes Os olhos devem ser cuidadosamente protegidos contra os efeitos danosos do arco eltrico. Para isso, utiliza-se o filtro de proteo (norma DIN 4647). Os nveis de caracterizao de segurana para a soldagem a arco eltrico so os seguintes: Escala progressiva do nvel de segurana:

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Usar culos de Segurana com Protetores Laterais: Quando se solda, corta ou goiva, quando se remove a escria de um cordo de solda ou quando se esmerilha alguma pea partculas metlicas, respingos e fagulhas podem atingir os olhos sob ngulos quaisquer de incidncia. Nos processos semi-automticos ou automticos, pontas de arame podem ferir gravemente. Usar os culos de segurana inclusive por baixo da mscara de soldar ou de qualquer protetor facial. Qualquer pessoa dentro de uma rea de soldagem ou corte, ou num raio de 20 m, deve estar adequadamente protegida: A irradiao de um arco eltrico tem grande alcance e partculas metlicas e respingos podem voar sobre distncias relativamente grandes.

Regras para a proteo da pele Devido emisso de raios ultravioletas e infravermelhos, arcos eltricos queimam a pele da mesma maneira que o sol, porem muito mais rapidamente e com maior intensidade. Os operadores, e em particular aqueles sensveis exposio ao sol podem sofrer queimaduras na pele aps breve exposio a um arco eltrico. Os respingos de solda e as fagulhas so outras fontes de queimaduras. A seguir as recomendaes abaixo para garantir uma proteo segura contra a irradiao de um arco eltrico e os respingos. No deixar nenhuma rea de pele descoberta: No arregaar as mangas da camisa ou do avental. Usar roupa protetora resistente ao calor: gorro, jaqueta, avental, luvas e perneiras: Roupa de algodo ou similares constitui uma proteo inadequada, pois alm de ser inflamvel, ela pode se deteriorar em funo da exposio s radiaes dos arcos eltricos. Usar calado de cano longo e estreito: No usar sapatos baixos e folgados nos quais respingos e fagulhas possam penetrar.

APOSTILA III Usar calas sem bainha: Bainhas podem reter fagulhas e respingos. As pernas das calas devem descer por cima das botas ou dos sapatos para evitar a entrada de respingos. Sempre usar roupa, inclusive de proteo, limpa: Manchas de leo ou graxa ou sujeira em excesso podem inflamar-se devido ao calor do arco. Manter os bolsos, mangas e colarinhos abotoados: Fagulhas e respingos podem penetrar por tais aberturas e queimar pelos e/ou pele. Os bolsos no devem conter objetos ou produtos combustveis tais como fsforos ou isqueiros. Todas as regras acima se aplicam integralmente s manutenes preventivas e corretivas dos equipamentos: Manutenes ou reparaes somente devem ser feitas por elementos habilitados devidamente protegidos e isolados do ponto de vista eltrico; somente usar ferramentas isoladas, especficas para eletricidade. Proceder reparao de mquinas eltricas em local apropriado e devidamente isolado.

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Regras para a Proteo da Audio Usar Protetores de Ouvido: Certas operaes de soldagem e corte ou goivagem produzem rudos de intensidade elevada e, eventualmente, longa durao. Protetores de ouvido adequados, alm de protegerem contra estes rudos excessivos, impedem que respingos e fagulhas entrem nos ouvidos. REGRAS DE SEGURANA RELATIVAS AOS EQUIPAMENTOS Sempre instalar e operar um equipamento de soldar ou cortar de acordo com a orientao do seu Manual de Instrues. Alem da proteo ao pessoal de operao e manuteno, o aterramento constitui uma proteo fundamental dos equipamentos. Sempre ligar uma mquina de soldar ou cortar sua linha de alimentao atravs de uma chave de parede: Esta chave deve ter fusveis ou disjuntor de capacidade adequada e poder ser trancada. Instalar um plugue na extremidade do cabo de entrada da mquina. Se for necessrio fazer manuteno da mquina no local de trabalho, colocar uma etiqueta de aviso na chave geral para evitar que ela venha a ser usada. Sempre instalar e operar uma mquina de soldar ou cortar de acordo com as orientaes contidas no Manual de Instrues: Alm da proteo ao pessoal de operao e manuteno, o aterramento constitui uma proteo fundamental dos equipamentos. Operar os equipamentos estritamente dentro das caractersticas anunciadas pelo fabricante: Nunca sobrecarreg-los. Nunca usar uma mquina de soldar ou cortar com parte do seu gabinete removida ou mesmo aberta: Alm de tal situao ser potencialmente perigosa para o soldador ou operador, a falta de refrigerao pode resultar em danos a componentes internos. Nunca operar equipamentos defeituosos: Conserv-los em perfeito estado de funcionamento, procedendo manuteno preventiva peridica recomendada pelo fabricante e manuteno corretiva sempre que necessrio. Em particular, todos os dispositivos de segurana incorporados a um equipamento devem ser mantidos em boas condies de trabalho. Sempre manter um equipamento de soldar ou cortar afastado de fontes externas de calor (fornos, por exemplo). Mquinas de soldar ou cortar no devem ser utilizados em locais alagados ou poas de gua: Salvo quando projetados especialmente ou adequadamente protegidos (a critrio do fabricante), mquinas de soldar ou cortar no devem ser operadas em ambientes corrosivos ou que tenham matrias oleosas em suspenso, ou nas intempries. Depois de usar um equipamento de soldar ou cortar, sempre deslig-lo e isol-lo da sua linha de alimentao.

APOSTILA III SEGURANA EM PROCESSOS DE SOLDAGEM E CORTE OXI-GS

Geralmente todas as regras de segurana aplicadas aos processos de soldagem a arco eltrico tambm so aplicadas aos processos de soldagem e corte oxi gs com algumas diferenas no que diz respeitos aos equipamentos utilizados nos processos e fatores de proteo com relao viso.

As operaes de soldagem e corte envolve muito calor, emitem uma quantidade de luz considervel e frequentemente so projetados respingos de metal quente. Os soldadores necessitam ento de proteo para o corpo, a cabea e especialmente para os olhos. Estas podem variar de acordo com o tipo de trabalho a ser realizado, mas geralmente devem permitir liberdade de movimentos e ao mesmo tempo cobrir adequadamente contra queimaduras e fascas, respingos de solda, e da radiao do arco. As roupas que usamos no dia a dia podem proteg-lo da exposio radiao ultra-violeta, que aparecem na forma de uma queimadura de pele, como por exemplo, as queimaduras de sol. Sob condies severas, entretanto, podem resultar em queimaduras srias e cncer de pele, quando se permanece exposto a radiao excessiva. Devido a sua maior durabilidade e resistncia ao fogo, roupas de couro so as mais apropriadas para serem usadas. Tecidos sintticos ( que podem derreter ou pegar fogo quando expostos a calor extremo) ou algodo no devem ser usadas a no ser que tenham sido especialmente tratadas para resistirem ao fogo. Se possvel, mantenha suas roupas limpas de graxa e leo, pois estas substncias podem pegar fogo e queimar incontroladamente na presena de oxignio. Guia para seleo de lentes para proteo dos olhos dados obtidos ANSI/AWS Z49.1-88

APOSTILA III

Cilindros de Gs So vasos de presso especialmente confeccionados com a finalidade de acondicionar gases sob alta presso. Devido s altas presses contidas nos cilindros, deve-se dar ateno especial a sua identificao, transporte, armazenamento e uso. Tanto o cilindro de oxignio quanto o cilindro de acetileno so feitos em ao especial, sendo que as paredes dos cilindros de oxignio so mais espessas do que as paredes dos cilindros de acetileno. Os cilindros de gases como oxignio, Co2, nitrognio e misturas gasosas, so confeccionados sem costura (sem solda ). O acetileno engarrafado em cilindros especiais com costura (so soldados), sendo que, em seu interior, existe uma massa porosa contendo acetona. O gs dissolve-se na acetona e fica retido nos poros da massa, sem perigo de exploso. Com essa tcnica, consegue-se engarrafar o acetileno em cilindros a uma presso de 20kgf/cm2. Usar somente cilindros contendo o gs adequado para cada processo distinto.

Transporte

Os cilindros so vasos de presso bastante resistentes, por isso pesam muito e dentro deles h uma presso considervel. Quando um cilindro cai, pode atingir pessoas, causando-lhes srios ferimentos. Se um cilindro cair de tal forma que a vlvula quebre, a parte solta pode ser expelida como um projtil, semelhante a uma bala de arma de fogo, e pode atingir algum em sua trajetria. O jato de gs, sob alta presso, se atingir pessoas pode feri-las gravemente, podendo ainda atingir

APOSTILA III orifcios do corpo como boca, ouvido, nariz, etc. Ao transportar ou movimentar cilindros deve-se ter em mente as seguintes medias de segurana:

Mantenha as mos limpas, livres de leo ou graxa. Proteja os cilindros contra choques. No os deixe cair ou sofrer impactos. Transporte os cilindros sempre com o capacete de proteo da vlvula. Jamais transport-los com ponte rolante presos a cabo de ao ou eletroim,

Armazenagem

Os cilindros devem ser armazenados em local bem ventilado, protegidos de chuva e raios solares. O local deve ser seco e as paredes devem resistir ao fogo.

Cilindros de gases comburentes, como o oxignio, no devem ser armazenados no mesmo local que gases combustveis, como o acetileno e o hidrognio. Na medida do possvel, deve haver uma parede divisria entre eles.

A rea de armazenamento deve ser sinalizada com avisos de proibido fumar, produo de fascas ou chama aberta.

Junto rea de armazenamento no deve haver fios de alta tenso ou instalaes eltricas precrias.

Certifique-se que a vlvula dos cilindros esteja bem fechada.

Manuseio

Nunca permita que o eletrodo, porta eletrodo ou qualquer outra porta eletrodo ou qualquer outra parte eletricamente carregada toque o cilindro.

Nunca tente transferir gases de um cilindro para outro. Esta prtica envolve grandes riscos e inmeros acidentes fatais tm ocorrido devido a essa prtica.

No provoque aumento de presso do cilindro por meio de calor ou chama. No mantenha sobre o cilindro objetos que possam dificultar o rpido

fechamento da vlvula. Certifique-se de usar o gs certo, consultando o cdigo de cores Conforme norma ABNT NB-46 (Tabela 3) e a conexo conforme norma PB-

588. Certifique-se que no haja sujeira no orifcio de sada da vlvula. Em

APOSTILA III


Caso de dvida, abrir a vlvula devagar, s para dar um jato de limpeza. Nunca dirija este jato contra si prprio ou qualquer outra pessoa

Uso do cilindro de gs

Cilindros de gs somente devem ser usados estando na posio vertical

presos a um suporte, ou em carro-suporte adequado. No usar gases como ar comprimido para limpar peas ou locais de trabalho,

partida de motores ou qualquer outro servio onde se use ar comprimido. No usar sobre o corpo para refriger-lo, pois o contato com qualquer

mancha de leo, graxa ou gordura pode provocar ignio, quando se tratar do oxignio. O jato de qualquer gs dirigido para o corpo, quando sob presso relativamente baixa pode causar penetrao de partculas slidas em alta velocidade. Quando se tratar de um gs inerte, pode causar asfixia.

Reguladores de Presso

Os gases fornecidos em cilindros no podem ser utilizados presso que se encontram dentro do cilindro. Com efeito, um cilindro de oxignio cheio tem uma presso interior da ordem de 180Kgf/cm2, e o acetileno dissolvido na acetona tem presso de 20Kgf/cm2.Para o uso normal desses dois gases, a presso de trabalho da ordem de: - 1,5kgf/cm2 a 6,0Kgf/cm2 para o oxignio; - 0,3Kgf/cm2 a 1,0Kgf/cm2 para o acetileno. H, portanto, necessidade de um dispositivo - o regulador - que transforme a presso existente no interior do cilindro (alta presso) em presso adequada para Cilindros de gs somente devem ser usados na posio vertical ou em carro-suporte adequados o uso que se fizer do gs (baixa presso). Os reguladores so semelhantes em seu sistema de funcionamento, diferenciando-se apenas nas suas dimenses, formas e caractersticas, de acordo com:

O tipo de gs A presso que vai ser reduzida A presso que vai manter na sada O volume mximo a fornecer, mantendo a presso constante Os seguintes cuidados devem ser tomados ao se manusear reguladores de

presso: Nunca use leo ou graxa no regulador, na conexo ao cilindro ou qualquer

outra pea que seja acoplada. No troque a conexo de entrada de um regulador com objetivo de usar a

vlvula com um gs diferente Nunca tente lubrificar o parafuso de regulagem. Isso no necessrio. No use reguladores com manmetros danificados. Afrouxe totalmente o parafuso do diafragma antes de abrir o cilindro. Limpe as conexes de entrada antes de acoplar o regulador em qualquer

local.

APOSTILA III

Vlvulas de segurana obrigatria a utilizao de vlvulas de segurana em equipamentos de

solda e corte como medida de preveno de acidentes. H normalmente dois tipos de dispositivos de segurana: vlvulas contra retrocesso de chama e vlvulas de contra-fluxo.

A vlvula contra retrocesso de chama um dispositivo para conexo aos cilindros de gases combustveis (acetileno, propano e GLP) e comburentes

(oxignio). Seu funcionamento previsto para baixas presses e, portanto, deve ser conectada aps o regulador de presso (figura 09). Essas vlvulas tm as seguintes funes:

Evitar o Contra Fluxo de Gases: O contra fluxo de gases pode ser ocasionado por entupimento de bicos de maaricos ou purga incorreta das mangueiras. Uma vlvula unidirecional ativada para bloqueio de contra fluxo do gs.

Extinguir o Retrocesso de Chama: Um filtro sinterizado, normalmente em ao inoxidvel, tem a funo de extinguir a chama do retrocesso, enquanto que o fluxo de gs combustvel interrompido pela vlvula unidirecional.

A vlvula de contra fluxo tm a funo de evitar a entrada de gs de um sistema para outro, em caso de defeito no maarico, ou mesmo por entupimento do bico de solda ou de corte. Esse tipo de vlvula deve ser instalada nas conexes de entrada do maarico.

Deve ser salientado que a vlvula de contra fluxo de gases no tem a funo de evitar o retrocesso da chama entre o maarico e o regulador de presso. A tendncia atual no mercado a utilizao de vlvula contra fluxo equipada com um sinterizado de ao inoxidvel, que tem a funo de evitar o retrocesso de chama alm de impedir o contra fluxo de gases. So mais seguras, pois evitam acidentes que poderiam ocorrer nas mangueiras de gases. recomendado o uso simultneo de vlvulas contra fluxo e retrocesso de chama no maarico e vlvulas contra retrocesso de chama instalado junto aos reguladores de presso.

Mangueiras As mangueiras tm a finalidade de transportar os gases em baixa presso dos reguladores de presso at o maarico de solda ou corte. As mangueiras para uso em soldagem, e corte so constitudas de camadas de borracha sobre uma trama interna. So ainda identificadas por cores de acordo com o seu uso, sendo:

APOSTILA III Os seguintes cuidados devem ser tomados ao manusear com as mangueiras:

Antes de sua instalao, purg-las com gs para remover talco ou impurezas. No usar mangueiras acidentadas ou danificadas. No exp-las a leo, graxa, peas aquecidas ou fogo. Use sempre braadeiras adequadas para conectar as mangueiras ao

maarico e ao regulador de presso. Proteja as mangueiras contra rodas de equipamentos.

Maaricos O maarico consiste, essencialmente, de um conjunto de tubos de gs e vlvulas de controle. Um dos tubos e uma das vlvulas controla o suprimento de combustvel e o outro tubo e vlvula controla o suprimento de oxignio. . Os seguintes cuidados devem ser tomados ao se manusear com o maarico:

No esfregue o bico sobre qualquer superfcie para desobstru-lo; use a agulha adequada para limpeza ou limpeza qumica.

No use o maarico como ferramenta, alavanca, etc. Use as presses recomendadas pelo fabricante. No utilize o maarico de corte para solda ou aquecimento e vice-versa. No permita que pessoas no treinadas manuseiem o equipamento. No use fsforo ou chama direta para acender o maarico.

Soldagem e Corte em Vasos e Containers Fechados

Quem j no ouviu falar de um colega que ao cortar com maarico um barril, este explodiu, projetando o soldador a metros de distncia, e resultando em queimaduras de primeiro, segundo e terceiro graus por todo o corpo ou mesmo a perda de membros, principalmente mos e braos. Infelizmente, este colega tornou-se um mutilado devido a um acidente de trabalho e a no observao das regras bsicas de segurana.

APOSTILA III muito perigoso soldar ou cortar containers fechados em que foram armazenados lquidos inflamveis sem que precaues adequadas sejam tomadas. Uma exploso dos vapores pode ser cauado pelo arco eltrico ou chama usada para soldagem ou corte. O perigo est presente no somente em containers em que foram armazenados lquidos volteis como gasolina, querosene, como tambm outros materiais tipo leo de lubrificao, leo diesel, parafina, amnia e muitos outros. Se necessrio trabalhar em um vaso e no se tem conhecimento do seu contedo interior, este deve ser tratado como se contivesse uma substncia inflamvel, mesmo quando permaneceu vazio por um longo tempo. Os mtodos de prevenir acidentes deste tipo so:

Tornar o material no explosivo e no inflamvel; Remoo do material inflamvel.

Tornar o Material no Explosivo e no Inflamvel

Neste mtodo, o ar do interior do container trocado por um gs inerte ou por gua durante o tempo em que se desenvolve o trabalho. O gs inerte pode ser vapor, nitrognio ou dixido de carbono. Este procedimento deve ser verificado e certificado por pessoal competente e para trabalhos de longa durao, verificado em intervalos regulares. Aberturas no container devem ser fechadas de forma tal que o ar externo no possa entrar em seu interior rapidamente e evitando que se forme excesso de presso em seu interior O mtodo de substituir o ar do interior do container por gua aplicvel quando for possvel soldar abaixo da linha d'gua ou for seguro deixar um pequeno espao de ar imediatamente, abaixo da parte que ser aquecida. O espao de ar ainda conter vapores inflamveis, e este mtodo deve ser usado somente quando o espao de ar livre para ventilar com a atmosfera externa. Uma aplicao tpica deste mtodo o reparo de uma junta entre um tubo de alimentao e um tanque de combustvel. Como mostrado na Figura abaixo.

APOSTILA III Os mtodos que se seguem NUNCA devem ser usados:

Lavagem do vaso com gua fria ou quente, ou permitir um jato d'gua dentro do vaso;

Limpeza do vaso com ar comprimido; Limpeza do vaso com solventes tipos tricloretileno ou tetracloreto de carbono.

Remoo do Material Inflamvel

Se no for possvel encher o vaso com substncia inerte, a alternativa remover o material inflamvel por lavagem com vapor ou por imerso em gua fervente. Na lavagem com vapor, as tampas de entrada e sada e o plugue de drenagem devem ser removidos do vaso. As ferramentas a serem usadas devem ser do tipo que no produzem fascas, como as que so feitas de bronze. O vaso deve ser ento esvaziado e colocado em posio tal que o vapor condensado possa escoar de seu interior. A lavagem deve ser feita com vapor de baixa presso interna. Uma montagem antes para evitar aumento da presso interna. Uma montagem tpica mostrada na figura abaixo. A lavagem com vapor deve ser continuada at que a atmosfera no vaso torne-se no explosiva. Outro mtodo a imerso do vaso em gua fervente. O vaso deve ser totalmente aberto (usando ferramentas que no produzam fascas), esvaziando tanto quanto possvel, e ento imerso em gua fervente. recomendvel o uso de um desengraxante alcalino, mas este deve ser do tipo que no produza corroso no vaso. A imerso deve durar pelo menos meia hora, e perodos maiores quando necessrio. Aps a lavagem com vapor ou imerso em gua quente, o vaso deve ser cuidadosamente examinado e testado por pessoal qualificado.

Soldagem em containers fechados. Lavagem de um vaso com vapor de baixa presso.

APOSTILA III Soldagem e corte e aquecimento, principais ricos dos fumos e gases e medidas de precauo

PROCEDIMENTOS DE PRONTO SOCORRO E EMERGNCIA O pronto socorro consiste em um tratamento provisrio aplicado em caso de acidente ou doena. Um socorro imediato (dentro de quatro minutos) e adequado pode ser a diferena entre uma recuperao completa, uma invalidez permanente ou a morte.

Inalao de Gases

Trabalhadores com sintomas de exposio a fumos e gases devem ser levados para uma rea no contaminada e inalar ar fresco ou oxignio. Caso a vtima esteja inconsciente, quem prestar socorro deve eliminar os gases venenosos ou asfixiantes da rea ou usar equipamento apropriado de respirao antes de adentr-la.

APOSTILA III


Remover a vtima para uma rea no contaminada e chamar um mdico. Administrar oxignio por meio de uma mscara se a vtima estiver respirando. Caso contrrio, praticar a reanimao cardiopulmonar, de preferncia com administrao simultnea de oxignio. Conservar a vtima aquecida e imobilizada.

Olhos Afetados Caso a vtima use lentes de contato, remov-las. Irrigar os olhos com grande quantidade de gua por 15 min. Ocasionalmente, levantar as plpebras para assegurar uma irrigao completa. Aplicar um curativo protetor seco.Chamar um mdico.Requerer assistncia mdica para remover ciscos ou poeira. Em caso de ferimento por irradiao de arco eltrico, aplicar repetidamente compressas frias (de preferncia geladas) durante5a10 min. Aplicar um curativo protetor seco. Chamar um mdico. No esfregar os olhos.No usar gotas ou colrio salvo se receitados por um mdico.

Irritao da Pele

Para os casos de contato da pele com produtos irritantes, molhar as regies afetadas com grandes quantidades de gua e depois, lavar com gua e sabo. Retirar a roupa contaminada. Se as mucosas estiverem irritadas, molhar com gua. Lavar cortes e arranhes com gua e sabo neutro. Aplicar um curativo seco e esterilizado.

Queimaduras Para queimaduras por calor, aplicar gua fria numa bolsa de borracha ou similar. Se a pele no estiver rompida, imergir a parte queimada em gua fria limpa ou aplicar gelo limpo para aliviar a dor. No furar bolhas.Enfaixar sem apertar com faixa seca e limpa.Chamar um mdico.

Choques Eltricos Quem prestar socorro deve primeiramente proteger a si mesmo com materiais isolantes tais como luvas. Desligar o equipamento para eliminar o contato eltrico com a vtima. Usar equipamento ou objetos isolantes se a pessoa que prestar socorro tiver que tocar a vtima para retir-la. Se a vtima no estiver respirando, praticar reanimao cardiopulmonar assim que o contato eltrico for removido. Chamar um mdico. Continuar com a ressuscitao cardiopulmonar at que a respirao espontnea tenha sido restaurada ou at que o mdico tenha chegado. Administrar oxignio e manter a vtima aquecida.

Queimaduras por Eletricidade Tratar queimaduras por eletricidade como queimaduras por calor. Aplicar compressas frias ou geladas. Cobrir as feridas com curativo seco limpo.Chamar um mdico.

APOSTILA III


Metalurgia de

soldagem

APOSTILA III

2 METALURGIA DE SOLDAGEM INTRODUO A soldagem causa alteraes bruscas e localizadas de temperatura no material sendo soldado. Estas alteraes podem provocar mudanas estruturais e, consequentemente, nas propriedades do material. A Degradao nas propriedades, com implicaes na futura utilizao da pea soldada tem influencia determinante na qualidade do produto soldado. Duas maneiras de se enfrentar este problema so:

Desenvolver materiais que sejam menos sensveis soldagem, isto , melhorar a "soldabilidade" dos materiais.

Controlar a operao de soldagem (e, possivelmente, executar operaes complementares) de modo a minimizar ou remover a degradao de propriedades da pea.

Sendo assim metalurgia de soldagem consiste em estudar o efeito da operao de soldagem sobre a estrutura e propriedades dos materiais para:

Obter informaes que auxiliem no desenvolvimento de novos materiais

menos sensveis soldagem. Determinar os parmetros operacionais de soldagem de maior influncia nas

alteraes da estrutura e propriedades do material. Desenvolver operaes complementares, para minimizar a degradao de

propriedades, ou para reverter esta degradao.

ESCOPO DA METALURGIA DA SOLDAGEM

Tenses e Deformaes

Parametros Operacionais : Corrente tenso velocidade, etc. consumiveis,

gs, fluxos etc

Propriedades mecanicas, quimicas, eletricas

Ciclo termico, velocidade de aquecimentoe de resfriamento,

temperatura de pico, propriedades do material

Microestrutura: zonas fundida e termicamente afetada etc.

Geometria da solda largura, penetrao, rea diluio etc.

APOSTILA III

RELAO ESTRUTURA E PROPRIEDADES As Caractersticas dos metais tm grande influncia de sua estrutura em vrias de suas propriedades. A estrutura determinada pelos processamentos sofridos pelo metal durante sua fabricao sua histria. Exemplo: Variao do LE com a velocidade de resfriamento para um ao SAE 1080. (pr-aquecido a 900C por uma hora.)

A soldagem, sob certos aspectos:

Considerada como um violento tratamento trmico e mecnico. Pode causar alteraes localizadas na estrutura da junta soldada. Capaz de afetar localmente as propriedades do material.

Comprometimento do desempenho em servio da pea soldada deve ser minimizado por:

Adequao do processo de soldagem ao material a ser soldado. Escolha de um material (metal base e/ou consumveis) pouco sensvel a

alteraes estruturais pelo processo de soldagem. NVEIS ESTRUTURAIS Estrutura compreende detalhes grosseiros (macroestrutura) at a organizao interna dos tomos (estrutura eletrnica). Metalurgia fsica: interessa-se

Pelo arranjo dos tomos que compem as diversas fases de um metal (estrutura cristalina)

Pelo arranjo dessas fases (microestrutura).

APOSTILA III

ESTRUTURAS CRISTALINAS Os metais so slidos cristalinos, onde seus tomos no estado solido esto arranjados numa ordem de longo alcance de maneira a formar uma estrutura cristalina. Isto ocorre, pois seus tomos se organizam em um arranjo espacial repetitivo e que surge de forma progressiva durante o processo de solidificao. Os tomos vibram e apenas em torno de suas posioes de equilbrio, posies fixas na rede cristalina. No estado liquido os metais no possuem arranjo atmico, porem a medida que a temperatura do metal liquido em dado processo de resfriamentos se aproxima do ponto de solidificao vai se formando um certo arranjo atmico numa ordem de curta distncia em que a estrutura apresenta-se bastante similar a do solido. Ento o metal comea a solidificar-se e a formar um arranjo atmico especifico para aquele metal ou liga metlica que naquela temperatura e velocidade de resfriamento lhe peculiar. Esse aspecto ser mais detalhado quando do estudo dos diagramas de fase e equilbrio. Dessa maneira a estrutura cristalina formada por repetio ou formao peridica de um arranjo de tomos, ainda que distantes uns dos outros distncia interatmica. As estruturas cristalinas mais comuns e seus respectivos metais esto listados na tabela abaixo.

CFC CCC HC Ferro Cromo Titnio

Alumnio Ferro Zinco Chumbo Molibdnio Cobalto Cobre Tungstnio Cdmio Nquel Tntalo Zircnio Ouro Vandio Magnsio

Platina Titnio -------------- Cobalto Nibio --------------

APOSTILA III O estudo das estruturas cristalinas dos metais facilitado atravs da configurao e clulas unitrias apresentadas em forma do menor paraleleppedo referenciado a trs eixos coordenados que representam a simetria da estrutura. Os tomos so apresentados como esferas rgidas cujo os centros coincidem com os vrtices/faces deste outro paraleleppedo, chamado clula unitria. Alguns tomos podem tambm ocupar outras posies, tambm de equilbrio na estrutura cristalina. Entre as diversas, as principais estruturas cristalinas so:

Cbica de face centrada (CFC) Cbica de corpo centrado (CCC) Hexagonal compacta (HC) Tetragonal de corpo centrado (TCC)

Cbica de face centrada (CFC) Na estrutura cristalina cbica de face concentrada, a clula unitria possui formato de um cubo e os tomos esto organizados localizados no centro de cada uma das faces deste cubo (um tomo por face) e um tomo por vrtice do cubo conforme as figuras abaixo.

Possui 4 atomos por celula unitaria (1/8 x 8) + (1/2 x 6) = 4. Apresenta o maior numero de planos de maior densidade atomica , de tal modo que os metais que apresentam esse sistema tem maior tenacidade que os metais do sistema CCC

Cubica de corpo centrado Na estrutura cristalina cubica de corpo centrado, a celula unitaria possui formato de um cubo eos atomos esto localizados nos vertices do cubo ( um atomo por vertice ) e um atomo localizado no centro do cubo conforme figura a seguir.

Possui dois tomos por clula unitria: ( 1/8 x 8 ) + 1 = 2

APOSTILA III

Hexagonal compacta (HC) Na estrutura cristalina hexagonal compacta, a clula unitria possui um formato de um prisma hexagonal e os tomos esto localizados nos vrtices deste hexgono(um tomo por vrtice ), um tomo localizado no centro de cada uma das duas bases ( superior e inferior ) do prisma hexagonal, e trs tomos localizados no centro de cada prisma triangular alternados ( formando um plano entre as faces superior e inferior do prisma hexagonal), conforme figura abaixo:

Possui 6 tomos por clula unitria [ ( 1/6 x 12) + ( 1/2 x 2 ) + (1 + 3)] = 6

Tetragonal de corpo concentrado ( TCC ) Na estrutura cristalina tetragonal de corpo concentrado a clula unitria possui formato tetradrico ( prisma reto de base quadrada), onde os tomos esto localizados nos vrtices deste tetraedro ( um tomo por vrtice ) e um tomo localizado no centro do tetraedro conforme figura abaixo.

A clula unitria tetradrica se difere da estrutura cbica. A Martensita, uma microestrutura obtida atravs do resfriamento rpido da Austenita (Fe ) apresenta esta configurao da clula unitria ALOTROPIA DO FERRO A alotropia a caracterstica de um elemento qumico apresentar duas ou mais estruturas cristalinas, dependendo da temperatura e presso.

APOSTILA III Transformao alotrpica a mudana de uma variedade alotrpica em outra que envolve ganho ou perda de energia.

Constituintes Alotrpicos Do Elemento Fe

Constituinte Temperatura Forma alotrpica Estrutura cristalina

Ferrita Ate 910 c Ferro CCC Austenita De 910c a 1390c Ferro CFC Ferrita Delta De 1390c a 1534c Ferro CCC

DIAGRAMA DO FERRO

ANALISANDO A FIGURA ACIMA LIQUIDO ---------------- SOLIDO ( AUSTENITA OU FERRITA DELTA ) FERRITA DELTA----- AUSTENITA AUSTENITA ----------- FERRITA AUSTENITA------------ FERRITA E CEMENTITA AUSTENITA------------ CEMENTITA + PERLITA

APOSTILA III


LIGAS METALICAS FASES Quando os elementos qumicos, metlicos ou no so adicionados ao metal puro ( elemento solvente ), temos uma liga metlica. o caso, por exemplo, do carbono no ferro. As ligas ferrosas com ate 2,06% de carbono so denominadas aos as ligas ferrosas com 2,06 % de carbono ou mais se denominam ferros fundidos. O elemento puro ferro o solvente enquanto o carbono o elemento soluto. A estrutura cristalina principal a do ferro puro, j que o elemento de maior teor. Uma conseqncia imediata de adio de tomos de soluto (carbono), isto , tomos de natureza diferente da estrutura cristalina do metal puro ( ferro ) a distoro da estrutura cristalina. Caso esta distoro torne mais difcil o deslocamento dos tomos, a liga metlica formada estar mais resistente. Por definio, fase toda poro fsica ou quimicamente homognea de um sistema delimitado por uma superfcie de separao chamada interface; por exemplo, gelo e gua. Em metalurgia, no entanto esta definio e extremamente rgida, j que na ausncia de equilbrio podem ocorrer variaes de composio qumica no domnio da fase. As fases podem ser:

Soluo solida Composto qumico Mistura mecnica

SOLUO SOLIDA

Temos uma soluo solida quando o elemento soluto adicionado passa a fazer parte integrante da fase slida, respeitando o limite de solubilidade cristalina do solvente mistura homognea. Analogamente os metais considerados como puros,( metal comercia ), na realidade contem elementos residuais ou impurezas que tendem a alterar suas caractersticas originais.

Soluo Solida Substitucional Ocorre quando um tomo do soluto substitui um tomo do solvente na estrutura cristalina ate atingir o limite de solubilidade solida sem alterar significativamente o arranjo cristalino. Os tomos apresentam dimenses semelhantes e os elementos possuem normalmente a mesma estrutura cristalina. O limite de solubilidade solida varia com a temperatura e essa variao pode ser vista atravs de diagramas de equilbrio ou de fase.

APOSTILA III


Soluo Solida Intersticial

Ocorre quando pequenos tomos do soluto se localizam nos interstcios entre tomos maiores do solvente. Um exemplo bem conhecido a soluo solida de carbono C no Ferro Gama ( Fe )- estrutura CFC denominado AUSTENITA, com mxima solubilidade de 2,06%de C a 1147 c e estvel acima de 723 c, com teor de C variando conforme a composio da liga (Fe C) ou (Fe Fe3C) e com a temperatura. tenaz, apresentando boa resistncia mecnica e ductilidade. Da mesma forma a soluo solida de C no (Fe ) denominada FERRRITA apresenta mxima solubilidade de 0,025% de C a 723 c apresenta baixa dureza e resistncia a trao e boa ductilidade podendo ser prejudicado por um tamanho excessivo do gro bem como pela sua morfologia. COMPOSTO QUMICO a fase constituda por tomos entre dois ou mais elementos qumicos numa proporo constante a qualquer temperatura e no domnio da fase. Nas ligas ferrosas temos a CEMENTITA (Fe3C) com 6,67% de C, estrutura cristalina ortorrmbica com 12 tomos de Fe e 4 tomos de C, por clula unitria. Apresenta dureza de aproximadamente 800 HB e bastante frgil. Capaz de dissolver outros elementos ( Mn, Cr, Mo etc. ) dando origem a carbonetos complexos. MISTURA MECNICA

E o constituinte formado por duas fases que se interagem mecanicamente segundo o processo de cintica de sua formao. Cada fase permanece com suas caractersticas individuais enquanto que as do constituinte so proporcionais a fase mais preponderante. Vista ao microscpio metalogrfico apresenta-se geralmente na forma de lamelas. A PERLITA no ao no caso dos aos uma mistura mecnica de 88% de Ferrita ( Fe ) e 12% de CEMENTITA (Fe3C) formada a partir da decomposio da AUSTENITA (Fe ) com 0,8% de C. Em condies de equilbrio resfriamento bem lento essa transformao se d a temperatura EUTETIDE correspondendo a 723 c no diagrama de fase Fe Fe3C. NUCLEAO Como j comentado anteriormente os metais lquidos, no possuem estrutura cristalina, seus tomos esto distribudos aleatoriamente, em funo do seu estado fsico ( temperatura e presso ). Para que ocorra o processo de solidificao necessrio que haja um super resfriamento do metal. A partir da a solidificao ocorre em duas etapas: nucleao e crescimento de cada ncleo cristalino. A solidificao de um metal ou liga a partir do estado liquido Pode ser descrito como um processo embrionrio, pois a partir desses embries slidos que os primeiros ncleos ou germes cristalinos so formados.

APOSTILA III


Os embries slidos aparecem no meio liquido a medida que o metal que o metal ou liga se aproxima da temperatura de solidificao. A partir dos embries estveis os ncleos so formados; a etapa da nucleao homognea. Todavia, na pratica, os ncleos se formam preferencialmente nas superfcies mais exteriores do metal, que esto juntas na parede do molde ou lingoteira; assim como sobre substancias puras no metlicas ou metlicas de mais alto ponto de fuso. Para um dado volume de metal a medida que a poro solidificada aumenta, a poro liquida diminui de forma proporcional, ento passo a passo novos tomos da fase liquida vo se agregando ao metal solidificado. a etapa de crescimento. Formam-se as Dentritas com seus eixos principal e secundrio. CONTORNO DO GRO Contorno de gro o limite ou fronteira entre gros. Os gros so formados a partir dos ncleos iniciais que ao crescerem encontram outros ncleos iniciais, que tambm cresceram ento criado um limite entre eles, o qual denominado contorno do gro. Os contornos de gro so considerados imperfeies cristalinas, porque eles representam interrupes no arranjo uniformes dos tomos. Os tomos ao longo do contorno apresentam um maior nvel energtico,-energia potencial- que os tomos do interior de cada gro tornando-os mais reativos e com maior poder de difuso.

Tamanho Do Gro e Propriedades Mecnicas As propriedades mecnicas dependem fortemente do tamanho do gro do metal. Um metal que apresenta tamanho do gro pequeno ter melhor resistncia trao a temperatura ambiente, pois os contornos do gro tendem a inibir a deformao de gros individuais quando o material esta submetido a esforos de tenso. Porem em temperaturas elevadas, sendo a movimentao atmica favorecida principalmente nos contornos de gro e em reas tensionadas a resistncia do material ser menor. Como resultados so preferidos materiais com o tamanho do gro pequeno para aplicaes em baixas temperaturas e temperatura ambiente. Por outro lado materiais com o tamanho do gro grande ( grosseiro ) so desejveis para servio em temperaturas elevadas. Metais e ligas metlicas com tamanho do gro pequeno, geralmente possuem melhor resistncia a trao, melhor tenacidade e melhor resistncia a fadiga. IMPERFEIES CRISTALINAS A estrutura cristalina no to perfeita quanto possa parecer a primeira vista; ela apresenta uma serie de imperfeies.

a) Defeitos localizados: tomos deslocados, falta de tomos ( lacunas ) etc.

b) Defeitos em linha: quando envolve a aresta de um plano extra de tomos; so as discordncias. Estas tm grande importncia no mecanismo de formao plstica das estruturas sujeitas a fadiga. Decorrem principalmente do processo de solidificao do metal, bem como de deformaes e tenses residuais impostas ao metal.

APOSTILA III


c) Imperfeies de contorno: superfcie externa e contorno do gro

quando ocorrem entre cristais (gros adjacentes ou na superfcie externa dos cristais ou da pea)

Apesar de um material possuir uma ou mais fases presentes, ele contem muitos gros com diferentes tamanhos, orientaes e formatos mais ou menos irregulares devido ao processo de solidificao e pela presena dos gros vizinhos. Portanto gros so cristais individuais, onde os tomos do metal esto arranjados segundo um nico modelo e uma nica orientao caracterizada pela clula unitria. Cada gro resulta de um processo de nucleao e crescimento dos primitivos embries cristalinos, processo esse que ocorre durante a solidificao do metal, mudana de fase ou refino do gro. Nos contornos de gro podem ser encontrada elevada concentrao de impurezas, prejudicando certas propriedades mecnicas, por exemplo: ductilidade e tenacidade. Isto cria condies favorveis a nucleao de uma nova fase, nas transformaes no estado solido da mesma, forma que favorece a difuso. DICORDANCIAS Como j citado os defeitos em linha so chamados de discordncias. Estas podem ser em cunha, em hlice, etc. e se caracterizam pela falta de planos atmicos no reticulado cristalino. Existe um campo de tenses elsticas ao redor das discordncias, ocorrendo o seu movimento( deslocamento ) quando so aplicados esforos externos. Desse modo no processo de deformao as discordncias podem se movimentar na estrutura cristalina ate atingir a superfcie do cristal, onde pode ocorrer o seu aniquilamento ou empilhamento. DIFUSO Difuso o fenmeno que ocorre no estado solido em etapas, atravs do transporte de matria ( energia massa ) pela movimentao dos tomos na estrutura cristalina. um processo ativado termicamente. Para que este transporte ocorra, necessria a existncia de interstcios e energia suficiente para que o tomo possa movimentar para uma nova posio de equilbrio. Esta energia decorre da maior vibrao dos tomos obtida por exemplo pelo aumento de temperatura ou aplicao de um campo magntico. Para que a difuso ocorre necessrio que tenha tomos de soluto em soluo solida numa matriz de tomos solvente ( soluto material que esta sendo dissolvido na matriz ), essa soluo pode ser considerada substitucional ou intersticial como j visto anteriormente. Quando o tomo deixa sua posio de estabilidade no reticulado cristalino e desloca-se para a posio em seu lugar pode ficar vazio ( lacuna ) ou sua posio pode ser ocupada por qualquer outro tomo.

APOSTILA III


Como o aumento da temperatura do metal no estado solido gera um aumento da vibrao dos tomos na sua posio de equilbrio, quanto maior a temperatura maior ser a difuso, ou seja um processo ativado termicamente. FASES PRESENTES NOS AOS Os aos so ligas de Fe e C (at 2%) contendo outros elementos como:

Impurezas: Resultantes do processo de fabricao. Elementos de liga: intencionalmente adicionados.

De acordo com o teor de elementos de liga, os aos so subdivididos:

Aos carbono. Aos baixa-liga (teor de elementos de liga inferior a 5%). Aos mdia-liga (entre 5 e 10%). Aos alta-liga (acima de 10%).

FASES PRESENTES NO AO RESFRIADO LENTAMENTE.

Altas temperaturas:

AUSTENITA: soluo slida de C, Fe e outros elementos. Estrutura tipo CFC.

Durante o resfriamento: (aos < 0,8%C):

AUSTENITA transforma-se em FERRITA. FERRITA: soluo slida C,Fe, estrutura CCC.

Abaixo de 727 Clsius:

AUSTENITA transforma-se em PERLITA. PERLITA: mistura de FERRITA E CEMENTITA.

FERRITA:

Constituinte macio, dtil, e em geral, tenaz. Tenacidade depende da temperatura. Frgil a baixas temperaturas. Transio dtil-frgil depende da composio e morfologia (tamanho de gro)

APOSTILA III

PERLITA:

Constituinte mais duro e de menor tenacidade. Quantidade aumenta com o teor de carbono. Ao com 0,8%C, resfriado lentamente, 100% PERLTICO

(a) Ao Hipoeutetide, com 0,45%C. 500X. FERRITA mais PERLITA. (b) Ao Eutetide, com 0,8% C. 500X. PERLITA. (c) Ao Hipereutetide, com 0,95% C. 1000X. CEMENTITA mais PERLITA.

FASES METAESTVEIS Quando as transformaes ocorrem em condies de equilbrio (resfriamento lento). Quando se aumenta a velocidade de resfriamento:

Transformaes se afastam do equilbrio e a granulao se torna mais fina. Reduz a temperatura de transformao da Austenita. Menor mobilidade atmica e maior dificuldade para formao da Perlita. Fases no previstas no diagrama de equilbrio sero formadas.

APOSTILA III

Microestrutura de um ao Hipoeutetide em funo de sua velocidade de resfriamento a partir do campo Austentico.

Microestrutura de um ao baixo carbono resfriado rapidamente, constituda de Martensita. Martensita: Fase metaestvel, no prevista no diagrama Fe-C. Estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado. Morfologia de lminas ou agulhas. Maior dureza e mais frgil que os aos comuns. Ataque: Nital. Aumento: 200x.

OUTRO MICROCONSTITUINTE DOS AOS A BAINITA Aspecto morfolgico da Bainita formada em temperaturas inferiores Perlita, constitui-se de finos agregados de placas ou agulhas de Ferrita com partculas de Fe3C.

APOSTILA III

Bainita superior(550 - 400C) Bainita inferior(400 - 250C)

A morfologia acicular da Bainita facilmente confundida com a Martensita na observao por Microscopia tica Ataque: picral 4% + nital 2% EFEITO DA VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO As transformaes do item anterior pressupem velocidades de resfriamento bastante baixas, de forma que todos os rearranjos atmicos possam se completar. Mudanas significativas podem acontecer se o ao, sob temperatura acima de 727C, for bruscamente resfriado. As transformaes podem no se completar e outras podem ocorrer, afetando sensivelmente as propriedades mecnicas. O grfico abaixo um exemplo tpico, para um ao eutetide, considerado inicialmente em temperatura na regio da austenita (acima de 727C) e bruscamente resfriado. Exemplo: se rapidamente resfriado para 500C e mantido nesta temperatura, a transformao da austenita comear em t0 e terminar em t1. Ou melhor, a curva vermelha marca o incio da transformao e a azul, o trmino.

APOSTILA III


De 700 at cerca de 560C h formao de perlita, tanto mais fina (e dura) quanto menor a temperatura. De 560 at cerca de 200C h formao de bainita (ferrita mais carboneto de ferro fino), de dureza maior que a perlita anterior e, de forma similar, mais dura em temperaturas mais baixas. Entretanto, na faixa de 200C, h formao de uma nova estrutura, a martensita, em forma de agulhas e bastante dura (superior s anteriores). A formao da martensita o princpio bsico da tmpera dos aos, isto , o tratamento trmico para aumentar a dureza. Entretanto, nem todos os aos admitem tmpera. Em geral, somente com teor de carbono acima de 0,3% e velocidade de resfriamento alta. NA SOLDAGEM POR FUSO

A velocidade de resfriamento ser funo: Da energia usada por unidade de comprimento (aporte de calor). Da temperatura inicial da pea. Da espessura e geometria da chapa.

Muito maior que as consideradas em diagramas de equilbrio. Muito provvel a formao de fases frgeis.

EFEITO DA ADIO DE ELEMENTOS DE LIGA A adio balanceada de elementos de liga permite a obteno de uma variedade de tipos de aos com diferentes propriedades mecnicas, qumicas, magnticas, eltricas e trmicas. Estruturalmente, pode-se considerar que os elementos de liga atuam em dois aspectos fundamentais: termodinmico e cintico. No primeiro aspecto, um elemento de liga pode alterar a estabilidade relativa das fases do ao ou mesmo tornar estvel outra fase. a maioria dos elementos de liga reduz a velocidade de transformao da austenita ou, em outras palavras, aumenta a sua temperabilidade. Este efeito pode ser diferente para os diversos constituintes e, portanto a adio de elementos de liga pode favorecer a formao de um constituinte, em prejuzo de outro. Ao entrar em soluo slida em uma fase, um elemento de liga pode alterar as propriedades desta fase. Em particular, a resistncia mecnica em geral aumentada e sua ductilidade diminuda. MECANISMOS DE AUMENTO DA RESISTNCIA MECNICA A resistncia mecnica dos aos pode variar enormemente, de cerca de 200 ate 2000 MPa. Como em outros metais, existem para os aos diversos mecanismos de endurecimento, dos quais podemos citar: deformao a frio, formao de soluo slida e refino de gro. Destes o refino de gro particularmente importante por produzir, simultaneamente, uma melhoria de ductilidade e tenacidade.

APOSTILA III CONSIDERAES DURANTE A SOLDAGEM FLUXO DE CALOR A maioria dos processos de soldagem por fuso caracterizada pela utilizao de uma fonte de calor intensa e localizada. Por exemplo, na soldagem a arco, tm-se uma intensidade da ordem de 5 x 108 W/m2. Esta energia concentrada pode gerar, em pequenas regies, temperaturas elevadas, altos gradientes trmicos (102 a 103 oC/mm), variaes bruscas de temperatura (de ate 103 oC/s) e, conseqentemente, extensas variaes de microestrutura e propriedades, em um pequeno volume de material. O fluxo de calor na soldagem pode ser dividido, de maneira simplificada, em duas etapas bsicas: fornecimento de calor a junta e dissipao deste calor pela pea. Na primeira etapa, para soldagem a arco, pode-se considerar o arco como uma nica fonte de calor, definido por sua energia de soldagem, isto : E = ? . V . I / v , Onde: E = Energia de soldagem, em J/mm; ? = Eficincia eltrica do processo; V = Tenso no arco, em V; I = Corrente de soldagem, em A; v = Velocidade de soldagem, em mm/s A energia de soldagem uma medida da quantidade de calor cedida a pea, por unidade de comprimento da solda.

Na segunda etapa, a dissipao do calor ocorre principalmente por conduo na pea, das regies aquecidas para o restante do material. A evoluo de temperatura em diferentes pontos, devido soldagem, pode ser estimada terica ou experimentalmente. Um ponto localizado prximo junta experimentar uma variao de temperatura, devido passagem da fonte de calor, como mostra a figura abaixo, esta curva chamada de "ciclo trmico de soldagem.

APOSTILA III So caractersticas importantes do ciclo trmico de soldagem: a) (Temperatura de pico (Tp)), temperatura mxima atingida no ponto. Tp diminui com a distancia ao centro da solda, e indica a extenso das regies afetadas pelo calor de soldagem; b) Tempo de permanecia (tp) acima de uma temperatura critica, tempo em que o ponto fica submetido a temperaturas superiores a uma temperatura mnima para ocorrer uma alterao de interesse, chamada temperatura critica (Tc); c) Velocidade de resfriamento, definida pelo valor da velocidade de resfriamento a uma determinada temperatura T, ou pelo tempo necessrio (?t) para o ponto resfriar de uma temperatura (T1) a outra (T2).

Os ciclos trmicos de soldagem e a repartio trmica dependem de diversas variveis entre elas:

Tipo de metal de base: quanto maior a condutividade trmica do material maior a velocidade de resfriamento;

Geometria da junta soldada: considerando todos os outros parmetros idnticos, uma junta em T possui trs direes para o fluxo de calor, enquanto uma junta de topo possui apenas duas, as juntas em T tendem a resfriar mais rapidamente.

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Espessura da junta: at uma espessura limite, a velocidade de resfriamento

aumenta com a espessura da pea. Acima deste limite, a velocidade de resfriamento independe da espessura.

Energia de soldagem e temperatura inicial da pea: a velocidade de

resfriamento diminui com o aumento destes dois parmetros e a repartio trmica torna-se mais larga.

Direes para escoamento do calor em juntas (a) de topo (b) em T

MACROESTRUTURA DE SOLDAS POR FUSO A figura abaixo mostra que uma solda por fuso apresenta trs regies bsicas: a) Zona Fundida (ZF): regio onde o material fundiu-se e solidificou-se durante a operao de soldagem. As temperaturas de pico nesta regio foram superiores a temperatura de fuso do material (Tf); b) Zona Termicamente Afetada (ZTA) ou Zona Afetada pelo Calor (ZAC): regio no fundida do metal base que teve sua microestrutura e/ou propriedades alteradas pelo ciclo trmico de soldagem. As temperaturas de pico foram superiores a temperaturas criticas para o material em questo; c) Metal de Base (MB): regio mais afastada do cordo de solda e que no foi afetada pelo processo de soldagem. As temperaturas de pico so inferiores a temperaturas criticas para o material. O ciclo trmico de soldagem determina, em grande parte, as alteraes estruturais que uma dada regio do material pode sofrer devido ao processo de soldagem.

APOSTILA III CARACTERSTICAS DA POA DE FUSO Nos processos de soldagem por fuso, a zona fundida pode ser formada sob as mais diversas condies. Nos processos mais comuns, isto , na soldagem a arco com eletrodo consumvel, o metal de adio fundido transferido para a poa de fuso na forma de gotas, aquecidas a temperaturas muito elevadas, acima de 2.000 oC, no caso dos aos. Nas partes mais quentes da poa de fuso, localizadas logo abaixo do arco, o metal de adio misturado, sob intensa agitao, ao metal base fundido. Na parte posterior da poa, a temperatura cai e ocorre a solidificao. Nas regies superaquecidas ocorre uma intensa interao do metal fundido com os gases e escorias presentes na regio do arco. Estas interaes envolvem a absoro de gases (por exemplo, hidrognio pelo ao, alumnio ou cobre), a reduo de xidos, com a transferncia de oxignio para o metal, a transferncia de elementos de liga e impurezas do metal fundido para a escoria ou vice-versa e a volatilizao de elementos de maior presso de vapor (por exemplo, Zn, Cr e Al). A composio qumica final da ZF depende da intensidade destas interaes, das composies qumicas do metal de base e de adio e da participao relativa destes na formao da ZF. Esta participao relativa conhecida como "coeficiente de diluio" ou, simplesmente, como "diluio" (D), como definida abaixo:

A diluio pode ser medida em macrografias de seo transversal de soldas, como mostra a figura abaixo. Seu valor pode vaiar entre 100% (soldas sem metal de adio) e 0% (brasagem). O controle da diluio importante na soldagem de metais dissimilares, na deposio de revestimentos especiais sobre uma superfcie metlica, na soldagem de metais de composio qumica desconhecida, caso muito comum em soldagem de manuteno e na soldagem de materiais que tenham altos teores de elementos prejudiciais zona fundida, como carbono e o enxofre.

Na parte posterior da poa de fuso, a temperatura cai at a temperatura de inicio de solidificao do material. Esta queda de temperatura faz com que diversas reaes que ocorreram nas regies mais quentes ocorram agora em sentido contrario, o material pode ficar supersaturado de gases em soluo, como hidrognio e o nitrognio, devido reduo de sua solubilidade com a queda de

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temperatura e a solidificao, a evoluo destes gases pode gerar porosidade na solda. A solubilidade do oxignio tambm cai com a temperatura e este passa a reagir com outros elementos. O produto destas reaes pode ser um gs (por exemplo, C + O - CO(g), no ao), que pode causar porosidade; um slido ou um lquido insolvel na poa que, se for capturado pela frente de solidificao, resultara em incluses na solda. A formao de porosidades devido a reaes do oxignio com o carbono e a formao de incluses, sua forma, tamanho e quantidade, dependem do processo e do procedimento de soldagem, da composio do meio de proteo da poa de fuso e do arco (gases e escoria) e das composies do metal de base e adio. SOLIDIFICAO DA POA DE FUSO Em soldagem o fenmeno de solidificao, embora seja semelhante ao de um lingote ou pea fundida, guarda caractersticas que lha so prprias: CRESCIMENTO EPITAXIAL A formao de novos gros no um evento na solidificao em soldagem. Ao contrario do lingote ou pea fundida, a solda se forma pelo crescimento de gros do metal de base que esto na interface slido-lquido. Este fenmeno, chamado de crescimento epitaxial, assegura a continuidade metlica entre a ZF e o metal de base.

CRESCIMENTO COMPETITIVO Como a facilidade de crescimento de um cristal dependente de sua orientao em relao ao fluxo de calor, a solidificao de vrios cristais aleatoriamente orientados causa uma seleo, isto , os cristais orientados desfavoravelmente tendem a para de crescer. Este fenmeno ocorre em soldagem e pode ser responsvel por um certo grau anisotropia da ZF. SEGREGAO Devido s elevadas velocidades de solidificao em soldagem, a segregao ocorre em menor escala do que em um lingote. Esta segregao, contudo, suficiente para causar variaes localizadas de microestrutura, propriedades e mesmo problemas de fissurao, particularmente no centro do cordo. Como As peas fundidas em geral, a ZF caracterizada por uma estrutura primaria de gros colunares e grosseiros. Este tipo de estrutura confere baixa tenacidade ao material. FORMAO DA ESTRUTURA SECUNDARIA Aps a sua solidificao, a ZF pode sofrer ainda alteraes at o resfriamento final temperatura ambiente. Estas alteraes podem incluir, por exemplo, o crescimento do gro, a formao de carbonetos, nitretos, fases intermetlicas, etc. e a transformao de uma fase em outra(s). Nos aos doces e aos de baixa-liga, por exemplo, a poa de fuso normalmente se solidifica como ferrita delta, que logo se transforma em austenita. Por sua vez, esta pode se transformar em uma nica fase ou em uma mistura complexa de constituintes, em funo de fatores como tamanho

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do gro austenitico, composio qumica, velocidade de resfriamento e composio, tamanho e quantidade de incluses. Em soldagem com vrios passes, a microestrutura mais complexa devido ao efeito refinador (em aos transformveis) de um passe sobre os imediatamente anteriores. As propriedades finais da ZF dependero de sua estrutura final, incluindo as microestruturas de solidificao e a secundaria, e a presena de descontinuidades. CARACTERSTICAS DA ZONA AFETADA TERMICAMENTE As caractersticas da ZTA dependem fundamentalmente do tipo de metal de base e do processo e procedimento de soldagem, isto , do ciclo trmico e da repartio trmica. De acordo com o tipo de metal que esta sendo soldado, os efeitos do ciclo trmico,podero ser os mais variados. No caso de metais no transformveis (por exemplo, alumnio), a mudana estrutural mais marcante ser o crescimento do gro. Em metais transformveis, a ZTA ser mais complexa. No caso de aos carbono e aos baixa-liga, est apresentar regies caractersticas. REGIO DE CRESCIMENTO DE GRO Compreende a regio do metal de base, mais prxima da solda, que foi submetida a temperaturas prximas da temperatura de fuso. Nesta situao, a estrutura austenistica sofre um grande crescimento de gro. Este crescimento depender do tipo de ao a da energia de soldagem (processos de maior energia resultaro em granulao mais grosseira). A estrutura final de transformao depender do teor de carbono e de elementos de liga em geral, do tamanho de gro austenistico e da velocidade de resfriamento. Aumentando-se qualquer um dos fatores a temperabilidade da regio aumentar. De um modo geral, esta regio caracterizada por uma estrutura grosseira, com placas de ferrita, podendo conter perlita, bainita ou martensita. Esta regio a mais problemtica da ZTA de um ao, podendo ter menor tenacidade e ate apresentar problemas de fissurao. REGIO DE REFINO DE GRO Compreende a poro de junta aquecida a temperaturas comumente utilizadas na normalizao dos aos (900 a 1000 oC). Aps o processo de soldagem, esta regio caracterizada, geralmente, por uma estrutura fina de ferrita no sendo problemtica na maioria dos casos. REGIO INTERCRTICA Nesta regio, a temperatura de pico varia entre 727C sendo caracterizada pela transformao parcial da estrutura original do metal de base. Regies mais afastadas do cordo de solda, cujas temperaturas de pico foram inferiores a 727C, apresentam mudanas microestruturais cada vez mais imperceptveis.

APOSTILA III DIAGRAMAS DE FASE Os diagramas de fases so representaes grficas que indicam, para diferentes temperaturas, presses e composies, quais as fases presentes num sistema material. A maior parte dos diagramas de fases so construdos admitindo condies de equilbrio e so utilizados para compreender e prever muitos aspectos do comportamento dos materiais. As ligas ferro-carbono ainda hoje representam os materiais de maior utilizao prtica. Isto se deve ao fato de que estas ligas podem apresentar uma grande variao nas suas propriedades pela simples variao na quantidade de carbono e ainda possibilitam que se tenha uma gama maior de propriedades se considerarmos a possibilidade de deformao plstica e os tratamentos trmicos. A base para que este material tenha estas caractersticas est principalmente atrelado ao fato de que o ferro puro apresenta transformao alotrpica e que o carbono forma uma soluo slida intersticial com o ferro. Isto conduz a uma srie de possibilidades de transformaes, cada uma com suas microestruturas tpicas, resultando na grande variao das propriedades. As transformaes em uma liga ferro-carbono so influenciadas basicamente pela temperatura e pelo teor de carbono. Se considerarmos apenas este dois fatores poderemos montar um mapa das transformaes que iro ocorrer, o qual ser chamado de diagrama de equilbrio. Nesta representao podemos ver as fases que estaro presentes para cada temperatura e composio e tambm os pontos que so fundamentais para a compreenso das transformaes. A seguir faremos algumas consideraes a respeito do diagrama.

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Em primeiro lugar deve ser observado que o diagrama vai somente at 6,69% de carbono. Isto se deve ao fato de que as ligas acima deste teor no tm qualquer importncia comercial. Em segundo lugar deve ficar claro que as ligas comerciais no so constitudas apenas por ferro e carbono, mas podem ter em sua composio outros elementos de liga alm de pequenas quantidades de impurezas que so inerentes ao processo de obteno do material. Assim sendo, o diagrama no representa fielmente o que sucede na prtica, mas como pequenas quantidades de outros elementos no produzem grandes alteraes, podemos utiliz-lo como base para o nosso estudo. O diagrama ferro-carbono utilizado na prtica na realidade um falso diagrama de equilbrio, isto , ele representa o equilbrio metaestvel entre ferro e um carboneto de ferro chamado Cementita que tem frmula estequiomtrica Fe3C. O fato que a forma mais estvel da liga ferro carbono seria ferro e grafita mas como a grafita

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pode levar at mesmo anos para se formar, o diagrama estvel no possui aplicao prtica. No diagrama estvel ferro-grafita est representado pelas linhas tracejadas e o diagrama metaestvel ferro-cementita est representado por linhas contnuas. Em um diagrama de equilbrio as fases so sempre representadas por letras gregas mas no caso das ligas ferro carbono estas fases alm de serem identificadas por letras gregas tambm receberam um nome. Desta forma teremos as fases denominadas ferrita, austenita e cementita, que podem ou no estar presentes na microestrutura do material, dependendo do teor de carbono e da temperatura. Observando-se o diagrama nota-se que este apresenta vrios pontos que merecem ser destacados. O primeiro deles o que corresponde a uma composio de 2,11% de carbono a 1148 C. Este ponto representa uma fronteira entre as ligas ferro-carbono que so caracterizadas como aos e as ligas que so caracterizadas como ferro fundido. Assim, ao uma liga com menos de 2,11% de carbono e ferro fundido uma liga com mais de 2,11% de carbono. A escolha deste ponto deve-se ao fato de que, quando resfriamos um ao desde o estado lquido, este sempre passar por uma faixa de temperaturas em que a sua microestrutura ser composta de uma nica fase chamada austenita, o que no acontece para os ferros fundidos que possuem teores de carbono acima deste valor. A austenita, tambm chamada fase , uma fase derivada do ferro que como se sabe formado por uma estrutura cbica de faces centradas. Quando combinamos o ferro com o carbono forma-se uma soluo slida intersticial em que mantida a estrutura cristalina original do ferro. Para temperaturas inferiores, o fato de o ferro passar para ferro produz o aparecimento de uma nova fase chamada fase a ou Ferrita. A ferrita tambm uma soluo slida intersticial de ferro e carbono e, a exemplo da fase, mantida a estrutura cristalina cbica de corpo centrado do ferro. Devido ao fato de que as duas fases citadas acima possuem diferenas em sua estrutura cristalina, existe tambm uma grande diferena de solubilidade do carbono entre elas. Como j foi visto os interstcios da estrutura CFC so maiores do que os interstcios da estrutura CCC. Isto conduz a uma solubilidade do carbono que pode chegar a 2,11% (aproximadamente 9% em tomos) na temperatura de 1148 C para a austenita e somente 0,025 % (aproximadamente 0,1% em tomos) a 727 C para a ferrita. Como pode ser observado no diagrama, a solubilidade do carbono no fixa para estas fases, podendo variar com a temperatura. Desta maneira a austenita e a ferrita s apresentaro a sua solubilidade mxima nas temperaturas indicadas acima, variando tanto para temperaturas superiores como para temperaturas inferiores. Alm disso, o carbono um elemento estabilizador da austenita, e como podemos ver no diagrama, quando tivermos ferro puro a temperatura mnima em que a austenita estvel de 912 C mas medida que o teor de carbono cresce esta temperatura vai diminuindo at que, para 0,77% de carbono chegamos ao mnimo de 727 C. A partir da a temperatura aumenta novamente at atingirmos o mximo de 2,11% para 1148 C. No caso da ferrita ela estvel at 912 C na ausncia de carbono e medida em que aumenta o teor a temperatura diminui at que se atinja a solubilidade mxima de 0,025% C a 727 C. Abaixo desta temperatura a solubilidade diminui novamente chegando praticamente a zero na temperatura ambiente. Como existe um limite de solubilidade do carbono tanto na austenita quanto na ferrita, o excesso de carbono poder propiciar a formao de uma terceira fase que chamada de cementita e que possui estrutura cristalina ortorrmbica, ainda em soluo slida intersticial com 6,69% de carbono. Isto acontece para teores de

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carbono maiores do que 0,77% acima de 727 C e abaixo de 1148 C e, para teores maiores do que 0,025%, abaixo de 727 C. Desta maneira teremos no diagrama regies em que o ao monofsico e regies em que bifsico. As regies monofsicas podem ser formadas por austenita ou por ferrita e as regies bifsicas podem ser formadas por austenita e ferrita, austenita e cementita ou ferrita e cementita. Outro ponto importante que deve ser observado o que ocorre para a composio de 0,77% de carbono a 727 C. Este ponto, chamado ponto eutetide, o lugar do diagrama em que temos a convivncia simultnea das trs fases citadas acima, isto , quando resfriamos o ao teremos a transformao da austenita em ferrita e cementita. Especificamente para esta composio a temperatura permanece constante enquanto a transformao no se completar totalmente. Quando tivermos outros elementos fazendo parte da composio do ao, o teor de carbono correspondente ao ponto eutetide ser deslocado mais para a esquerda ou para a direita e a temperatura em que ocorre esta reao ir aumentar ou diminuir. Esta uma das influncias dos elementos de liga dos aos. DIAGRAMAS TTT (TEMPO, TEMPERATURA E TRANSFORMAO) Definio Diagrama tempo-temperatura-transformao que apresentam curvas de incio e trmino da transformao austentica para uma determinada temperatura e tempo. O tratamento trmico um processo que permite alterar as propriedades fsico-mecnicas do ao, utilizando ciclos de aquecimento e resfriamento, sob condies controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento. Tal processo empregado quando se deseja adequar as caractersticas do material a uma etapa do processo de fabricao ou condio de produto final. Para determinadas aplicaes pode existir o interesse de alterar parcialmente caractersticas especificas, nestes casos preciso combinar as etapas de aquecimento e resfriamento sob determinadas atmosferas e/ou meios que permitam atender esta alterao. Estes tratamentos so conhecidos como termoqumicos. Assim o tipo de atmosfera ou meio exerce um papel fundamental no tratamento trmico, alterando, parcialmente, a composio qumica do ao ou evitando que ela ocorra na forma de uma descarbonetao. Outra influncia, to importante quanto citada, auxiliar no processo de transferncia de calor e na forma de evitar a oxidao do ao. H vrios meios para aquecer e resfriar o material. O banho de sal fundido uma maneira de transportar calor para o ao e proteg-lo contra oxidao e descarbonetao. Para o resfriamento, as alternativas consistem em transferir o ao aquecido para leo, gua ou mesmo outro banho de sal em temperaturas mais baixas. Para auxiliar metalurgistas nos processos de tratamento trmico existe a curva TTT. Trata-se de uma espcie de diagrama que descreve o que acontece com o ao, por meio de um resfriamento a diferentes velocidades, em diversas temperaturas abaixo de 723 0C, observando a transformao isotrmica da austenita em perlita. Diferentemente do diagrama de equilbrio, a curva TTT considera o fator tempo. Isso significa que o ao passar por transformaes de acordo com o tempo em que permanecer em determinada temperatura. O diagrama composto por duas linhas. A primeira representa o incio da transformao e a segunda, o fim. Com elas, possvel identificar que a velocidade de transformao do ao varivel. mais

APOSTILA III baixa para temperaturas prximas da eutetide (0,77% de carbono), cresce para temperaturas intermedirias e volta a cair para as temperaturas mais baixas. Esses dados formam a caracterstica bsica desse diagrama, que se assemelham a um joelho quando se aproxima dos 500 (austenita se transforma em perlita). Quando a temperatura cai para menos de 200 um novo constituinte aparece instantaneamente, que a martensita. Sua formao no deveria ser representada na curva TTT, pois independe do tempo. A queda de temperatura a nica responsvel pela formao da martensita. Alguns fatores tm influncia direta na posio das linhas de incio e fim de transformao das curvas TTT. Um deles o teor de carbono. O tamanho dos gros e a h

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