Classificação Microestrutural dos constituintes de metais depositados em solda, proposta por anelli e di nunzio Componentes: Iara Júlio Santos Júlio Pires Melquisedec

Sobre a Classificação 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. .

Sobre a Classificação 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. .

Sobre a Classificação 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.

Categoria Principal do Constituinte Subcategoria do Constituinte Sobre a Classificação Nos slides a seguir temos o fluxograma para classificação de constuintes em aço de baixo carbono. Onde: Categoria Principal do Constituinte Subcategoria do Constituinte Abreviaçao Ferrita Primária PF   Ferrita de Contorno de grão PF (G) Ferrita Intragranular PF (I) Ferrita com Segunda Fase 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 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.

Usar o maior aumento (Por exemplo 800 X) 01 Começar É Possível indentificar so contornos austeníticos anteriores (CAG) (Veios ou grão de de ferrita? Os grão são Equiaxiais? (C/L entre 1:1 e 2:1)? Sim Sim Sim EF ALF É ferrita? Não Não Não Existem ripas pequenas de ferrita não alinhadas e afastadas do CAG (C/L entre 2:1 e 3:1) Sim AF IDF Não O Constituinte é composto por placas de ferrita alternada com “microfases” É Uma série de Placas grandes e paralelas (C/L>4:1) alternadas com microfases? Sim Usar o maior aumento (Por exemplo 800 X) Sim FS WF Não Há pacotes de Placas de ferrita paralelas com carboneto (FE3C) entrea as placas? Não Sim UB Continua… Não Continua…

Continuação… Continuação… 02 É perlita? Começar novo ponto A resposta do Constituinte ao ataque é uniforme e não é martensita? Não LB Sim É perlita? P Não Sim Há colônias de grãos aciculares paralelos? Sim É martensita? M LM Não Não Há placas individuais espessas que são emnos atacadas (às vezes com região maclada central)? Sim TM Verifique novamente Não O constituinte é uma mistura íntima de martensita e austenita retida? Não Sim MA Começar novo ponto

Microestruturas Exemplos de microestruturas classificadas conforme o esquema de Anelli e Di Nunzio

Microestruturas

Microestruturas Placas de ferrita Widmanstatten nucleadas em uma inclusão não-metálica 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.

Microestruturas 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).

Sobre a Comparação entre as diversas Classificações 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.

Microestruturas 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).

Microestruturas 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.

Microestruturas Microestruturas correspondentes às amostras submetidas às difentes taxas de resfriamento. Estrutura muito próxima do equilíbrio. Ferrita equiaxial e perlita. Começa a apresentar alguma acicularidade; parte da perlita degenerada e começa a surgir ferrita acicular. Última amostra que se observa a formação de perlita. Redução progressiva da ferrita equiaxial. A) B) C)

Microestruturas d) Ferrita equiaxial e ferrita acicular. e) e f) Ferrita equiaxial, com proporções decrescentes, e ferrita acicular. E) F)

Microestruturas G) g) A formação de ferrita equiaxial é praticamente eliminada. Estrutura predominantemente bainítica. h) Obtém-se bainita e martensita. i) Predominantemente martensita em ripas. H) I)

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