Porque é que o aço com baixo teor de carbono pode ser soldado facilmente enquanto o aço com alto teor de carbono coloca desafios? Este artigo explora a soldabilidade de diferentes tipos de aço-carbono, destacando o impacto que a variação do teor de carbono tem no processo. Descobrirá as propriedades específicas que tornam o aço com baixo teor de carbono ideal para a soldadura e porque é que o aço com alto teor de carbono requer técnicas especiais para evitar a fissuração. Saiba quais os factores a considerar para garantir resultados de soldadura bem sucedidos com diferentes aços ao carbono.
De acordo com a composição química do aço, este pode ser dividido em duas categorias principais: aço-carbono e aço-liga.
Os aços ao carbono subdividem-se em:
(i) Aço de baixo carbono com uma teor de carbono inferior a 0,25%;
(ii) Aço de médio carbono com um teor de carbono de 0,25 - 0,6%;
(iii) Aço com elevado teor de carbono superior a 0,6%.
O aço macio é um tipo de aço ao carbono com um teor de carbono inferior a 0,25%. É também conhecido como aço macio devido à sua baixa resistência, baixa dureza e suavidade.
O aço macio engloba a maioria dos aços estruturais de carbono comuns e alguns dos aços estruturais de carbono de alta qualidade. É normalmente utilizado para peças estruturais de engenharia que não requerem tratamento térmico e para peças mecânicas que requerem resistência ao desgaste, que pode ser obtida através de cementação ou outros tratamentos térmicos.
O aço de médio carbono, que tem um teor de carbono de 0,25% a 0,60%, é conhecido pelo seu bom desempenho de trabalho a quente e de corte, mas soldadura deficiente desempenho. Tem maior resistência e dureza do que o aço de baixo carbono, mas menor plasticidade e tenacidade. Pode ser utilizado diretamente em materiais laminados ou estirados a frio, ou após tratamento térmico sem tratamento adicional.
Com uma têmpera e revenimento adequados, o aço de médio carbono tem boas propriedades mecânicas gerais, com uma dureza máxima de cerca de HRC55 (HB538) e uma resistência à tração de 600 a 1100 MPa. Este facto torna o aço de médio carbono o mais utilizado entre os materiais de resistência média.
Para além de ser utilizado na construção, o aço de médio carbono é também habitualmente utilizado na produção de várias peças mecânicas.
Aço de alto carbonocom um teor de carbono que varia entre 0,60% e 1,70%, é também conhecido como aço para ferramentas. Pode ser temperado e revenidomas tem um fraco desempenho de soldadura. Ferramentas como martelos e pés-de-cabra são fabricadas em aço-carbono 0,75%, enquanto ferramentas de corte como brocas, parafusos e alargadores são fabricados em aço carbono 0,90% a 1,00%.
A soldabilidade do aço é determinada principalmente pela sua composição química, sendo o carbono o fator mais importante. Embora outros elementos de liga no aço também possam afetar a sua soldabilidade, o seu impacto é geralmente muito menor em comparação com o carbono.
O aço com baixo teor de carbono tem normalmente uma boa soldabilidade e não requer medidas especiais. No entanto, a baixas temperaturas ou na soldadura de chapas espessas ou com requisitos elevados, pode ser necessária a utilização de eléctrodos básicos e o pré-aquecimento. Se o teor de carbono e enxofre do aço com baixo teor de carbono exceder o limite superior, devem ser tomadas medidas como a utilização de varetas de soldadura de alta qualidade com baixo teor de hidrogénio, pré-aquecimento e pós-aquecimento, e uma seleção adequada das ranhuras para evitar fissuras térmicas.
O aço de médio carbono é propenso a fissurar durante a soldadura, especialmente quando o teor de carbono é elevado. Isto deve-se ao facto de quanto maior for o teor de carbono, maior será a tendência de endurecimento da zona afetada pelo calor, levando a um maior risco de fissuração a frio e a uma menor soldabilidade. O teor de carbono do metal de solda também aumentará à medida que o teor de carbono do material de base aumenta, aumentando ainda mais o risco de fissuração.
A presença de enxofre no aço de médio carbono pode aumentar o risco de fissuras térmicas durante a soldadura. Para mitigar este risco, deve ser utilizado um elétrodo básico com boa resistência à fissuração, e podem ser tomadas medidas como o pré-aquecimento e o pós-aquecimento para reduzir a tendência para a fissuração.
O aço com elevado teor de carbono tem a pior soldabilidade devido ao seu elevado teor de carbono, o que leva a uma elevada tensão de soldadura e a um maior risco de fissuração a quente e a frio na zona afetada pelo calor. As soldaduras em aço com elevado teor de carbono são também mais propensas a fissuras quentes em comparação com o aço de médio teor de carbono. Consequentemente, o aço com elevado teor de carbono não é normalmente utilizado em estruturas de soldadura gerais e é apenas utilizado para soldadura de reparação ou revestimento de peças fundidas.
Após a soldadura, é importante temperar as peças soldadas para aliviar a tensão, estabilizar a microestrutura e evitar fissuras, melhorando assim o desempenho da soldadura.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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