Frequentemente, o metal base é pré-aquecido antes da soldagem. Quais são os motivos específicos para isso?
Comecemos pela conclusão: Existem dois motivos principais:
O primeiro objetivo é reduzir a tensão residual na solda; o segundo é reduzir a formação de estruturas endurecidas na solda, diminuindo assim a ocorrência de fissuras a frio durante a soldagem.
Como podemos entender essa conclusão?
Deixe-me dar um exemplo: antes de nos exercitarmos, geralmente fazemos um aquecimento, principalmente para alongar os músculos e as articulações, para que tenhamos menos probabilidade de sofrer distensões musculares durante o exercício.
Na verdade, nosso aço também precisa de um pré-aquecimento antes da soldagem. O pré-aquecimento é um bom exercício de aquecimento.
O aço geralmente é submetido a um tratamento térmico adequado antes de sair da fábrica. No entanto, mesmo após o tratamento térmico, ainda haverá tensões residuais no aço. Portanto, o pré-aquecimento do aço antes da soldagem pode minimizar essas tensões residuais.
Essa tensão residual é chamada de tensão de restrição em engenharia, que é essencialmente a mesma coisa.
Para a fissuração a frio em soldagem, existem três fatores principais: tensão de confinamento, estrutura endurecida e teor de hidrogênio difusível.
A tensão de restrição é um dos fatores de influência.
O segundo aspecto, como acabamos de discutir, é reduzir a formação de estruturas endurecidas.
A martensita é uma estrutura endurecida típica; trata-se de uma solução sólida supersaturada de C em α-Fe. A martensita também é dividida em martensita lamelar e martensita acicular.
De modo geral, a martensita lamelar apresenta propriedades relativamente melhores, enquanto a martensita acicular apresenta propriedades inferiores. Mas não entrarei em detalhes aqui; podemos discutir o tema da martensita mais tarde, se houver oportunidade.
No entanto, para soldagem, devemos tentar evitar a formação de martensita na solda.
Você pode ver a imagem acima. Esta imagem é um diagrama típico da curva de transformação isotérmica para aço eutetóide.
Na realidade, a curva CCT para soldagem é muito mais complexa. Para facilitar a compreensão, usaremos temporariamente este diagrama para explicar como a martensita é formada.
No diagrama acima, as cinco linhas de V1 a V5 representam diferentes taxas de resfriamento. V1 tem a menor inclinação, portanto a taxa de resfriamento é a mais lenta. V5 tem a taxa de resfriamento mais rápida. Na parte inferior deste diagrama, existem duas curvas, Ms e Mf. Ms representa a curva de temperatura na qual a transformação martensítica começa, geralmente em torno de 230 graus Celsius. Mf representa a curva de temperatura na qual a transformação martensítica termina.
A probabilidade de formação de martensita varia com diferentes taxas de resfriamento. V5 representa a taxa de resfriamento mais rápida e, portanto, é a que apresenta maior probabilidade de produzir martensita.
Portanto, o pré-aquecimento do aço antes da soldagem aumenta a temperatura de soldagem. Isso prolonga o tempo de resfriamento da junta soldada, reduzindo assim a taxa de resfriamento e, consequentemente, diminuindo a probabilidade de formação de martensita.
Essa é uma das principais razões pelas quais o pré-aquecimento é necessário antes da soldagem.
Então, uma temperatura de pré-aquecimento mais alta é sempre melhor? Claro que não!
Se a temperatura de pré-aquecimento for muito alta, o tempo de resfriamento da solda será prolongado. Especialmente na faixa de temperatura de 800 a 500 graus Celsius, se o tempo de resfriamento for muito longo, o crescimento de grãos será mais pronunciado.
A resistência e a dureza da solda diminuirão significativamente. Portanto, a temperatura de pré-aquecimento não deve ser muito alta.