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SCO-045 - EFEITO DA TÉCNICA DA DUPLA CAMADA SOBRE A TENACIDADE DEPEÇAS DE AÇO ABNT 1045

Jesualdo Pereira FariasDr., Eng.Mecânico,Prof. Titular doDeptº de Engenharia Mecânica e Produção da Universidade Federal do

Ceará UFC. Rua Amaurílio Cartaxo, 700 – Dunas- 60181-550. Fortaleza-CE.

Alessandra Gois Luciano de AzevedoMsc.,Eng

a. Mecânica,Bolsista do PRH 31/ANP da Universidade Federal doCeará – UFC. Rua Alberto

AlvesCabral, 1685,aptº 202 – Santa Mônica –32408-226. Uberlândia – MG. [email protected] .Cleiton Carvalho SilvaGraduando,Eng. Mecânica, bolsista de inicia;ao científica da Universidade Federal do Ceará-UFC.

RESUMO

O processo de recuperação por soldagem em aços com médio teor de carbono exige cuidado, pois o

ciclo térmico de soldagem promove uma microestrutura de elevada dureza e baixa tenacidade. Para

melhorar estas condições aplica-se a Técnica de Dupla Camada cujas relações de energias são

determinadas através do Teste de Higuchi. Nos ensaios de dupla camada realizados neste trabalho as

combinações de energia de soldagem foram aplicadas em corpos de prova de Aço ABNT 1045. O perfil de

microdureza foi levantado para avaliar o grau de revenimento e o refino da Zona Afetada pelo Calor de

Grãos Grosseiros(ZAC-GG) da primeira camada. Com as relações de energias determinadas a partir dos

ensaios de dupla camada, foram soldados corpos de prova com juntas semi-V, realizando o amanteigamento

em duas camadas. Realizou-se o ensaio de impacto Charpy-V a temperatura ambiente nos corpos de prova

semi-V. O entalhe foi posicionado na ZAC-GG da primeira camada. A partir destes resultadosdeterminaram-se as relações de energias que garantem boa tenacidade na Zona Afetada pelo Calor - ZAC.

Palavras-chave: dupla camada, aço ABNT 1045, resistência ao impacto.

1 INTRODUÇÃO

Os aços ABNT 4130, 4140, 4340 e 1045 são utilizados, dentre outras aplicações, como material para

sistemas de bombeamento de lama e de ventiladores de grandes dimensões, nas plantas da Petrobrás. O tipo

de ambiente ao qual estão expostos acarreta em quebra de eixos devido ao desgaste em determinados locais.

Como a substituição do mesmo é muito onerosa, a recuperação com solda torna-se uma solução bastante

atrativa. No entanto, a soldagem de aços com médio teor de carbono tratáveis termicamente exige um

procedimento de soldagem que evite a geração de trincas, sendo necessário, portanto, preaquecimento,

controle da temperatura de interpasse, tratamento térmico pós-soldagem (TTPS), processo de baixo

hidrogênio e juntas com baixa restrição. Os tratamentos térmicos são caros e demorados devido ao longo

tempo de permanência das peças na temperatura de tratamento. Por esta razão a soldagem sem tratamento

térmico posterior constitui um recurso atrativo. A proposta deste trabalho é o estudo de um procedimento de

soldagem para o aço ABNT 1045 com o intuito de eliminar o TTPS, utilizando a técnica da dupla camada,

que consiste na determinação de uma faixa de energia de soldagem onde a segunda camada terá energia de

soldagem adequada para promover o refino e o revenimento da zona afetada pelo calor de grãos grosseiros

(ZAC-GG) da primeira camada, garantindo resistência e tenacidade a junta soldada.

A sobreposição adequada de energias entre as camadas deve satisfazer as condições abaixo descritas:

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a) 12 PZDPZM > (1)

Onde:PZM2 = profundidade da zona macia da segunda camada;PZD1 = profundidade da zona dura da primeira camada.

b) 112 PR PZD (2)

Onde:

PZD2 = profundidade da zona dura da segunda camada;R 1 = reforço do cordão de solda da primeira camada;

P1 = penetração do cordão de solda da primeira camada.

A primeira condição garante que o calor contido na faixa da zona afetada pelo calor - ZAC da segunda

camada - provoque o refino e o revenimento da zona dura da primeira camada (PZD1), e a segunda condição

garante que a zona dura da primeira camada não vai ser retemperada. A zona fundida da primeira camada (R 1

+ P1) é austenitizada, proporcionando uma recristalização e formação de martensita de baixa dureza.

Alguns trabalhos (Bueno, 1999; Niño, 2001) mostram os principais aspectos que devem ser observados

para o desenvolvimento da técnica da dupla-camada. São eles:

• estimar as dimensões do reforço, da penetração e da largura do cordão de solda em função das condições

de soldagem;

• determinar o grau de revenimento e de refino dos grãos e os fenômenos de precipitação e segregação, emfunção dos ciclos térmicos de soldagem;

• controlar a temperatura de preaquecimento e de interpasse durante a soldagem diminuindo a presença de

martensita nas regiões da zona afetada de grãos grosseiros - ZAC-GG;

• definir com precisão os ciclos térmicos de soldagem e determinar a distribuição das temperaturas de pico

na peça.

O teste de Higuchi (Higuchi, 1980) tem sido utilizado para fornecer subsídios na escolha das relações de

energias mais adequadas para o sucesso da aplicação da técnica.

Bueno (1999), em seu trabalho, utilizando três camadas com 5/5/5 kJ/cm em corpos de prova de aço

ABNT 4140 temperado e revenido, obteve valores de tenacidade na ordem de 90 J e 110 J, sem TTPS e com

TTPS respectivamente.

Niño et all (1995), aplicando a técnica da dupla-camada no reparo de aços 5Cr-0,5Mo, sugere o uso de

três camadas de forma que, a segunda refina a ZAC-GG da primeira e a terceira realize o revenimento.

Recomenda, ainda, o uso de uma alta velocidade de soldagem como o objetivo de evitar o excessivo

crescimento de grão da ZAC-GG da primeira camada e aumentar a sobreposição das isotermas das camadas

da solda. A aplicação da técnica no aço 5Cr-0,5Mo foi considerada crítica, pois, embora tenha tido um alto

grau de refino na ZAC-GG da primeira camada, a falta de revenimento adequado resultou em dureza elevada

e baixa tenacidade na ZAC. Outra sugestão é o aumento da temperatura de preaquecimento para aumentar o

grau de revenimento da ZAC.

Aguiar (2001) relatou em seu trabalho que a aplicação da técnica da dupla-camada, em aços ABNT 4140,

mostrou-se eficiente, visto que para os três níveis de energia empregados encontrou tenacidade semelhante a

obtidas nos corpos de prova submetidos ao tratamento térmico pós-soldagem. Afirma ainda, que a técnica

obteve melhor performance para baixos aportes térmicos na primeira camada, com relações de 1:1 e 1:2.

Arraes Júnior (2001) encontrou bons resultados utilizando uma relação de energias 2:1 para o aço ABNT4340, obtendo uma microestrutura mais refinada na ZAC e alcançando uma tenacidade superior à mesma

condição com tratamento térmico pós-soldagem. Observou, ainda, que a utilização de relações de energias de

1:1 e 1:2 também apresentaram bons resultados de tenacidade em relação ao nível de tenacidade do metal de

base.

Niño [2001] desenvolveu um método de ensaio que permite impor ao material repetidos ciclos térmicos

de características conhecidas. Para simular os ciclos térmicos realizou a soldagem em cruz e a soldagem com

implante de cordão. Ele ensaiou os aços A387 Gr. 5, A516 Gr. 70, AISI 410 e AISI 1045. Sugere que o

ensaio de implante do cordão e as soluções de transferência de calor considerando fonte distribuída são

adequados para o desenvolvimento da técnica da dupla camada. Sugere, ainda, que aços com baixa

temperabilidade e alta temperatura de início de transformação de fase AC1 são passíveis de serem reparados

pela técnica da dupla camada atingindo boa tenacidade.

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2 MATERIAIS E METODOLOGIA

2.1 MATERIAISOs ensaios foram realizados em discos de aço ABNT 1045 com φ200x25 mm extraídos de barras

laminadas a quente com φ200 mm, cuja composição química encontra-se na Tabela 1. O aço utilizado foi do

mesmo fornecedor que abastece a indústria de petróleo e gás, sendo utilizado como recebido.

Os materiais de adição utilizados foram os eletrodos revestidos AWS E7018-1 e 307-16 com diâmetrosde 2,5 e 3,25 mm, cujas composições químicas dos metais depositados, segundo o fabricante, encontram-se

na Tabela 2. O eletrodo AWS E 307-16 foi escolhido devido a sua condutividade térmica ser menor que a do

aço carbono, podendo afetar a transferência de calor na ZAC; por possuir uma maior ductilidade,

proporcionando uma maior absorção das tensões e ainda, devido o baixo coeficiente de difusão do

hidrogênio na austenita que contribui para reduzir a ocorrência de trincas a frio na ZAC.

Tabela 1 – Composição química do metal de base (% em massa).

C Mn P S Si Cu Cr Ni Mo0,480 0,630 0,010 0,035 0,021 0,119 0,13 0,065 0,021

Tabela 2 – Composição química dos eletrodos segundo fabricante. (% em massa).

Eletrodos C Mn Si -AWS E7018 –1 0,1 1,5 0,5

C Mn Cr NiAWS E307-16 < 0,1 4,0 18,0 8,0

2.2 METODOLOGIAA metodologia foi dividida em três etapas onde o resultado obtido das duas primeiras etapas possibilitou

a seleção dos parâmetros de soldagem para a terceira etapa. Foram determinados como critérios de avaliação

que a dureza máxima na ZAC não deve ultrapassar 300 HV, que o metal de solda deve suportar uma energia

de impacto Charpy-V, à temperatura ambiente, de pelo menos 60 J, e ainda, que a ZAC-GG apresente

tenacidade maior ou igual ao do metal de base. Logo, o procedimento de soldagem será adequado se atender

a esses critérios.

2.2.1 - 1a Etapa – Técnica de Higuchi

Nesta etapa foram realizadas soldagens de simples depósitos e cordão isolado, em corpos de prova

temperados (austenitizados a 830oC em forno por 20 minutos e resfriados em água). Foram testados 8 níveis

de energia de soldagem para cada eletrodo. Em seguida, foi levantado o perfil de microdureza na seção

transversal da ZAC em três direções, uma central e perpendicular à linha de fusão e as outras duas afastadas

a um ângulo de 30°da direção central, conforme indica a Figura 1, os valores medidos obtidos para cada

isoterma foram empregados para avaliar os tamanhos das regiões endurecidas e macias para cada

procedimento de soldagem. Neste ensaio, a carga aplicada foi de 100g e a distância entre as impressões foi

de 0,2 mm.

Construíram-se os gráficos de Higuchi modificados utilizando-se os valores do reforço, e da penetração

do cordão de solda e dos tamanhos das zonas duras de cada corpo de prova, obtidos a partir dos ensaios de

microdureza.

Os parâmetros de soldagem utilizados no ensaio de Higuchi encontram-se nas Tabelas 3 e 4.

Tabela 3- Parâmetros de soldagem para o Teste de Higuchi - AWS E 7018-1

CP I eficaz (A) U eficaz (V) Vs (cm/mm) de (mm) Es (kJ/cm) A 5 102 26 25 2,50 5

A 6 112 25 23 3,25 6

A 7 118 25 23 3,25 7

A 9 158 26 23 4,00 9

A 10 138 26 18 4,00 10

A 12 129 27 15 3,25 12A 13 179 28 20 4,00 13

A 16 171 27 15 4,00 16

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Tabela 4 - Parâmetros de soldagem para o Teste de Higuchi - AWS E 307 -16.

CP I eficaz (A) U eficaz (V) Vs (cm/mm) de (mm) Es (kJ/cm) AI 4 76 25 23 2,50 4

AI 5 81 25 20 2,50 5

AI 6 92 25 20 3,25 6

AI 7 102 25 18 3,25 7AI 8 151 25 23 4,00 8

AI 10 121 25 15 3,25 10

AI 11 131 25 15 4,00 11

AI 13 151 25 15 4,00 13

Perfil das impressões

Perfil das impressõesPerfil das impressões

Perfil das impressõesPerfil das impressões

1 2

Perfil das impressões

1 2

Figura 1 - Posições das medições de dureza: a) teste de Higuchi, b) Dupla camada.

2.2.2 - 2ª Etapa – Ensaio em Dupla Camada

Com base nos resultados do teste de Higuchi, foram realizados ensaios de simples depósito em dupla

camada, com 5 relações de energia de soldagem entre a primeira e a segunda camada (5/5, 5/10, 10/5, 10/10,

10/16) para o eletrodo E7018-1 e (5/5, 5/10, 10/5, 10/10, 13/10) para o eletrodo E307-16. O material de base

foi utilizado na condição como recebido.

Os corpos de prova foram soldados com temperatura de preaquecimento e de interpasse na faixa de 180 a

200

o

C.Para cada combinação de energia, entre a primeira e a segunda camada, foi levantado o perfil de

microdureza, conforme indicados na Figura 1 b), para a avaliação do grau de revenimento da ZAC-GG da

primeira camada.

Todos os perfis de microdureza seguiram o mesmo padrão do mostrado na Figura 2. A dureza manteve-

se abaixo de 300 HV tanto na posição 1 quanto na posição 2 da Figura 1. As demais curvas de dureza dos

ensaios de dupla camada estão disponíveis no trabalho de Azevedo (2002).

Gráfico de Microdureza energia 10/5

X (mm)

D u r e z a ( H V )

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Linha de referência

Gráfico de Microdureza energia 10/5

X (mm)

D u r e z a ( H V

)

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26


Gráfico de microdureza energia 10/5 2

X (mm)

D u r e z a ( H V

)

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4


Gráfico de microdureza energia 10/5 2

X (mm)

D u r e z a ( H V )

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4


Figura 2 - Corpo de prova AD 10/5. a) Microdureza na posição 1; b) Microdureza na posição 2.

2.2.3 3a Etapa – Ensaio com Junta Semi -V

Para avaliar a viabilidade do procedimento de soldagem multipasses sem tratamento térmico pós-

soldagem - TTPS no aço ABNT 1045, foram soldadas juntas semi-V, conforme a seqüência utilizada porBueno (1999), mostrada na Figura 3, usando-se diversas relações de energia de acordo com os resultados

obtidos no ensaio de dupla camada, deixando a velocidade de preenchimento da junta a critério do soldador.

a b

a) b)

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Neste caso, procurou-se aproximar o procedimento de soldagem às condições práticas de aplicação em

campo. Foram realizados as medições de dureza, e o ensaio de impacto Charpy-V a temperatura ambiente.

Para cada condição de soldagem foram usinados e ensaiados 13 corpos de prova Charpy-V.

Figura 3 - (a) preparação da junta, (b) amanteigamento na face do chanfro, (c) posicionamento e enchimento

da junta, (d) e (e)posicionamento do entalhe das amostras de Charpy na ZAC e no metal de solda.

Os parâmetros de soldagem utilizados no amanteigamento das faces do chanfro, em duas camadas estãoindicados nas Tabelas 5 e 6. O preenchimento da junta foi realizado de acordo com os parâmetros de

soldagem da Tabela 7.

Tabela 5 – Parâmetros de soldagem do amanteigamento para eletrodo AWS E 7018-1.

CP de (mm) I eficaz (A) U eficaz(V) VS (cm/min) ES (kJ/cm)1ª camada 2,50 102 26 25 5

AV 5/5 2ª camada 3,25 110 24 25 5

1ª camada 2,50 102 26 25 5AV 5/10 2ª camada 3,25 120 24 15 10




Tabela 6 - Parâmetros de soldagem do amanteigamento para eletrodo AWS E 307-16.

Corpo de prova Diâmetro(mm)

CorrenteEficaz

(A)

TensãoEficaz

(V)

Veloc. deSoldagem(cm/min)

Energia(KJ/cm)

1ª camada 2,50 81 24 25 5AVI 5/5 2ª camada 3,25 100 25 25 5

1ª camada 2,50 81 24 25 5

AVI 5/10 2ª camada 3,25 120 25 15 101ª camada 2,50 80 24 10 10

AVI 10/5 2ª camada 3,25 100 25 25 5

1ª camada 2,50 80 24 10 10AVI 10/10 2ª camada 3,25 120 25 15 10

Tabela 7 - Parâmetros de soldagem para o preenchimento da junta.

Parâmetros Passe de raiz Passe de preenchimento

Corrente Média (A) 107 135

Tensão Média (V) 25 25

Velocidade de Soldagem (cm/min) A critério do soldador

Temperatura de preaquecimento (°C) 180-200 180-200

Temperatura de Interpasse (°C) 180-200 180-200

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Diâmetro do eletrodo (mm) 2,5 3,25

Após a soldagem, para cada combinação de energia, foram retiradas 13 amostras de cada corpo de prova,

sendo 3 amostras para a realização de ensaio de Impacto Charpy-V no metal de solda e 10 amostras para a

realização de ensaio de Impacto Charpy-V na ZAC-GG, onde dessas últimas foram retiradas 5 amostras para

a realização de TTPS a 530°C por 1 hora.

O entalhe do corpo de prova para Charpy na ZAC foi posicionado na ZAC-GG da primeira camada a

1,0mm da zona de ligação e com posição paralela a laminação (Bueno, 1999). O entalhe do corpo de provano metal de solda foi posicionado para conter as zonas colunares e retransformadas (Figura 3 e).

3 RESULTADOS

3.1 - TESTE DE HIGUCHIOs corpos de prova temperados e não revenidos, conforme procedimento indicado no item 2.2.1, foram

submetidos à soldagem empregando os parâmetros indicados na Tabela 3. Observou-se alta dureza na ZAC-

GG devido à presença de elevados teores de martensita e de altos teores de carbono.

Devido ao aço apresentar uma dureza baixa logo após a zona dura, em torno de 300 HV, considerou-se

que a extensão da zona macia confunde-se com o metal de base. Neste caso, o primeiro critério (equação 1)

para a realização da dupla camada será totalmente contemplado, sendo necessário o atendimento do segundo

critério (equação 2). Desta forma foram construídos os gráficos de Higuchi modificados, para cada eletrodo,sem a presença da zona macia, com base nos perfis de microdureza e nas medidas do reforço e da penetração

do cordão de solda. Nestes gráficos, R representa o reforço, P a penetração e ZD a zona dura (Figura 4).

Figura 4 – Gráficos de Higuchi modificados. a) Eletrodo AWS E 7018-1; b) eletrodo AWS E 307-16.

3.2 - ENSAIO EM DUPLA CAMADAOcorreu refino da ZAC-GG dos corpos de prova de todas as combinações de energia. Nas regiões entre

passes o refino da ZAC-GG não foi total sendo observado uma microestrutura de grãos mais grosseiros,

porém não tão grossos quanto os grãos do metal de base.

Nos perfis de microdureza levantados para cada combinação de energia os picos de dureza nãoultrapassaram 300 HV atendendo, portanto ao critério de dureza estabelecido inicialmente. Estes dados

encontram-se disponíveis no trabalho de Azevedo (2002).

3.3 - ENSAIO COM JUNTA SEMI – VEste ensaio permitiu comparar o procedimento de soldagem do aço ABNT 1045 com e sem TTPS,

avaliando o grau de tenacidade da ZAC da primeira camada. Utilizou-se para o amanteigamento as relações

de energia de soldagem que constam nas Tabela 5 e 6.

As Figuras 5 e 6 apresentam, a título de ilustração, resultados de dureza e microestrutura para

combinações de energias selecionadas, empregando-se os dois tipos de eletrodos. De uma forma geral, todas

as demais combinações de energia resultaram em comportamentos de dureza e microestrutura semelhantes

aos observados nas Figuras 5 e 6 (Azevedo, 2002).

A microestrutura da ZAC seguiu a mesma tendência dos ensaios com dupla camada, porém a presença degrãos pouco refinados nas regiões entre passes da ZAC-GG foi menos intensa (Azevedo, 2002).

Os resultados do ensaio de impacto Charpy, apresentados nas Figuras 7 e 8, foram decisivos para a

Teste de Higuchi

Energia de Soldagem (kJ/cm)

D i s t â n c i a d a z o n a d e l i g a ç ã o ( m m )

-3

-2

-1

0

1

2

3

4 5 6 7 8 10 11 13

R

PZD

Teste de Higuchi


D i s t â n c

i a d a z o n a d e l i g a ç ã o ( m m )

-3

-2

-1

0

1

2

3

4 5 6 7 8 10 11 13

R

PZD

Teste de Higuchi (E 7018-1)


D i s t â n c

i a d a z o n a d e l i g a ç ã o ( m m )

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4 5 6 7 9 10 12 13 16

R

PZDa b

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análise dos procedimentos de soldagem utilizados. Analisando os corpos de prova com e sem TTPS e

comparando-os com os do metal de base como recebido, pode-se observar que as energias absorvidas por

esse último foi muito menor e inferior a valores da literatura (cerca de 45J). Este fato, provavelmente é

devido a grande quantidade de inclusões de sulfeto de manganês com elevado comprimento (250 µm),

analisado em EDX e visualizado no microscópio eletrônico de varredura (Figura 9), e ainda ao elevado

tamanho de grão (de TG 3,5 a 5), medido segundo norma ABNT (NBR 11568 NB 1323, 1990). Os corpos de

prova soldados obtiveram uma resistência ao impacto melhor que a do metal base, mostrando que a técnica

da dupla camada alcançou resultados positivos quanto ao aumento da tenacidade da ZAC do aço ABNT

1045. Nenhum corpo de prova soldado com eletrodo E 7018-1, ensaiado no metal de solda rompeu

completamente a temperatura ambiente, indicando uma excelente tenacidade. Para o E 307-16, também

ensaiado no metal de solda, alcançou-se uma energia de impacto em torno de 90 J, indicando, também,

excelente tenacidade.

Figura 5 - Corpo de prova dupla camada AV 5/5. a) Regiões da solda, 13X; b) Região ampliada do detalhe.

ZAC-GG pouco refinada, 100X. Ataque: nital 2%.

Microdureza Semi-V AV 5/5

Distância da linha de fusão (mm)

D u r e z a ( H V )

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4 4.4 4.8 5.2 5.6 6 6.4 6.8


Microdureza Semi-V AV 5/5


D u r e z a ( H

V )

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4 4.4 4.8 5.2 5.6 6 6.4 6.8


Microdureza semi-V AV 5/5 posição 2


D u r e z a ( H V )

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4


Microdureza semi-V AV 5/5 posição 2


D u r e z a ( H

V )

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4


Figura 6 - Corpo de prova AV 5/5. a) Microdureza na posição 1; b) Microdureza na posição 2.

b

a

a) b)

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Ensaio de Impacto charpy-V a Temperatura Ambiente

Corpos de Prova

E n e r g i a ( J )

AV 5/5

AV 5/5 TT

AV 5/10

AV 5/10 TT

AV 10/5

AV 10/5 TT

AV 10/10

AV 10/10 TT

AV 10/16

AV 10/16 TT

MB

0

5

10

15

20

25

30

35

40


Corpos de Prova

E n e r g i a ( J )

AV 5/5

AV 5/5 TT

AV 5/10

AV 5/10 TT

AV 10/5

AV 10/5 TT

AV 10/10

AV 10/10 TT

AV 10/16

AV 10/16 TT

MB

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Figura 7 – Comparativo de energia de impacto Charpy para o eletrodo AWS E 7018-1.


Corpos de Prova

E n e r g i a ( J )

AV 5/5

AV 5/5 TT

AV 5/10

AV 5/10 TT

AV 10/5

AV 10/5 TT

AV 10/10

AV 10/10 TT

AV 10/16

AV 10/16 TT

MB

0

5

10

15

20

25

30

35

40


Corpos de Prova

E n e r g i a ( J )

AV 5/5

AV 5/5 TT

AV 5/10

AV 5/10 TT

AV 10/5

AV 10/5 TT

AV 10/10

AV 10/10 TT

AV 10/16

AV 10/16 TT

MB

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Figura 8 – Comparativo de energia de impacto Charpy para o eletrodo AWS E 307-16.

Os baixos valores de resistência ao impacto do metal de base chamam a atenção para os cuidados

que se deve ter quanto ao controle de qualidade dos aços empregados na fabricação de equipamentos e

instalações. Em trabalhos anteriores, também foram encontrados baixos níveis de tenacidade em metais de

base da classe ABNT 4340 (Arraes Júnior, 2001) e ABNT 4140 (Aguiar, 2001). Estes valores, de 12 a 40 J,

assim como aqueles encontrados para o aço ABNT 1045, empregado neste trabalho, podem estar associados

aos elevados teores de inclusões não metálicas, aos elevados tamanhos de grãos e ainda a heterogeneidades

microestruturais encontradas em todos estes materiais. Pode-se supor que a aplicação da técnica da dupla

camada nestes tipos de aços com um melhor controle da microestrutura e dos teores de inclusões, levará a

níveis de resistência ao impacto bem acima daqueles encontrados nestes trabalhos.

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Figura 9 – Inclusão de sulfeto de manganês.

4 CONCLUSÕESCom base nos resultados experimentais obtidos neste trabalho é possível destacar as conclusões a seguirdescritas.

1. As informações do Teste de Higuchi permitiram bons resultados referentes ao

revenimento da ZAG-GG, porém não foram suficientes para garantir um refino uniforme

na região entre passes.

2. A técnica da dupla camada para o aço ABNT 1045 mostrou-se eficiente, pois para todos

os níveis de energia empregados, alcançou-se tenacidade semelhante à obtida nos corpos

de prova com tratamento térmico pós-soldagem - TTPS e, muito superior a tenacidade

alcançada pelo metal de base.

3. Melhores níveis de tenacidade poderão ser obtidos através da Técnica da Dupla Camada

para um aço ABNT 1045 com microestrutura mais refinada e com baixos teores deinclusões.

4. Devido à baixa temperabilidade do aço ABNT 1045 foi possível obter resultados

significativos de refino e revenimento para todas as relações de energias empregadas.

5 AGRADECIMENTOS

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Aguiar, W. M. Soldagem do aço ABNT 4140 sem tratamento térmico posterior. Dissertação de

Mestrado. Curso de Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais. Fortaleza, CE:

Universidade Federal do Ceará, 2001, 85 p.Arraes Júnior, R. M. Avaliação da tenacidade da ZAC na soldagem do aço ABNT 4340 sem

tratamento térmico posterior. Dissertação de Mestrado. Curso de Mestrado em Engenharia e

Ciência de Materiais. Fortaleza, CE: Universidade Federal do Ceará, 2001, 76 p.

Azevedo, A. G. L. Aplicação da técnica da dupla camada na soldagem do aço ABNT 1045.

Dissertação de Mestrado. Curso de Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais. Fortaleza,

CE: Universidade Federal do Ceará, 2002, 103 p.

Bueno, Eleandro Roberto. Desenvolvimento do Procedimento de Soldagem do Aço AISI 4140 sem

Tratamento Térmico Posterior. Florianópolis: UFSC, 1999. 74p.

Henke, S. L., Niño, C. E., Buschinelli, A. J. A., Corrêa, J. A. Soldagem Dissimilar do Aço CA-

6NM sem Tratamento Térmico Posterior. Soldagem e Inspeção, ano 6, nº1-suplemento técnico,

2000, p.1-9.Higuchi, Makamoto, Sakamoto, Hiroshi, Tanioka, Sinichi. A Study on Weld Repair Through Half

Bead Method. IHI Enginearing Review. v.13, april/1980.

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10/10

Niño, C. E. B., Buschinelli, A. J. A. Análise de Alternativas de Reparo por Soldagem de Aços Cr –

Mo. XXI Encontro Nacional de Tecnologia da Soldagem. Caxias do Sul, jun/1995.

Niño, C. E.B., Corrêa, J. A., Buschinelli, A. J. A. Técnicas de Reparo por Soldagem em Aços 5Cr-

0,5Mo. Soldagem e Materiais, vol.4 n2, 1992, p.28-33.

DOUBLE LAYER TECHNIQUE EFFECT IN THE TOUGHNESS OF ASTM 1045 STEELHAZ

Jesualdo Pereira FariasDr., Eng.Mecânico,Prof. Titular doDeptº de Engenharia Mecânica e Produção da Universidade Federal do

Ceará UFC. Rua Amaurílio Cartaxo, 700 – Dunas- 60181-550. Fortaleza-CE.

Alessandra Gois Luciano de AzevedoMsc.,Eng

a. Mecânica,Bolsista do PRH 31/ANP da Universidade Federal doCeará – UFC. Rua Alberto

AlvesCabral, 1685,aptº 202 – Santa Mônica –32408-226. Uberlândia – MG. [email protected] .Cleiton Carvalho SilvaGraduando,Eng. Mecânica, bolsista de inicia;ao científica da Universidade Federal do Ceará-UFC.

ABSTRACT

In this study, the double layers technique in the ASTM 1045 steel welding was applied with covered

AWS E7018-1 and AWS E307-16 electrodes. Semi-V joints welding were employed in both kinds of

electrode. Buttering with two layers was used with five energy ratios: 5/5; 5/10; 10/5; 10/10 and 10/16 kJ/cm

for the AWS E7018-1 electrode. In the case of stainless steel AWS 307-16 electrode, the buttering with two

layers were used in the following energy ratios: 5/5; 5/10; 10/5; 10/10. It was determined the cross section

HAZ microhardness profile of the first layer of the buttering for each semi-V joint. In order to evaluate the

efficiency of the applied technique regarding toughness, it was performed the HAZ Charpy-V impact test at

25ºC in the as welded and after heat treatment conditions. The weld metal Charpy-V toughness in the as

welded conditions was also performed at 25ºC. The conclusion of the present study was that the double layer

technique was efficient, since considering all energy ratios applied, using both types of electrodes, the aswelded HAZ toughness was similar to values obtained for the HAZ after post welding heat treatment, and

much larger than values of the base metal toughness.

Key-words: double layer, energy ratios, toughness.

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