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Tratamento térmico aplicado à soldagem

Escrito por Infosolda. Posted in Metalurgia

Características

O tratamento térmico em metais é um conjunto de operações envolvendo aquecimento, tempo de permanência em determinadas temperaturas e resfriamento sob condições controladas, com o objetivo de melhorar as propriedades do material ou conferir-lhe características pré-determinadas.

 

Tipos de tratamento térmico

      Os principais tipos de tratamento térmico associados às operações de soldagem são: recozimento; normalização; revenimento; solubilização; têmpera; pré-aquecimento; pós-aquecimento e alívio de tensões.

recozimento

O recozimento consiste no aquecimento da peça até uma temperatura onde haja recristalização e/ou transformação em uma nova fase.

Para os aços, a permanência na temperatura de patamar durante um determinado tempo serve para homogeneizar a austenita e deve ser seguido de resfriamento lento, geralmente no próprio forno. Os principais objetivos a serem alcançados por este tratamento são: reduzir a dureza do metal; melhorar a usinabilidade; remover o encruamento; aliviar tensões internas e homogeneizar a microestrutura de peça.

normalização

A normalização é um tratamento para aços que consiste em aquecer o material a uma temperatura um pouco acima da austenitização e resfriá-lo ao ar, com o intuito de refinar o grão e aumentar sua resistência mecânica.

revenimento

O revenimento é um tratamento para aços que consiste no aquecimento da peça sob temperaturas entre 450 e 750°C e na permanência no forno por período de 30 minutos a quatro horas, seguido de resfriamento controlado.

O revenimento é um tratamento térmico aplicado quando se deseja aliviar tensões internas e aumentar a tenacidade, isto é, diminuir a fragilidade do material de peças nas quais tenham sido produzidas microestruturas martensíticas.

Em algumas ligas de alumínio faz-se um envelhecimento, sob temperaturas de 100 a 200°C, a fim de restaurar a zona afetada pelo calor (ZAC) e aumentar a resistência mecânica afetada pela solda, de modo a deixar a região menos dura.

solubilização

A solubilização é um tratamento térmico que transforma elementos antes precipitados em uma solução noestado sólido, seguido de resfriamento rápido, o suficiente para reter na matriz os elementos da solução, antes prec i pitados.

têmpera

A têmpera consiste no aquecimento da peça até uma temperatura adequada para austenitização do aço, e na permanência do material nesta temperatura durante um determinado tempo para homogeneização da austenita, seguido de refriamento rápido. Os objetivos da têmpera são: endurecer o material; aumentara resistência mecânica; aumentar a resistência ao desgaste; aumentar a resistência ao escoamento.

A peça temperada fica muito frágil, sendo necessária a aplicação do revenido após a têmpera. Ao conjunto de operações de têmpera e revenimento dá-se o nome de beneficiamento.

pré-aquecimento

      O pré-aquecimento consiste em introduzir uma fonte de calor adicional na peça quando se executa uma soldagem; no entanto, muitos não o consideram como um tratamento térmico. O aquecimento pode muitas vezes ser feito em uma faixa de temperatura que varia de seis a doze vezes a espessura da peça e pode ser obtido por vários métodos. O pré-aquecimento tem como objetivo diminuir a velocidade de resfriamento de uma junta soldada, tornando menores as tensões residuais. Em metais com alta condutibilidade térmica, facilita as operações de soldagem. Em aços, favorece a difusão do hidrogênio e reduz a ocorrência de zonas afetadas pelo calor com altos níveis de dureza.

Os principais parâmetros para especificar um pré- -aquecimento são: a espessura da peça, a natureza da composição química e condições metalúrgicas do metal, o nível de restrição a que a junta está sendo submetida e também o processo de soldagem e seu aporte de energia.

pós-aquecimento

O pós-aquecimento é responsável pela eliminação de hidrogênio induzido por processos de soldagem nos aços carbono e de baixa liga. Consiste em aquecer a junta soldada sob temperaturas da ordem de 150°C a 300°C durante um períodode uma a quatro horas, imediatamente após a soldagem, e aproveitando o pré-aquecimento.

As temperaturas e os tempos são diretamente proporcionais à quantidade de liga do material e da espessura. Na maioria dos casos, o pós-aquecimento não provoca alívio de tensões, salvo em materiais que sofreram têmpera ou são suscetíveis a ela; neste caso, o pós-aquecimento pode provocar um abaixamento de dureza, caso as temperaturas e os patamares de revenimento do material estejam próximos aos do pós-aquecimento.

alívio de tensões

O tratamento térmico de alívio de tensões para os aços é o mais empregado e envolve aquecimento abaixo da temperatura crítica de transformação, permanência do material nesse nível por um período de tempo, geralmente proporcional à espessura do material, e resfriamento lento posterior; permite reduzir a um limite mínimo e aceitável as tensões prejudiciais provocadas pelas operações de soldagem, ou mesmo por conformação. Não se deve confundir a operação de alívio de tensões com tratamentos de recozimento, em que as temperaturas são bem mais elevadas, acima da temperatura crítica de transformação do material.

Os benefícios maiores do alivio de tensões são: aumentar a ductilidade, diminuir a dureza e melhorar as condições metalúrgicas da zona afetada pelo calor.

O alívio de tensões depende fundamentalmente da temperatura e do tempo de permanência nessa temperatura; também deve-se levar em consideração a resistência mecânica e a composição química do material.

 

       O aquecimento localizado provoca tensões de tração e de compressão nas adjacências de uma junta soldada. Para reduzir as tensões provocadas pelas contrações do metal depositado após a soldagem, faz-se o tratamento térmico de alívio de tensões. 

 

Na soldagem, o fenômeno da introdução de tensões pode ser descrito pela deposição de um cordão de solda sobre a chapa. A poça de fusão e a fonte de calor juntas provocam um aquecimento localizado na região; a massa, sob a ação da fonte de calor, tende a se expandir e como o metal quente é relativamente dúctil, as tensões de compressão causam deformação local no metal quente. 

      As adjacências resistem à expansão do material e impedem que a seção se expanda; à medida que a poça de fusão esfria, o metal quente se contrai, as tensões de compressão são anuladas e em seguida transformam-se em tensões de tração no metal frio. 

       Outra forma de introduzir tensões em níveis indesejáveis em um corpo é através da deformação a frio, como por exemplo a calandragem; além da relação diâmetro/espessura permitida por norma, devem ser obedecidos os requisitos do código ASME VIII, muito empregado na indústria.

 Link Relacionado:

Soldagem – Coleção tecnológica SENAI – 1ª ed. 1997