Definição
É a região do metal base que não foi fundida durante a soldagem, mas cuja microestrutura e propriedades mecânicas foram alteradas devido ao calor da solda.
Muitas pessoas confundem a HAZ com a zona fundida.
Embora a zona fundida tenha muitas transformações químicas e metalúrgicas durante sua fusão e solidificação e, portanto, seja afetada pelo calor ou temperatura, não é o que chamamos de HAZ.
Para entender melhor a distinção dessas definições, por favor, olhe a imagem abaixo:
Fraqueza de HAZ
HAZ é uma região que pode se tornar o ponto fraco em uma junta de solda que, em condições normais, seria suficientemente forte.
Isso é comum em aços carbono, onde além de a ZTA ser menos resistente que o metal de solda (WM), pode ser fonte de defeitos e fonte de falha catastrófica.
Mesmo que seja menos resistente do que WM, a qualificação de um procedimento de soldagem deve garantir que o HAZ seja mais forte ou, pelo menos, preserve as características do metal base original.
Algumas das razões para a fragilidade da HAZ de um aço carbono podem ser vistas abaixo:
- Os grãos na ZTA crescem devido ao calor e pico de temperatura. Microestruturas de grão grosso apresentam menor tenacidade em baixas temperaturas e, em geral, menor resistência à corrosão.
- O calor também favorece a coalescência e esferonização de componentes de aço, como a cementita, reduzindo a resistência mecânica.
- O ciclo térmico típico da soldagem e seu rápido resfriamento da ZTA podem auxiliar e aumentar a formação de uma estrutura cristalina dura e quebradiça conhecida como martensita.
- A estrutura martensítica gerada é fundamental para a absorção e craqueamento do hidrogênio (craqueamento a frio). Essa rachadura geralmente não é visível ao olho humano, mas pode comprometer gravemente o desempenho ou reduzir a vida útil do equipamento.
- O aumento da dureza causado pela nova microestrutura martensítica diminui a corrosão e a resistência ao impacto.
Uma observação é que outros tipos de materiais podem ter uma HAZ mais forte, ao contrário do nosso paradigma tradicional. Como resultado, outras considerações podem ser aplicadas.
Regiões de uma HAZ
Os conceitos de fragilização acima são genéricos. Além de variar de material para material, eles têm variações dentro da própria HAZ.
De acordo com GRONG & amp; AKSELSEN, uma solda de passe único pode ser dividida em 5 regiões muito características, dependendo da temperatura de pico:
- Região parcialmente fundida: Temperatura próxima ao ponto de fusão.
- Região de granulação grossa: Temperatura de pico acima de 1100ºC.
- Região de granulação fina: temperatura de pico logo acima da temperatura de transformação crítica.
- Região intercrítica: Temperatura de pico ligeiramente abaixo da temperatura de transformação crítica.
- Região subcrítica: Pico de temperatura ligeiramente abaixo da temperatura AC1 ou AR1.
A representação abaixo fornece uma analogia perfeita entre a distribuição térmica, os picos de temperatura atingidos e a divisão em regiões.
Uma soldagem multipasse apresenta naturalmente uma maior complexidade de análise, pois os passes seguintes irão revenir os anteriores.
É importante notar que a generalização do tópico acima é apenas para facilitar o entendimento (didática) e direcionar os esforços de controle de qualidade.
A extensão de uma HAZ
É importante notar que a HAZ é a zona afetada pelo calor (temperatura) no metal base, e que não é sinônimo de zona aquecida.
A região que tem sua temperatura elevada é muito maior, mas consideramos apenas a área “afetada” ou “danificada” pelo calor como uma ZAC.
Veja abaixo duas macrografias com uma indicação de HAZ. A macro à direita é muito mais evidente devido à cor muito mais escura da HAZ.
A alteração da propriedade do material dependerá principalmente de:
- Material básico.
- Coeficiente de condutividade térmica.
- Temperatura de pré-aquecimento.
- Entrada de calor.
Material base
As características HAZ dependem fundamentalmente do ciclo térmico e da distribuição térmica. E isso depende do tipo de metal base e do procedimento de soldagem.
Dependendo do tipo de metal a ser soldado, os efeitos do ciclo térmico podem variar muito.
No caso de metais não transformáveis (por exemplo, alumínio), a alteração estrutural mais marcada será o crescimento do grão (ou recozimento, no caso de ligas endurecidas).
Coeficiente de condutividade térmica
O coeficiente térmico a condutividade do material de base desempenha um grande papel.
Se o coeficiente for alto, o material tem uma alta taxa de resfriamento e uma pequena zona afetada termicamente.
Um baixo coeficiente resulta em uma maior concentração de calor, uma taxa de resfriamento mais lenta e, conseqüentemente, uma maior HAZ.
Aporte de calor (por processo de soldagem)
O a quantidade de calor introduzida pelo processo de soldagem desempenha um papel importante, por exemplo:
- A soldagem a gás tem uma alta entrada de calor fazendo com que a ZTA aumente de tamanho.
- A soldagem a laser, por outro lado, fornece uma quantidade de calor muito concentrada e limitada, resultando em uma pequena HAZ.
- A soldagem a arco está entre esses dois extremos, com grande variação entre cada processo de acordo com a entrada de calor.
Aprenda sobre Soldagem
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