Estudo da tenacidade da zona afectada pelo calor de soldaduras em aços estruturais de alta resistência, temperados e revenidos

Abstract

Esta investigação teve por objectivo estudar a influência do ciclo térmico na microestrutura e no comportamento mecânico da zona supercrítica de soldaduras realizadas nos aços temperados e revenidos WEL-TEN 60 (Nippon Steel Corporation) e RQT 701 (British Stell Corporation). A realização do amanteigamento do bordo das chapas, pelo processo de arco submerso, permitiu a produção de zonas afectadas pelo calor (ZACs) com forma planar e normais à superfície dos elementos a soldar. Deste modo foi possível estudar o comportamento mecânico de estruturas individualizadas na presença de um gradiente microestrutural e analisar a influência da fracção de zona frágil na tenacidade da ZAC. Os ciclos térmicos induzidos foram registados em sistemas analógicos e digitais e comparados com um estudo de transferência de calor realizado pelo método das diferenças finitas. O escoamento de calor no amanteigamento faz-se de forma bidimensional devido à rápida saturação térmica na direcção da espessura. As temperaturas de início e fim de transformação de fase foram determinadas por análise térmica derivada "in situ" e por análise dilatométrica. As temperaturas obtidas pelos dois métodos são muito semelhantes o que confirma o funcionamento adequado do sistema derivador desenvolvido e construido na Universidade de Coimbra. Estas temperaturas tendem a subir com a redução da velocidade de arrefecimento. O aumento da energia térmica específica adicionada e consequentemente do parâmetro [[Delta]]t8/5 ocasionou o crescimento do tamanho de grão da austenite prévia (t.g.) e a substituição de estruturas constituidas por martensite autorevenida e bainite inferior por estruturas bainíticas grosseiras. Essa evolução estrutural é acompanhada pela diminuição da dureza e tenacidade na ZAC. Esta tendência foi observada sobre provetes retirados de soldaduras e sobre provetes simulados. O aço RAT 701, mais rico em carbono, apresenta na ZAC dureza mais elevada e tenacidade mais baixa que o aço WEL-TEN 60, para condições de soldadura semelhantes. A tenacidade tende a diminuir também com o aumento da fracção de zona frágil presente na ZAC de soldaduras multi-camada. Foram ainda definidas correlações lineares entre a dureza e a tenacidade Charpy e entre esta e a tenacidade avaliada através dos ensaios COD (Crack Opening Displacement) e integral de contorno J. Estas correlações podem ser aplicadas no projecto e inspecção de estruturas soldadas.