NucleaçÃo e crescimento de ferrita acicular em filete de solda em aço estrutural cosacor400 através do controle de rota de resfriamento



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FORMAÇÃO DE FERRITA ACICULAR EM SOLDA PELO CONTROLE DA ROTA DE RESFRIAMENTO NO AÇO A36

T.G. Dias, M.F. Carvalho e D. Delforge

Departamento de Engenharia Mecânica, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista

Avenida Brasil, 56, Centro, Ilha Solteira, SP, CEP: 15.385-000

Palavras-chave: ferrita acicular, austenita, bainita, ensaio Charpy, metalografia

RESUMO

Normalmente os aços utilizados em solda, possuem baixos teores de carbono. Porém, vários pesquisadores, a exemplo de Gregg et al. (1997), Shim et al. (1999) e Madariaga & Gutierrez (1997), têm relatado a utilização de aços microligados de médio carbono. A combinação de boas características mecânicas dos aços de baixo carbono e elevado teor de ferrita acicular e a obtenção de ferrita acicular em aços de baixo carbono, são analisadas neste trabalho.

Gregg & Bhadeshia (1997), citam que os mecanismos que controlam a transformação da austenita para ferrita acicular são idênticos aos mecanismos que controlam a formação da microestrutura bainítica. Até mesmo dois tipos de ferrita acicular, a inferior e a superior, a exemplo daquilo que ocorre com a bainita, já foram observadas. A única diferença é o local aonde cada microconstituinte nucleia .

Shim et al. (2001), estudaram a nucleação da bainita nos contornos de grãos da austenita, e a nucleação de ferrita acicular no interior destes grãos, em inclusões não metálicas presentes nos aços de baixo carbono e concluiram que a ferrita acicular sempre foi associada à soldagem devido às elevadas concentrações de inclusões nos cordões de solda.

Estudos conduzido por Zang & Farrar (1966) e Bhadeshia (1999), a respeito dos fatores que favorecem um aumento na formação de ferrita acicular, demonstraram que uma redução de superfície de contorno-de-grão austenítico por unidade de volume, favorecia a formação de ferrita acicular em detrimento da bainita, devido à redução dos locais propícios para a sua nucleação. Um efeito similar é obtido através do aumento do número de inclusões presentes no aço.

É possível também se obter grande volume de ferrita acicular se uma fina camada de ferrita alotriomorfa se formar inicialmente no contorno de grão da austenita. Entretanto, deve-se controlar essa ferrita, no sentido dela não desenvolver ferrita de Widmanstätten ou bainita em baixas temperaturas de transformação. Isto pode ser obtido pelo controle da partição de carbono da austenita para a interface ferrita/austenita.

No presente trabalho, um grupo de corpos-de-prova soldado foi aquecido até 1200 0C e resfriado até 4000C por 96 horas e resfriado em água em temperatura ambiente, em seguida, procedeu-se aos ensaios de impacto Charpy, para avaliação da tenacidade, seguido de uma análise metalográfica, pela metalografia quantitativa. Outro grupo de corpos-de-prova foi aquecido até 12000C por uma hora e em seguida foi resfriado ao ar, em temperatura ambiente. Alguns resultados preliminares são apresentados em seguida.

No caso do grupo de corpos-de-prova resfriado ao ar, observou-se a formação de uma quantidade muito elevada de ferrita poligonal e de ferrita pró-eutetoide de contorno de grão e uma pequena quantidade de ferrita acicular conforme pode ser visualizado na figura 01.


a


b

c


50m


[foto LABSOLDA – GC3M/DEM/FEIS/UNESP].

Fig.01- A figura exibe grandes quantidades de ferrita pró-eutetoide de contorno-de-grão [a], ferrita poligonal [b] e ferrita acicular [c].

Os resultados preliminares exibidos na figura 01, revelaram-se em concordância com a literatura especializada, onde espera-se que maiores tempos de resfriamento resultem em quantidades mais elevadas de ferrita poligonal e de contorno de grão.

Os próximos passos desta pesquisa, serão na direção de se aumentar as quantidades de ferrita acicular, através de incrementos nas velocidades de resfriamento.

Agradecimentos: os autores expressam seus agradecimentos à ICEC – Indústria de Construção LTDA – São José do Rio Preto SP, pela soldagem dos corpos-de-prova utilizados neste trabalho.

REFERÊNCIAS

J. M. Gregg, H. K. D. H. Bhadeshia and L. E. Svensson, “Inoculation of steel welds with non-metallic particles”, Material Science and Engineering A233, 146-157, 1997.

J.-H. Shim, Y. W. Cho, S. H. Chung, J.-D. Shimand D. N. Lee, “Nucleation Of Intragranular Ferrite At Ti2O3 Particle In Low Carbon Steel”,Acta mater. Vol. 47, No. 9, 2751 – 2760, 1999.

Madariaga And I. Gutierrez, “Nucleation Of Acicular Ferrite Enhanced By The Precipitation Of Cus On Mns Particles” , Scripta Materialia, Vol. 37, Nº 8, 1185 – 1192, 1997.

J. M. Gregg and H. K. D. H. Bhadeshia, “Solid-state Nucleation of Acicular Ferrite on Minerals Added to Molten Steel” , Acta mater. Vol. 45, No. 2, 739 –748, 1997.

J.H. Shim, Y.J. Oh, J.Y. Suh, “Ferrite nucleation potency of non-metallic inclusions in medium carbon steels” , Acta mater, vol49, 2115-2122, 2001.



Z. Zhang and R.A.Farrar, “Role of non-metallic inclusions in formation of acicular ferrite in low alloy weld metals”, Materials sciences and technology, vol 12, 237-248, 1966.

H.K.D.H.Bhadeshia, “The bainite transformation: unresolved issues”, Material science and engineering A273-275, p.p 58-66, 1999.



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