Diante de um projeto de desenvolvimento de produtos planos de aços de
baixo carbono, apoiados pela Comunidade Européia, várias empresas e
organizações de pesquisa realizaram um esforço que culminou no método de
classificação proposto por ANELLI e DI NUNZIO.
Consiste, também, na caracterização dos constituintes encontrados nos
pontos de uma rede superposta à microestrutura.
Como a comparação entre as diversas classificações é muito difícil, existe
uma tabela que compara as diferentes nomenclaturas dos constituintes.
.
O papel das inclusões não metálicas na nucleação da ferrita, no metal
depositado por solda, é muito importante e bastante bem estabelecido.
Recentemente, pesquisadores têm tentado transferir esta técnica para
materiais processados por conformação a quente, visando permitir estruturas
de tamanho de grão fino sem a necessidade de trabalho mecânico extenso.
Mais recentemente, Thewlis propôs ainda um aprimoramento do sitema do
IIW e do método de Anelli e Di Nunzio., visando a aplicação em aços
estruturais.
.
Há diversas teorias sobre o efeito das inclusões não-metálicas sobre a
nucleação heterogênea, nem sempre é capaz de explicar o efeito das
inclusões, uma vez que algumas inclusões têm o efeito sobre a nucleação
da ferrita e outras não.
Há teorias que propõem que a nucleação é favorecida pela presença de
uma estrutura cristalina compatível, que permita a formação epitaxial de
ferrita. Outras sugerem que a formação de inclusões pode remover
solutos da matriz na região em torno da inclusão, estabilizando a ferrita
nesta região.
Nos slides a seguir temos o fluxograma para classificação de constuintes em aço de
baixo carbono. Onde:
Categoria Principal do
Constituinte
Subcategoria do Constituinte
Ferrita Primária
PF
Ferrita de Contorno de grão
PF (G)
Ferrita Intragranular
PF (I)
Ferrita com Segunda Fase
Martensita
Abreviaçao
FS
Ferrita com segunda fase não-alinhada
FS (NA)
Ferrita com segunda fase alinhada
FS (A)
Placas laterais de ferrita (side plates)
FS (SP)
Bainita
FS (B)
Bainita superior
FS (UB)
Bainita Inferior
FS (LB)
Ferrita Acicular
AF
Agregado ferrita carboneto
FC
perlita
FC (P)
Martensita em ripas
M (L)
martensita maclada
M (T)
Constituintes no Esquema de
Classificação de microestrutura
de metal de solda de baixo
carbono do IIW.
01
Começar
Sim
É ferrita?
Os grão são
Sim
Equiaxiais?
(C/L entre 1:1 e 2:1)?
EF
É Possível indentificar
so contornos
austeníticos anteriores
(CAG) (Veios ou grão
de de ferrita?
Sim
ALF
Não
Existem ripas
pequenas de ferrita
não alinhadas e
afastadas do CAG
(C/L entre 2:1 e 3:1)
Não
O Constituinte é
composto por
placas de ferrita
alternada com
“microfases”
Sim
FS
Não
Sim
AF
IDF
Não
Usar o maior
aumento (Por
exemplo 800 X)
É Uma série de Placas
grandes e paralelas
(C/L>4:1) alternadas com
microfases?
Sim
WF
Não
Não
Continua…
Há pacotes de Placas de
ferrita paralelas com
carboneto (FE3C) entrea as
placas?
Não
Sim
UB
Continua…
Não
Não
Continuação…
É perlita?
Não
Sim
P
Continuação…
A resposta do
Constituinte ao ataque
é uniforme e não é
martensita?
02
LB
Não
É martensita?
Sim
Há colônias de grãos
aciculares paralelos?
M
Sim
LM
Não
Não
Há placas individuais
espessas que são emnos
atacadas (às vezes com
região maclada central)?
Verifique novamente
Sim
TM
Não
Não
Começar
novo ponto
O constituinte é uma
mistura íntima de
martensita e austenita
retida?
Sim
MA
Exemplos de
microestruturas
classificadas conforme o
esquema de Anelli e Di
Nunzio
Placas de ferrita Widmanstatten
nucleadas em uma inclusão nãometálica em aço de baixo carbono.
A variedade de orientações das
placas indicaria que o mecanismo
de nucleação não envolve
epitaxialidade com a estrutura
cristalina da inclusão não-metalica.
Aço estrutural com C =0,08%, Si =0,19%, Mn = 1,47%, S = 0,004%, Ti = 0,012%.
Determinação das condições para a nucleação de ferrita intragranular (acicular) em inclusão não-metálica complexa.
Ciclo térmico de soldagem simulado com aquecimento até 1440 graus por 4s e manutenção a (a) 1100 graus por
100 s e (b) 1250 graus por 100 s seguido de resfriamento rápido. Em (a) houve a nucleação de vários grãos de
ferrita acicular (F1 a F5) na inclusão. Em (b) não houve nucleação de ferrita e formou-se apenas martensita, sem
relação de nucleação com a inclusão. A analise local junto a inclusão indicou que ocorreu empobrecimento em
manganês em torno da inclusão no caso (a) e não ocorreu empobrecimento no caso (b).
Os parâmetros de solda têm grande efeito sobre a microestrutura dos aços de baixo
carbono. Esses efeitos podem ser observados, ainda, quando se variam as velocidades
de resfriamento. Neste caso, o efeito do aumento da velocidade de resfriamento e o
aumento da fração volumétrica de constituintes aciculares. As microestruturas obtidas
por resfriamento mais lento são compostas por ferrita e perlita e, a medida que as
velocidades de resfriamento aumentam, a fração de ferrita formada por transformação
diminui e aumenta a ocorrência de constituintes cada vez mais aciculares, até a
formação de martensita.
Existe uma tabela dos principais esquemas de classificação de ferrita e de constituintes
em metal de solda de aços baixo carbono.
Seção transversal da fratura frágil na zona termicamente afetada de um aço estrutural de
490 MPa de limite de ruptura junto a Iinha de fusão de uma solda por eletrogás (alta
energia). O tamanho de grão austenítico grande e a camada de ferrita pré-eutetóide nos
contornos de grão (GBF) austeníticos anteriores reduzem a tenacidade do material. A seta
indica o local de início da trinca (crack initiation site).
As condições de soldagem em aço estrutural da classe de 490 Mpa de
limite de ruptura podem resultar em microestruturas bastante diversas,
em função do ciclo térmico experimentado. O crescimento do grão
austenítico em (b) é muito maior que em (a). Ferrita em redes nos
contornos de grão e ferrita acicular.
A)
B)
C)
Microestruturas correspondentes
às amostras submetidas às
difentes taxas de resfriamento.
a) Estrutura muito próxima do
equilíbrio. Ferrita equiaxial e
perlita.
b) Começa a apresentar alguma
acicularidade; parte da perlita
degenerada e começa a surgir
ferrita acicular.
c) Última amostra que se
observa a formação de perlita.
Redução progressiva da
ferrita equiaxial.
D)
E)
F)
d) Ferrita equiaxial e ferrita
acicular.
e) e f) Ferrita equiaxial, com
proporções decrescentes,
e ferrita acicular.
G)
H)
g) A formação de ferrita equiaxial
é praticamente eliminada.
Estrutura predominantemente
bainítica.
h) Obtém-se bainita e martensita.
i) Predominantemente martensita
em ripas.
I)
Obrigado!