
Perlita fina, perlita esparsa e aços livres de perlita
Com base nas propriedades comuns a todos os aços de granulação fina descritos acima, contendo relativamente baixo teor de carbono, número limitado de elementos de liga, granulação fina e alto endurecimento resultando em aços de alta resistência, com limite de escoamento de 275-700 N/mm² foram desenvolvidos distinguindo-se por tenacidade, resistência à trinca e uma boa soldabilidade. Contrariamente ao grão fino normalizado dos aços estruturais cujo teor de carbono pode ser assumido como sendo de 0,2% de C, o C contido foi aqui decisivamente reduzido e o processo de tratamento térmico (normalização ou uma semelhante laminação controlada ) foi substituído por um tratamento termomecânico.
A partir da figura 1, o aumento na temperatura de transição com o aumento do teor de perlita pode ser observado. Se o teor de carbono é reduzido (e portanto o máximo conteúdo possível de perlita) de 0,1 até 0,15% de C, para aços com teor de perlita reduzido de 0,05 até 0,1% para aços perlita esparsa e de 0,01 até 0,05% para aços livres de perlita, a ruptura frágil tem de aumentar de forma decisiva por meio da reduzida transição da temperatura.

Fig. 1: Influência do conteúdo de perlita na transição de temperatura na estrutura dos aços
A fim de compensar a diminuição da força provocada pela redução de carbono destes aços fundidos formando grãos extremamente finos e é causado um endurecimento por precipitação usando micro elementos de liga tais como nióbio, titânio e vanádio .

Só que, se os mecanismos de reestruturação e endurecimento dos grãos, de transformação e recristalização ocorrerem um após o outro e , em parte simultaneamente durante a laminação a quente dos aços, são otimizados, um otimizado estado do material pode ser obtido. Pelo tratamento termomecânico, uma seqüência de deformações a quente e processos de tratamento térmico determinadas a todos os processos anteriores, a obtenção da otimização final está garantida. A conformidade com determinadas deformações e condições de resfriamento, no entanto, é responsável pela limitação das espessuras que as chapas podem ser fabricadas . A aparência de anisotropia descrito no 3/2.1 , que pode basear-se nas inclusões longitudinais de sulfeto de manganês e uma faixa de perlita não é dado em aços com perlita esparsa. Devido ao fato de o teor de perlita ser fortemente limitado, não há faixas e inclusões longitudinais, são suprimidas por um elevado grau de pureza, assim como por elementos de liga afins sulfurosos , como cério , cálcio, titânio e zircônio.
A capacidade de deformação a frio no tratamento da chapa importante para muitos campos de aplicação é também muito melhorada por esta medida.
Devido ao processo de fusão e a técnica de liga o conteúdo dos elementos residuais são muito baixos, por outro lado, o enxofre tem sido ligado por adição de sulfato de cério, titã, de zircônio ou de cálcio. A formação de uma fratura em forma de lamelaé, assim, muito mais restrita e os materiais têm um ponto baixo de anisotropia. Por meio da adição de nitrogênio e elementos afins também a resistência ao envelhecimento destes aços é extraordinariamente elevada após a soldagem.
Soldagem da perlita fina, perlita esparsa e aços livres de perlita
Todos os aços com um teor reduzido de perlita descritos no último parágrafo, mostram uma excelente aptidão para a soldagem. O baixo teor de carbono reduz as aparências de endurecimento na zona termicamente afetada de uma junta soldada, embora seja soldada com velocidades muito elevadas de soldagem e os depósitos de energia muito pequenos por unidade de comprimento . O risco de trincas sob cordão ligados a este problema é também conseqüentemente pequeno. Devido ao fato da possibilidade de difusão do hidrogênio na ferrita ser muito mais favorável do que no endurecimento em estruturas, o hidrogênio colabora trincas sob cordão pode difundir tão rápido que é possível soldar estes aços com eletrodos de revestimento celulósico. – Os aços – soldados dessa forma – provaram ser muito bons na construção de tubos de grandes dimensões. A Figura 2 mostra uma comparação da suscetibilidade de endurecimento da solda e a tendência para a trinca sob cordão de um aço similar ao S355J2G3 e um aço estrutural de perlita esparsa.


Perda de resistência na zona afetada pelo calor foi leve, se os processos normais de soldagem de fusão foram aplicados. O decréscimo resultante na dureza tem o seu decréscimo máximo a cerca de 20 HV 1 e é ligeiramente compensado pelo efeito de suporte das áreas vizinhas.
Descrito no SEW 088 “-Guia de soldagem de aços estruturais com granulação fina”.
Aços estruturais com granulação fina termomecanicamente laminados de acordo com a norma DIN EN 10113 parte 3
A norma DIN EN 10113, parte 3 – Fornece condições de suporte para aços termomecanicamente laminados os requerimentos aplicados a produtos planos com espessura nominal de 63 mm e comprimento produtos in espessura nominal [150 mm são descritos. A resistência à tração varia de 275 a 460 N/mm² N/mmm². A boa deformabilidade a frio destes aços é especialmente referida na DIN – EN 10149-2. Os aços estruturais de granulação fina para deformação a frio – laminados termomecanicamente – referem-se aqui a produção de faixas de força de 700 | N/mm², em espessuras nominais até máx. De 16 mm. O aço termomecanicamente laminado com 355 N/mm² o limite de escoamento seria designado S355M, the quality suitable for cold deforming according to DIN EN 10149 with S355MC. Em ambos os casos a letra M indica o tratamento termomecânico de acordo com a norma DIN EN 10027.
Metais de adição e materiais auxiliares
Os metais de adição na soldagem dos aços estruturais de granulação fina de acordo com a SEW 088 são escolhidos de tal forma que as propriedades das juntas soldadas cumpram as exigências estabelecidas. Uma elevada resistência do material de soldagem em relação ao material de base deve ser evitada aqui. A fim de cumprir os requisitos colocado à resistência ao uso de eletrodos revestidos básicos, soldar eletrodos de enchimento ou arame em pó combinações é indispensável. Eletrodos de revestimento básico apresentam os menores teores de hidrogênio no material de solda precipitado. O hidrogênio tem uma influência considerável sobre a formação de trincas em soldar juntas de aços estruturais de grão fino. A sensibilidade aumenta com a crescente quantidade do limite de escoamento.
De acordo com a SEW 088 foram feitas as seguintes avaliações sobre a quantidade de hidrogênio difundido no material de soldagem:

O material de deposição dos eletrodos com revestimento não alcalinos geralmente tem hidrogênio contido em v 25cm3/100 g. A determinação do teor de hidrogênio no metal depositado na fusão do eletrodo foi determinada na ISO 3690.
Na Alemanha, o teor de hidrogênio é determinado de acordo com a norma DIN 8572.
Mesmo com uma produção de alta qualidade e embalados em folhas de plástico, na maioria dos casos, o teor de umidade de parte do revestimento torna-se demasiado elevado, devido à higroscopias. Portanto, recomenda-se ter os eletrodos secos novamente antes da utilização e para soldar, a partir de uma estufa aquecida a temperaturas > 100 ° C. Para aços com limite de escoamento resistência à tração de até Re = 500 N/mm2 os eletrodos alcalinos padronizados na norma DIN EN 499 podem ser utilizados. A quantidade de ambos, a temperatura de drenagem e o período de drenagem deve ser selecionado de acordo com as indicações feitas pelos fabricantes de eletrodos.
Para a mesma resistência à tração as normas podem variar
DIN EN 758 – eletrodos para arame tubular
DIN EN 756 – eletrodos de arame para soldagem a arco submerso
DIN EN 440 – eletrodos de arame para soldagem com gás de proteção
podem ser aplicados.
Aços estruturais de granulação fina com tensões de escoamento > 500 N/mm³ são trabalhados com os aditivos de acordo com as seguintes normas :
DIN EN 757 – Eletrodos revestidos para soldagem manual de alta resistência ao estresse
DIN EN 12535 – Arames tubulares para soldagem a arco com gás de proteção de alta resistência ao estresse
DIN EN 12534 – Arames para soldagem a arco com gás de proteção de alta resistência ao estresse
Para os eletrodos revestidos para a soldagem de aços estruturais de granulação fina com limites de escoamento Re ≥ 550 N/mm3 de acordo com a norma DIN EN 757 tabela 1 mostra a composição química do material de solda para fins de caracterização do tipo de liga.
Estes eletrodos revestidos produzem um metal de adição que pode ser descrito pelo limite de escoamento ( resistência à tração ), por exemplo 69µ 690 N/mm3 para Re e 760 a 960N/mm2 para Rm, e caracterizado por um valor para a análise do impacto de 47J em diferentes temperaturas , ver tabelas 2 e 3.
O exemplo a seguir serve para explicar essa correlação :
Designação de eletrodos revestidos de que o metal de adição mesmo no estado estresse liberado(T) tem um limite de escoamento de 620 N/mm2 ( 62) , com um trabalho de impacto mínimo de 47 J , a -70 ° C (7), das quais a quantidade de elementos de liga é de 1,4 a 2 % de Mn e 0,6 a 1,2 % de Ni e que são de revestimento básico :

Estas designações são adicionados por tabelas sobre as posições de soldagem e uso de correntes (relativas a DIN EN 499), que são carimbados nos pacotes de eletrodos.
A composição de liga similar à dos eletrodos revestidos para a soldagem de temperado e de grão fino aços estruturais têm os eletrodos de fio para a soldadura de gás blindado e soldagem a arco submerso.



EWE 3 2 3 Aços termomecanicamente tratados III
Aços estruturais de granulação fina temperados e revenidos
Aços com um limite de escoamento de até 460N/mm² e uma resistência à tração de 550-720 N/mm² são geralmente fabricados em aços estruturais de granulação fina e normalizados na têmpera. Eles podem ser tratados a quente sem maiores dificuldades no projeto. É verdade que com o aumento do teor dos elementos de liga os valores de resistência característicos são elevados constantemente, há no entanto, uma influência desfavorável no comportamento de transformação levando a uma redução da soldabilidade. Portanto, diferentes medidas têm de ser tomadas.
De modo a obter valores mais elevados de limite de escoamento e de resistência à tração simultâneaneamente com uma boa soldabilidade, são necessários a têmpera e o revenimento. Por isso, muitos produtores de aço têm encomendado a tempera e revenimento em larga escala, na expectativa de aços de alta resistência. Primeiro, as qualidades de aço americanos fundidos sob licença na Alemanha representou o grupo de água aços estruturais de alta resistência temperados e revenidos com tensão limite de escoamento de cerca de 700 N/mm² e uma resistência à tração de 800-1000 N/mm². Os valores definidos de limite de escoamento e resistência à tração são normalmente garantidos até aprox. 50 mm de espessura. A tempera e o revenimento a água dos aços de baixa liga contendo baixo teor de carbono com elevado limite de escoamento eleva a tenacidade e a insuscetibilidade à fratura frágil. Ambos são
devido ao efeito de supressão de grão muito fino e uma estrutura de têmpera, dando assim os pré-requisitos decisivos para uma boa soldabilidade . Têmpera e revenimento do aço (= endurecimento + subseqüente têmpera à elevadas temperaturas) está ligada à uma transformação para a fase martensita . A temperatura onde é formada a martensita é maior quanto menor o teor de carbono na austenita. A martensita é formada em temperaturas mais altas (cúbico ) tem uma resistência maior, pois é amplamente livre de tensões da estrutura. Num teor de carbono < 0,20 %, a temperatura em que é formada martensite é superior a 400°C. Tal martensita
com baixo teor de carbono tem relativamente boas propriedades de resistência e os maiores valores de dureza são pouco mais de 400 HV .
As características específicas dos aços estruturais de granulação fina temperados e revenidosa água podem ser resumidas a seguir:
A composição química é determinada de tal modo que os campos do material de base austenitisado durante a soldagem preferem ser transformada na fase martensita, desde que a velocidade de arrefecimento é mantida usando mais de um valor mínimo determinado (veja o diagrama TTT). Os aços de baixo carbono pode ser revenido usando água durante a fabricação, sem o risco de fissuras de endurecimento. Para manter a velocidade crítica de revenimento necessária para este processo de têmpera são necessários elementos de liga.
A norma DIN EN 10137, parte 2 Indica a seguinte margem de análise

Dependendo da espessura do produto e as condições de fabricação o fabricante pode adicionar um ou vários elementos de liga até o valor máximo definido para obter as propriedades previstas para o aço.
A partir do baixo teor de carbono (se possível <20% de C) uma alta temperatura de formação da martensita (cerca de 400 e 440 °C) resulta. O baixo teor de carbono que contém martensita tem um número relativamente pequeno de átomos de carbono incorporados a força no reticulado cristalino. Quanto mais cedo durante o revenimento a auto-têmpera conduz a
a formação de embriões de cementita. Esta martensita evita evita a fase desfavorável de epsilon carboneto. Devido ao favorável estado de stress interno salientando (tensões internas do terceiro tipo estão presentes apenas em pequenas quantidade), existe uma boa tenacidade, mesmo a temperaturas profundas. O baixo stress de transformação não conduz a trinca sob cordão. O baixo austenita. O estress de dureza será evitado mais tarde por isso.
As condições técnicas de fornecimento de aços estruturais de grão fino temperados e revenidos ter sido combinados a nível europeu no DIN EN 10137.
A denominação é construído da seguinte forma:
– Número da presente norma europeia (EN 10137-2)
– Característica letra S,
– Valor mínimo determinado do limite de escoamento para espessuras de 50 mm de N/mm²,
– Característica do grupo de qualidade (Q, QL ou QL1).
Exemplo:
Aço estrutural temperado e revenido (S), com um valor mínimo determinado da força de rendimento de 460 N/mm² (460) à temperatura ambiente para o grupo de qualidade QL:
Aço EN 10137-2 – S460QL
Aços estruturais de granulação fina endurecidos por precipitação
De acordo com a norma DIN EN 10052 o endurecimento por precipitação é entendido como a precipitação de uma ou de várias fases de uma solução sólida supersaturada .
Para o endurecimento por precipitação de aços estruturais de granulação fina com elevado teor de cobre até máx. 2% são levados para a formação de fases .
Na Alemanha, estes, muitas vezes não são aplicados, uma vez que são mais difíceis de processar em comparação aços estruturais de granulação fina temperados e revenidos.
Parte 3 da norma DIN EN 10137, juntamente com a parte 1 é válida para chapas e aços bobinados de ligas de aços inoxidáveis com alta resistência. Os tipos de aço e as qualidades dos grupos são fornecidos de acordo com os requerimentos listados na tabela 1 ( composição química ), bem como de acordo com as tabelas de 2 a 4 (propriedades mecânicas) no estado endurecido por precipitação .
Os aços são aplicados para a chapa laminada a quente e para chapas planas bobinadas a quente com espessura nominal de 3 a 70 mm, no estado endurecido da precipitação, a tensão limite de escoamento, no intervalo de 500-690 N/mm2.
Todos os tipos de aço de acordo com a parte 3 desta norma europeia podem orresponder aos estatutos como suporte aos seguintes grupos de qualidade :
– QGL com os valores mínimos determinados do trabalho de impacto em temperaturas que não estão abaixo de -20 ° C ,
– QGL1 com os valores mínimos determinados do trabalho de impacto em temperaturas que não estão abaixo de -40 ° C.

Denominação:
Com os tipos de aço de acordo com esta norma europeia os nomes curtos foram formados de acordo
EN 10027-1 e informações ECISS IC 10 e os números de material de acordo com a norma EN 10027-2.
A denominação é construída da seguinte forma:
– Número da presente norma europeia EN 10137-3,
– Característica letra S,
– Valor mínimo determinado do limite de escoamento para espessuras [50 mm de N/mm2,
– Característica de qualidade do grupo (QGL ou QGL1).
Exemplo:
Aços estruturais endurecidos por precipitação (S), com um valor mínimo determinado da resistência à tração em temperatura ambiente de 500 N/mm2 (500) do grupo de qualidade QGL:
Aço EN 10137-3 – S500QGL
Soldagem de aços estruturais de granulação fina
Os aços estruturais de granulação fina são adequados para todos os processos de soldagem utilizados na fabricação de que
provaram ser um sucesso , desde que as normas técnicas sejam cumpridas . As diferenças na composição da liga, no entanto, podem exigir medidas especiais em alguns aços. Em caso de dúvida , o conselho do fabricante de aço deve ser procurado. Informações básicas sobre a fabricação, normalização, têmpera e revenimento dos
aços estruturais de granulação fina são dadas pela Stahl- Eisen- Werkstoffblatt 088 .
Aqui, ele é informado sobre a deformação a quente e a frio, a preparação da costura de solda , bem como sobre a própria soldagem.
O curso de tempo-temperatura é considerado a magnitude mais importante. Como influenciar magnitudes que contém a entrada de calor por unidade de comprimento de soldagem, a eficiência térmica durante a soldagem, a espessura da chapa, a temperatura de trabalho , a forma da costura e a camada interna , composto por um sistema de aquecimento rápido a uma
determinada temperatura de pico e normalmente um arrefecimento muito lento . Para fins de descrição do processo de resfriamento o tempo necessário para resfriar de 800 °C até 500 °C tem provado ser o mais bem sucedido.
Ele é chamado t8 / 5 e pode ser feita a partir do curso de tempo-temperatura durante a soldagem mostrada na figura 1 .

Com a ajuda desta indicação de tempo, é possível estimar a temperatura de transição e a dureza na gama de grãos grosseiros da zona afetada calor das juntas de soldagem. O principal curso destas duas correlações pode ser feita a partir da figura 2.

Figura 2: Dependência da temperatura de transição e da dureza no tempo de arrefecimento entre 800 °C; 500 ° C (de acordo com a SEW 088)
De acordo com isto, existem três diferentes intervalos . É verdade que com intervalos de tempo extremamente curtos resultam temperaturas de transição profundas mas também uma dureza muito elevada . Existe o risco de danos devido à fissuração a frio. É verdade que com tempos de arrefecimento muito longos, ou seja, gama III , a dureza é decisivamente reduzida, mas a temperatura de transição sobe para valores não mais interessantes . Portanto, isso necessário para determinar todos os parâmetros que influenciam o processo de soldagem, de tal modo que o tempo de arrefecimento
a partir de 800 ° C a 500 ° C, está dentro do intervalo II. Isto é chamado de soldagem com o fornecimento controlado de calor, o que será explicado em detalhe mais adiante neste curso.
No anexo 1 do SEW 088 existe uma fórmula para o cálculo do tempo de resfriamento , usada para a dissipação tridimensional do calor , ou seja, para a soldagem de chapas grossas :
Para a dissipação bidimensional do calor em chapas mais finas a seguinte correlação é válida:

Nas figuras 3 e 4 os tempos de resfriamento superficial da soldagem a arco submerso tri ou bidimensional a dissipação do calor mostrada em função da entrada de calor por unidade de comprimento do cordão e temperatura de pre-aquecimento.


Figura 4: Dissipação bidimensional de calor em função da entrada de calor e da temperatura de pré-aquecimento
Para transferir tanto os valores calculados ou graficamente determinados em diferentes processos de soldagem a eficiência térmica relativos (de acordo com a SEW 088) tem que ser conhecido. Eles estão listados para o mais importantes processos a seguir:

O fator de costura para o tipo de costura a ser soldada também deve determinado. Alguns dos fatores são vistos na tabela 3.

Além destas correlações basicas existem diagramas para alguns dos materiais em que a dissipação de calor tanto tri quanto bidimensional foi trabalhada. A partir desses diagramas é possivel determinar a entrada máxima de calor adimissível por unidade de comprimento do cordão de solda em Joule / cm e conhecer a espessura da chapa e a temperatura de pré-aquecimento ligado na construção. Um exemplo para um S690Q é mostrado na figura 5.

Figura 5: Máxima entrada de calor admissível por unidade de comprimento do cordão de solda em função da espessura da chapa A informação sobre a temperatura de pré-aquecimento é dada em SEW 088. Ali, o pré-aquecimento é recomendado em
qualquer caso, se a temperatura da parte inferior é de 5 ° C. A temperaturas> a + 5 ° C, a recomendação
em pré-aquecimento depende da espessura da parede, como mostrado a seguir:

Tabela 4: TV acc. a SEW 088, questão 93 (dependendo de carbono equivalente CET)
Com a soldagem por eletrodo há resultados na velocidade de soldagem a partir do ponto de fusão para eletrodos em t segundos onde um comprimento residual, por exemplo De 50 mm é considerado bom como o seu comprimento telescópico l cm.

A magnitude do numerador UJT é praticamente constante, porque J e t são quase proporcionais mutuamente, isto significa que se J for aumentado, t torna-se menor, e vice-versa. Portanto, a entrada de calor por unidade de comprimento de cordão de solda E pode ser mostrado sozinho de acordo com o comprimento telescópico l. Com a ajuda de tais diagramas, torna-se possível para cada soldador manter uma entrada determinada entrada de energia durante a soldagem, se o comprimento telescópico para o eletrodo utilizado é prescrito

Figura 6: comprimento telescópico para eletrodos, dependendo da entrada de energia (de acordo com Nittka)
Figura 7: mostra a gama de resfriamento otimizado na área pontilhada para um aço de qualidade S690Q

Figura 7: Diagrama TTT de um S690Q
Esse texto foi traduzido por alunos da fatec-sp
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