Carbono equivalente

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Saltar para a navegação Saltar para a pesquisa
Broom icon.svg
As referências deste artigo necessitam de formatação (desde abril de 2018). Por favor, utilize fontes apropriadas contendo referência ao título, autor, data e fonte de publicação do trabalho para que o artigo permaneça verificável no futuro.

O conceito de carbono equivalente é usado em materiais ferrosos, normalmente aço e ferro fundido, para se determinar diversas propriedades da liga quando mais do que apenas o carbono é usado como um elemento de liga, o que é típico. A ideia é converter a porcentagem de outros elementos de liga em equivalentes à porcentagem de carbono, uma vez que as fases ferro-carbono são mais bem compreendidos do que outras fases de aço-liga. Normalmente, este conceito é usado em soldagem, mas também é utilizado no tratamento térmico e na fundição.

Aço[editar | editar código-fonte]

Em soldagem, o carbono equivalente (%Ce) é usado para entender como os diferentes elementos de liga afetam a dureza do aço a ser soldado. Este é, então, diretamente relacionado com a fratura a frio induzida por hidrogênio, que é o defeito de soldagem mais comum no aço, sendo assim mais comumente usado para determinar a soldabilidade. As adição de carbono e outros elementos de liga, tais como manganês, cromo, silício, molibdênio, vanádio, cobre e níquel, tende a aumentar a dureza, aumentar a temperabilidade e diminuir a soldabilidade. Cada um destes elementos tende a influenciar a dureza e a soldabilidade do aço em diferentes magnitudes, no entanto, se faz necessário um método de comparação para julgar a diferença de dureza entre as duas ligas feitas de diferentes elementos de liga.[1][2] Existem algumas fórmulas para o cálculo do carbono equivalente, sendo mais comuns a da Sociedade Americana de Soldagem (AWS) e a do Instituto Internacional de Soldagem (IIW).[3]

A AWS afirma que, para um carbono equivalente acima de 0,40% há um potencial de formação de trincas na zona termicamente afetada (ZTA) em soldas e cortes à chama. No entanto, normas de engenharia estrutural raramente usam o %Ce mas limitam o percentual máximo de certos elementos de liga. Essa prática começou antes do conceito de %Ce existir, então continua a ser usada. Isso tem levado a problemas devido a certos aços de alta resistência poderem apresentar fratura frágil.

Outra fórmula popular é a Dearden e O'Neill, que foi adotada pelo IIW em 1967.[4] Esta fórmula tem sido considerada adequada para a previsão de temperabilidade em uma grande variedade de aços carbono e aços carbono-manganês, mas não para aços microligados de alta resistência e baixa liga ou aços de Cr-Mo baixa-liga. A fórmula é definida da seguinte forma:

Para esta equação, a soldabilidade pode ser definida da seguinte forma:[5]

Carbono equivalente (%Ce) Soldabilidade
Até 0,35 Excelente
0.36–0.40 Muito bom
0.41–0.45 Bom
0.46–0.50 Razoável
Mais de 0.50 Ruim

A Sociedade Japonesa de Engenharia de Soldagem adotou o parâmetro de metal crítico (Pcm) para trincas por soldagem, que foi baseada no trabalho de Ito e Bessyo:[6]

O carbono equivalente é uma medida da tendência de solda para formar martensita no resfriamento e sofrer fratura frágil. Quando o carbono equivalente está entre a 0,4 e 0,6, pode ser necessário o pré-aquecimento da solda. Quando o carbono equivalente está acima de 0,6, pré-aquecimento é necessário e um pós-aquecimento pode ser necessário.

A seguinte fórmula de carbono equivalente é utilizada para determinar se uma solda ponto irá falhar em um aço de alta resistência e baixa liga , devido ao excesso de temperabilidade:

Onde UTS é a resistência à tração máxima em ksi e h é a faixa de espessura (em polegadas). Um %Ce de 0,3 ou menos é considerado seguro.

Um carbono equivalente especial foi desenvolvido por Yurioka,[7] que poderia determinar o tempo crítico em segundos Δt8-5 para a formação de martensita na ZTA em aços-liga de baixo carbono. A equação é dada como:

onde:

Então o tempo crítico, em segundos, Δt8-5, pode ser determinado da seguinte forma:

Ferro fundido[editar | editar código-fonte]

Para o ferro fundido, o teor de carbono equivalente (%Ce) é usado para entender como os elementos de liga afetarão o tratamento térmico e o comportamento do metal fundido. Ele é usado como um indicador de resistência em ferros fundidos porque dá uma noção da quantidade de grafita presente na estrutura final. As fórmulas a seguir são utilizadas para determinar o %Ce em ferros fundidos:[8]

[9]
[10]

Este %Ce, em seguida, é usado para determinar se a liga é hipoeutética, eutética, ou hipereutética; para ferros fundidos o ponto eutético fica em 4,3%C. Isto é útil para determinar a estrutura final dos grãos; por exemplo, um ferro fundido hipereutético normalmente tem uma estrutura de grãos grandes e grosseiros com flocos de grafita.[11] Além disso, há menos contração conforme o %Ce aumenta.

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. Bruneau, Uang & Whittaker 1998, p. 29.
  2. Ginzburg, Vladimir B.; Ballas, Robert (2000), Flat rolling fundamentals, ISBN 978-0-8247-8894-0, CRC Press, pp. 141–142.  |ISBN= e |isbn= redundantes (ajuda)|ISBN= e |isbn= redundantes (ajuda)
  3. Bruneau, Uang & Whittaker 1998, p. 31.
  4. Lancaster, J.F. Metallurgy of welding - Sixth Edition. [S.l.: s.n.] ISBN 978-1-85573-428-9. Consultado em 13 de Abril de 2018. Arquivado do original em 29 de Dezembro de 2013 
  5. SA-6/SA-6M - Specification For General Requirements For Rolled Structural Steel Bars, Plates, Shapes, And Sheet Piling. [S.l.: s.n.] 
  6. «Carbon equivalents(wt%)». 1.1 Carbon equivalents and transformation temperature 
  7. «Weldability of Modern High Strength Steels». First US-Japan Symposium on Advances in Welding Matallurgy 
  8. Rudnev 2003, p. 51.
  9. Rudnev 2003, p. 53.
  10. Bex, Tom (June 1, 1991), «Chill testing: the effect of carbon equivalent», Modern Casting.  Verifique data em: |data= (ajuda)Verifique data em: |data= (ajuda)
  11. Gillespie, LaRoux K. (1988), Troubleshooting manufacturing processes, ISBN 978-0-87263-326-1 4th ed. , SME, p. 4-4.  |ISBN= e |isbn= redundantes (ajuda)|ISBN= e |isbn= redundantes (ajuda)

Bibliografia[editar | editar código-fonte]

Leitura complementar[editar | editar código-fonte]