--- title: "Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço" description: "A ZAC é um mapa graduado dos históricos térmicos, não uma faixa uniforme." canonical: https://steelequivalents.com/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o language: pt robots: index, follow og_type: article type: wiki-article language_alternates: en: https://steelequivalents.com/wiki/heat-treatment/steel-weld-heat-affected-zone-metallurgy.md cs: https://steelequivalents.com/cs/wiki/tepelné-zpracování/metalurgie-tepelně-ovlivněné-oblasti-ocelového-svaru.md de: https://steelequivalents.com/de/wiki/wärmebehandlung/metallurgie-der-wärmeeinflusszone-beim-stahlschweißen.md es: https://steelequivalents.com/es/wiki/tratamiento-térmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero.md fr: https://steelequivalents.com/fr/wiki/traitement-thermique/métallurgie-de-la-zone-affectée-par-la-chaleur-lors-du-soudage-de-l-acier.md hu: https://steelequivalents.com/hu/wiki/hőkezelés/a-hegesztett-acél-hőhatásövezetének-metallurgiája.md it: https://steelequivalents.com/it/wiki/trattamento-termico/metallurgia-della-zona-termicamente-alterata-nella-saldatura-dell-acciaio.md nl: https://steelequivalents.com/nl/wiki/warmtebehandeling/metallurgie-van-de-warmte-beïnvloede-zone-bij-het-lassen-van-staal.md pl: https://steelequivalents.com/pl/wiki/obróbka-cieplna/metalurgia-strefy-wpływu-ciepła-podczas-spawania-stali.md pt: https://steelequivalents.com/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o.md ru: https://steelequivalents.com/ru/вики/термическая-обработка/металлургия-зоны-термического-влияния-при-сварке-стали.md tr: https://steelequivalents.com/tr/wiki/ısıl-işlem/çelik-kaynağında-isıdan-etkilenen-bölgenin-metalurjisi.md zh: https://steelequivalents.com/zh/维基/热处理/钢焊缝热影响区冶金学.md ja: https://steelequivalents.com/ja/ウィキ/熱処理/鋼材溶接熱影響部の冶金学.md ar: https://steelequivalents.com/ar/ويكي/المعالجة-الحرارية/علم-معادن-المنطقة-المتأثرة-بالحرارة-في-لحام-الفولاذ.md ko: https://steelequivalents.com/ko/위키/열처리/강재-용접-열영향부-야금.md pt-br: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/tratamento-térmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-na-soldagem-do-aço.md hi: https://steelequivalents.com/hi/विकी/ऊष्मा-उपचार/इस्पात-वेल्ड-के-ऊष्मा-प्रभावित-क्षेत्र-का-धातुकर्म.md content_hash: sha256:bb2f0af14de48d50bf10cc4497265e84238ac5d3edad6b17da39f5bf305d16cc generated: 2026-09-26 --- > **Machine-readable Markdown rendering.** This is a Markdown representation of a web page, > served for AI agents and crawlers as a token-efficient alternative to the full HTML. > Full interactive HTML version: https://steelequivalents.com/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o > Canonical URL: https://steelequivalents.com/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o > Available languages: en, cs, de, es, fr, hu, it, nl, pl, pt, ru, tr, zh, ja, ar, ko, pt-br, hi > Change detection: `content_hash` is the SHA-256 of this document's Markdown body — everything > below this block, whitespace-trimmed, excluding the front-matter. 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O que é — e o que não é — a zona termicamente afetada](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#1-o-que-é-e-o-que-não-é-a-zona-termicamente-afetada "1. O que é — e o que não é — a zona termicamente afetada") - [2. Ciclos térmicos: temperatura máxima, velocidade de aquecimento e tempo de arrefecimento](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#2-ciclos-térmicos-temperatura-máxima-velocidade-de-aquecimento-e-tempo-de-arrefecimento "2. Ciclos térmicos: temperatura máxima, velocidade de aquecimento e tempo de arrefecimento") - [3. Austenitização e as sub-regiões convencionais da ZAC](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#3-austenitização-e-as-sub-regiões-convencionais-da-zac "3. Austenitização e as sub-regiões convencionais da ZAC") - [4. Produtos de Transformação e Microestrutura da ZAC](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#4-produtos-de-transformação-e-microestrutura-da-zac "4. Produtos de Transformação e Microestrutura da ZAC") - [5. Dureza, Tenacidade e Resistência em toda a ZTA](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#5-dureza-tenacidade-e-resistência-em-toda-a-zta "5. Dureza, Tenacidade e Resistência em toda a ZTA") - [6. Mecanismos de Fissuração da ZTA em Aços ao Carbono e de Baixa Liga](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#6-mecanismos-de-fissuração-da-zta-em-aços-ao-carbono-e-de-baixa-liga "6. Mecanismos de Fissuração da ZTA em Aços ao Carbono e de Baixa Liga") - [7. Pré-aquecimento, controlo da temperatura entre passes e variáveis do procedimento de soldadura](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#7-pré-aquecimento-controlo-da-temperatura-entre-passes-e-variáveis-do-procedimento-de-soldadura "7. Pré-aquecimento, controlo da temperatura entre passes e variáveis do procedimento de soldadura") - [8. Soldadura multipasse: reaquecimento, revenido e sobreposição da ZAC](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#8-soldadura-multipasse-reaquecimento-revenido-e-sobreposição-da-zac "8. Soldadura multipasse: reaquecimento, revenido e sobreposição da ZAC") - [9. Grade 91 e fissuração do Tipo IV](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#9-grade-91-e-fissuração-do-tipo-iv "9. Grade 91 e fissuração do Tipo IV") - [10. Corrosão e fissuração assistida pelo ambiente na ZTA](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#10-corrosão-e-fissuração-assistida-pelo-ambiente-na-zta "10. Corrosão e fissuração assistida pelo ambiente na ZTA") - [11. Exame da ZTA e caracterização das propriedades](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#11-exame-da-zta-e-caracterização-das-propriedades "11. Exame da ZTA e caracterização das propriedades") - [12. Leitura das Normas de Soldadura e das Qualificações de Procedimentos](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#12-leitura-das-normas-de-soldadura-e-das-qualificações-de-procedimentos "12. Leitura das Normas de Soldadura e das Qualificações de Procedimentos") - [13. Um Enquadramento Metalúrgico Prático para o Diagnóstico da ZTA](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#13-um-enquadramento-metalúrgico-prático-para-o-diagnóstico-da-zta "13. Um Enquadramento Metalúrgico Prático para o Diagnóstico da ZTA") - [14. Síntese: Por que a metalurgia da ZAC controla o desempenho do aço soldado](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#14-síntese-por-que-a-metalurgia-da-zac-controla-o-desempenho-do-aço-soldado "14. Síntese: Por que a metalurgia da ZAC controla o desempenho do aço soldado") ## 1. O que é — e o que não é — a zona termicamente afetada ### Definição relativamente à zona de fusão e ao metal de base não afetado A zona termicamente afetada (ZTA) é a parte do metal de base cuja microestrutura, propriedades, ou ambas, foram alteradas pelo calor da soldadura sem que tenha ocorrido fusão. Situa-se entre o limite de fusão e o metal de base não afetado. A zona de fusão é diferente: corresponde ao metal de soldadura que passou ao estado líquido, se misturou com qualquer material de base fundido e, em seguida, solidificou. A sua estrutura é determinada principalmente pelas condições de solidificação, pela diluição, pela composição do metal de soldadura e pelo arrefecimento subsequente. Esse limite é metalúrgico, não simplesmente visual. O ataque químico pode revelar uma linha de fusão, mas a ZTA estende-se para além dela, porque o calor se propaga pela chapa, pelo tubo ou pelo acessório. O metal imediatamente fora do limite de fusão pode ter atingido uma temperatura superior ao intervalo crítico superior e transformado completamente em austenite antes do arrefecimento. Mais afastado, a temperatura máxima pode ter sido suficientemente elevada apenas para refinar os grãos existentes, transformar parcialmente a estrutura, revenir a martensite ou provocar o crescimento dos carbonetos. Ainda mais afastada, a temperatura pode ter sido demasiado baixa para produzir uma alteração mensurável. ![Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço](/images/uploads/8fb86a13-d1d2-4bec-93e6-674197b88553/wiki-inline-a-steel-plate-beside-a-weld-showing-nested-peak-temperature-contours-and-corresp-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/8fb86a13-d1d2-4bec-93e6-674197b88553/wiki-inline-a-steel-plate-beside-a-weld-showing-nested-peak-temperature-contours-and-corresp-1920x1094.avif "Ampliar imagem — Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço")Distance from the weld corresponds to falling peak temperature, but the boundaries shift with the procedure. A ZTA não é, portanto, metal de soldadura nem material de base não afetado. É material de base termicamente alterado, na sua localização original. A sua composição química mantém-se, em geral, igual à do aço de base, embora a fusão local, a segregação, a oxidação, a migração de carbono ou a interação com um revestimento possam tornar essa descrição mais complexa junto ao limite de fusão. #### Variáveis do ciclo térmico Temperatura máxima Determina se podem ocorrer fusão, austenitização completa, transformação parcial ou revenido. Velocidade de aquecimento Altera o tempo disponível para a difusão, a dissolução de carbonetos e a formação de austenite. Velocidade de arrefecimento Controla a competição entre a formação de ferrite, perlite, bainite e martensite. Historial de reaquecimento Adiciona revenido, refinamento, reaustenitização parcial ou sobre-revenido durante passagens posteriores. ### Por que razão a ZTA é um mapa do historial térmico, e não um único material Terminologia relacionada utilizada para descrever as sub-regiões convencionais da ZTA de aços ferríticos. | Terminologia da TWI | Terminologia da NIST para aços de tubagens | Definição da exposição térmica | |---|---|---| | Com grãos grosseiros | Granulação grosseira | Acima de Ac3, com crescimento substancial dos grãos de austenite | | Com grãos refinados | Granulação fina | Acima de Ac3, sem o mesmo grau de crescimento dos grãos | | Parcialmente transformada ou intercrítica | Intercrítica | Entre Ac1 e Ac3; austenitização parcial | | Revenida | Sobre-revenida | Abaixo de Ac1; amaciamento ou crescimento de precipitados e carbonetos | Um diagrama frequentemente utilizado representa a ZTA como uma faixa estreita e uniforme junto a uma soldadura. Essa representação é útil para a localizar, mas é enganadora como descrição da sua metalurgia. Cada posição na ZTA regista um ciclo temperatura–tempo diferente. A temperatura máxima, o tempo de permanência a temperatura elevada, a velocidade de aquecimento, a velocidade de arrefecimento e o número de ciclos térmicos determinam quais as reações que podem ocorrer. A TWI descreve as regiões da ZTA dos aços convencionais como zonas de crescimento de grão, de refinação de grão, parcialmente transformadas e revenidas, classificadas em função da temperatura máxima e da distância à soldadura. Uma classificação de aços para condutas, apresentada num relatório do National Institute of Standards and Technology, utiliza os termos estreitamente relacionados de grão grosseiro, grão fino, intercrítica e sobrerrevenida. Não se trata de ligas distintas depositadas em camadas. São gradientes no interior do mesmo aço original. Na ZTA de grão grosseiro, a temperatura máxima é suficientemente elevada para que os grãos de austenite cresçam substancialmente. Durante o arrefecimento, esses grãos grandes de austenite prévia podem produzir uma estrutura de transformação grosseira, com menor resistência à fratura por clivagem, dependendo da composição e das condições de arrefecimento. A ZTA de grão refinado, ou de grão fino, atinge o domínio da austenite, mas a uma temperatura máxima inferior ou durante um tempo efetivo mais curto; ocorre recristalização ou formação de austenite sem o mesmo grau de crescimento do grão. A microestrutura e a dureza da ZTA de aços ferríticos dependem principalmente da velocidade de arrefecimento ao longo do intervalo de transformação, da composição e da temperabilidade do aço, e da dimensão dos grãos de austenite prévia. Strong evidence #### Não inferir a estrutura da ZTA apenas a partir da temperatura máxima A velocidade de arrefecimento, a composição química, a temperabilidade, a dimensão dos grãos de austenite prévia e os ciclos de reaquecimento podem produzir estruturas diferentes em locais com temperaturas máximas semelhantes. A ZTA parcialmente transformada, ou intercrítica, atinge uma temperatura situada entre as temperaturas críticas inferior e superior de transformação. Apenas parte da estrutura original se transforma em austenite. Durante o arrefecimento, essa austenite pode formar ferrite, bainite ou martensite novas, enquanto as regiões não transformadas conservam — e podem modificar — a sua condição anterior. Numa zona revenida ou sobrerrevenida, a temperatura máxima permanece abaixo da austenitização completa, mas é suficientemente elevada para amolecer ou provocar o crescimento dos precipitados e carbonetos endurecedores. Esta região é especialmente importante nos aços temperados e revenidos e nas ligas resistentes à fluência. A variável importante não é apenas a temperatura máxima. A TWI afirma que a microestrutura e a dureza da ZTA dos aços ferríticos dependem principalmente da velocidade de arrefecimento ao atravessar o intervalo de transformação, da composição e da temperabilidade do aço e do tamanho dos grãos de austenite prévia. Um aço de baixa liga com teor de carbono e temperabilidade suficientes pode formar bainite dura ou martensite durante um arrefecimento rápido, enquanto um aço de menor temperabilidade submetido ao mesmo ciclo térmico pode formar ferrite e perlite. O grau nominal não se alterou, mas a estrutura e as propriedades locais alteraram-se. Sequência simplificada do historial térmico que mostra as etapas que moldam uma ZTA. Δt8/5 **Δt8/5** Tempo decorrido necessário para que um ponto do conjunto soldado arrefeça de 800 °C a 500 °C; é um descritor útil do intervalo de transformação, mas não constitui um historial térmico completo. É por esta razão que a dureza, a tenacidade, as tensões residuais e a suscetibilidade à fissuração da ZTA não podem ser determinadas com base numa única designação de grau. A corrente de soldadura, a tensão do arco, a velocidade de avanço, a geometria da junta, a espessura da chapa, o pré-aquecimento, a temperatura entre passes, o grau de restrição e a sequência multipasse alteram todos o ciclo térmico. A EN 1011-2 fornece orientações para a soldadura por arco de aços ferríticos, excluindo os aços inoxidáveis ferríticos, porque estas variáveis têm de ser controladas em função da composição e da soldabilidade do aço, e não tratadas como simples parâmetros secundários. ![Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço](/images/uploads/8fb86a13-d1d2-4bec-93e6-674197b88553/wiki-inline-a-steel-plate-beside-a-weld-showing-nested-peak-temperature-contours-and-corresp-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/8fb86a13-d1d2-4bec-93e6-674197b88553/wiki-inline-a-steel-plate-beside-a-weld-showing-nested-peak-temperature-contours-and-corresp-1920x1094.avif "Ampliar imagem — Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço")Distance from the weld corresponds to falling peak temperature, but the boundaries shift with the procedure. O arrefecimento é frequentemente descrito por Δt8/5, o tempo necessário para que uma determinada localização arrefeça de 800 °C para 500 °C. Este intervalo constitui uma medida prática para muitos aços ferríticos, porque abrange uma parte importante do intervalo de transformação de austenite em ferrite, bainite ou martensite. O relatório do NIST sobre condutas relaciona Δt8/5 com o aporte térmico, a composição química, a distância à soldadura e a espessura da parede. É um descritor útil, mas não um cartão de identidade completo da ZTA: dois pontos podem apresentar valores de Δt8/5 semelhantes e, ainda assim, diferir na temperatura máxima, no tamanho dos grãos de austenite prévia ou no número de ciclos de reaquecimento. ### Como a temperatura máxima e a distância à soldadura estabelecem as zonas As variáveis de soldadura alteram o ciclo térmico local da ZTA, e não apenas a sua largura visível. | Variável do procedimento | Efeito térmico típico | Possível consequência na ZTA | |---|---|---| | Maior aporte térmico | Campo térmico mais amplo e exposição mais prolongada | Maior crescimento dos grãos e maior tempo de arrefecimento | | Pré-aquecimento | Temperatura inicial mais elevada e gradiente reduzido | Geralmente, maior tempo de arrefecimento e maior libertação de hidrogénio | | Maior espessura | Fluxo de calor tridimensional diferente | Resposta ao arrefecimento alterada em comparação com material fino | | Sequência de múltiplas passagens | Ciclos térmicos adicionais sobrepostos | Revenido, refinamento, reaustenitização parcial ou sobre-revenido | A temperatura diminui com a distância à fonte de calor, mas essa diminuição não é instantânea nem perfeitamente uniforme. O limite de fusão assinala a localização onde a temperatura máxima local atingiu a temperatura liquidus. Imediatamente fora desse limite, a temperatura máxima continua a ser suficientemente elevada para criar a ZTA de grão grosseiro. À medida que nos afastamos, as temperaturas máximas atravessam os intervalos de refinação do grão e intercrítico e, depois, atingem o intervalo de revenido, antes de se tornarem demasiado baixas para alterarem o aço de forma detetável. #### Mecanismos de falha por localização - **Fissuração induzida pelo hidrogénio** Afeta normalmente uma ZTA dura suscetível, na presença de hidrogénio difusível e tensão de tração. - **Fissuração por liquação** Forma-se nos limites de grão da ZTA localmente fundidos ou em regiões segregadas. - **Fissuração por solidificação** Forma-se principalmente no metal de soldadura em solidificação, e não na ZTA não fundida. - **Rasgamento lamelar** Está relacionado com a deformação ao longo da espessura e com chapas sensíveis às inclusões. - **Fissuração por reaquecimento** Desenvolve-se durante aquecimento posterior ou serviço a temperatura elevada em ligas suscetíveis. \[1\] \[1\] [**Grade 91 Type IV cracking and simulated HAZ thermal cycles**](https://www.asminternational.org/). ASM International, Electric Power Research Institute. ASM International and EPRI proceedings, 2016.Estes limites deslocam-se quando o procedimento de soldadura é alterado. Um maior aporte térmico tende, em geral, a alargar o campo térmico e a prolongar o tempo disponível para o crescimento do grão e as transformações. O pré-aquecimento eleva a temperatura inicial e aumenta normalmente o tempo de arrefecimento. Uma secção espessa conduz o calor de forma diferente de uma secção fina. Um passe subsequente pode reaquecer uma ZTA anterior, produzindo uma nova região de grão fino ou intercrítica dentro do primeiro ciclo térmico, ou adjacente a ele. O tratamento térmico pós-soldadura (PWHT) pode então revenir a martensite, aliviar tensões e alterar os precipitados em várias regiões ao mesmo tempo. As consequências podem ser graves sem serem uniformes. O aço de grau 91, uma liga martensítica resistente à fluência, é suscetível à fissuração do Tipo IV na ZTA do metal de base, sobretudo nas regiões de grão fino e intercrítica. A ASM International e o EPRI documentaram esta suscetibilidade em 2016; ciclos térmicos simulados mostraram também que a formação de ferrite na ZTA intercrítica pode reduzir a resistência à tração a alta temperatura. A localização vulnerável não é, portanto, simplesmente “a soldadura”, mas uma parte transformada específica do metal de base. \[2\] \[2\] [**Supermartensitic stainless-steel weld HAZ microstructures and environmental cracking**](https://www.twi-global.com/). TWI. TWI study, 2002. A metalurgia da ZTA também controla mecanismos de degradação que não envolvem fratura. A fissuração induzida por hidrogénio, a fissuração por liquação, o rasgamento lamelar e a fissuração por reaquecimento têm causas e localizações diferentes; a fissuração por solidificação ocorre principalmente na zona de fusão em solidificação e não automaticamente na ZTA. A ESDEP identifica a fissuração por liquação na ZTA, a fissuração induzida por hidrogénio e a fissuração por reaquecimento entre os principais problemas de soldabilidade dos aços estruturais. Designar todas as descontinuidades de soldadura como “fissuração da ZTA” oculta o mecanismo envolvido. O comportamento face à corrosão segue a mesma lógica espacial. Um estudo da TWI de 2002 sobre soldaduras de aços inoxidáveis supermartensíticos analisou as microestruturas da ZTA em relação à corrosão, à fissuração sob tensão e corrosão, à fissuração sob tensão por sulfuretos, ao reaquecimento provocado por passes subsequentes e ao PWHT. O revenido local, a martensite nova, as alterações dos precipitados e os efeitos composicionais podem fazer com que regiões adjacentes da ZTA respondam de forma diferente em serviço. A ISO 13916:2025 especifica a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão, mas exclui a medição da temperatura do PWHT. Essa distinção é importante, porque tanto a soldadura como o reaquecimento posterior contribuem para o mapa do historial térmico da ZTA. ## 2. Ciclos térmicos: temperatura máxima, velocidade de aquecimento e tempo de arrefecimento A história térmica é o princípio organizador da metalurgia da ZAC. Uma soldadura não expõe todo o metal de base adjacente à mesma temperatura durante o mesmo período. Cada ponto segue o seu próprio ciclo: aquecimento rápido, uma temperatura máxima, um período acima das temperaturas críticas de transformação e um arrefecimento a uma velocidade que varia continuamente com o tempo. A ZAC é, portanto, uma região espacialmente graduada, e não uma faixa uniforme. A sua estrutura local depende dos efeitos combinados da temperatura máxima, da velocidade de aquecimento, da velocidade de arrefecimento, da composição química do aço, do tamanho de grão da austenite prévia, da restrição e de reaquecimentos posteriores. Para os aços convencionais, o TWI descreve as zonas de grão grosseiro, de grão refinado, parcialmente transformada ou intercrítica, e revenida, de acordo com a temperatura máxima e a distância à soldadura. O relatório da NIST sobre aços para condutas utiliza as designações relacionadas de zonas de grão grosseiro, de grão fino, intercrítica e sobrerrevenida. Estes limites são descrições metalúrgicas, e não distâncias fixas aplicáveis a todas as soldaduras. Uma alteração do aporte térmico do arco, da geometria da junta, da espessura da chapa ou da velocidade de avanço desloca-os. ### Gradientes de temperatura máxima através da ZAC A temperatura máxima mais elevada ocorre imediatamente no exterior da fronteira de fusão. Na ZAC de grão grosseiro, o metal atinge uma temperatura suficientemente elevada para formar austenite e promover um crescimento substancial dos grãos de austenite antes da transformação durante o arrefecimento. Uma estrutura de grão grosseiro de austenite prévia pode alterar os produtos formados durante o arrefecimento e reduzir a tenacidade local, mesmo quando o próprio metal de soldadura cumpre os requisitos especificados. Mais afastada da fronteira de fusão, a temperatura máxima diminui. A ZAC de grão refinado é aquecida acima do intervalo de transformação da austenite, mas não durante o mesmo período nem à mesma temperatura que a região de grão grosseiro, pelo que os grãos de austenite recristalizados permanecem mais pequenos. Na ZAC intercrítica, apenas uma parte da estrutura original ferrítica-perlítica, bainítica ou revenida se transforma em austenite. As regiões não transformadas ficam junto à austenite recém-formada e adquirem posteriormente constituintes diferentes durante o arrefecimento. Ainda mais afastada, a temperatura máxima pode permanecer abaixo da temperatura crítica inferior de transformação. Nesse caso, o metal sofre revenido ou sobrerrevenido, em vez de se transformar, o que pode reduzir a dureza e a resistência em aços temperados e revenidos. O gradiente de temperatura é também um gradiente temporal. Um ponto próximo da fronteira de fusão atinge rapidamente uma temperatura máxima mais elevada e pode permanecer acima das temperaturas de início ou de fim da formação de austenite durante mais tempo do que um ponto situado mais afastado. A velocidade de aquecimento é importante porque a cinética de transformação não é determinada apenas pela temperatura máxima. Um aquecimento rápido pode atrasar as reações controladas por difusão e alterar a quantidade de material que se transforma durante uma exposição breve. Um ciclo mais lento permite que a redistribuição do carbono, a dissolução dos carbonetos e o crescimento dos grãos avancem mais. É por isso que dois locais com temperaturas máximas semelhantes podem ainda assim desenvolver microestruturas diferentes. O TWI afirma que a microestrutura e a dureza da ZAC dependem principalmente da velocidade de arrefecimento através do intervalo de transformação, da composição e da temperabilidade do aço e do tamanho de grão da austenite prévia. A dureza pode aumentar quando um arrefecimento rápido produz martensite ou bainite dura, enquanto a tenacidade pode diminuir devido a grãos grosseiros, constituintes frágeis ou enriquecimento local em carbono. Inversamente, um ciclo lento pode produzir estruturas ferrítico-perlíticas mais macias ou estruturas revenidas, mas um amaciamento excessivo pode criar um mínimo de resistência junto a regiões mais duras. ### O significado e as limitações de Δt8/5 A notação Δt8/5, frequentemente escrita como Δt8/5 ou t8/5, designa o tempo de arrefecimento decorrido entre 800 °C e 500 °C. É um parâmetro prático de soldadura, porque este intervalo coincide frequentemente com reações importantes de decomposição da austenite em aços ferríticos. Um Δt8/5 curto indica geralmente um arrefecimento rápido e aumenta a possibilidade de formação de produtos martensíticos ou bainíticos duros numa composição suscetível. Um Δt8/5 longo permite geralmente uma maior transformação por difusão e tende a originar estruturas ferríticas ou bainíticas mais macias. O resultado efetivo continua, contudo, a depender do aço. O relatório da NIST sobre aços para condutas relaciona especificamente o Δt8/5 com o aporte térmico, a composição química, a distância à soldadura e a espessura da parede. Esta relação é fundamental: o aporte térmico altera o campo térmico, a composição química altera a cinética de transformação, a distância altera a temperatura máxima local e o fluxo de calor, e a espessura da parede altera os percursos disponíveis para a dissipação do calor da junta. Uma secção mais espessa pode extrair o calor de forma diferente de uma chapa fina, enquanto uma junta restringida, uma disposição de suporte ou um cordão de soldadura próximo podem alterar as condições de fronteira térmica. O Δt8/5 não constitui uma história térmica completa. Comprime uma curva de arrefecimento num único intervalo de tempo e diz pouco sobre a velocidade de aquecimento, a temperatura máxima exata, o tempo acima da temperatura de fim da formação de austenite ou o arrefecimento anterior aos 800 °C. Dois ciclos podem ter o mesmo Δt8/5, mas temperaturas máximas e tamanhos de grão da austenite prévia diferentes. Podem, por isso, produzir frações diferentes de martensite, bainite, ferrite ou perlite. O parâmetro tem também um significado limitado para regiões que nunca atingem a austenitização, para alguns aços inoxidáveis cujas transformações diferem das dos aços carbono-manganês e para regiões reaquecidas cuja estrutura prévia já tenha sido alterada. Por essa razão, o Δt8/5 deve complementar, e não substituir, o exame metalográfico, o mapeamento de dureza e uma simulação adequada de transformação em arrefecimento contínuo ou de simulação térmica da soldadura. É uma variável de controlo, e não um preditor universal da microestrutura. ### Aporte térmico, espessura da chapa, restrição e reaquecimento multipasse O aporte térmico nominal é normalmente calculado a partir da corrente de soldadura, da tensão e da velocidade de avanço, aplicando-se um fator de eficiência quando adequado. Descreve a energia fornecida por unidade de comprimento, mas não determina de forma única o ciclo local da ZAC. O mesmo valor nominal pode gerar campos de temperatura diferentes numa junta espessa restringida, numa chapa fina, num tubo com um grande dissipador de calor ou numa junta com pré-aquecimento. A forma do cordão, a eficiência do arco, a temperatura entre passes, a preparação da junta e a transferência de calor para os grampos ou para o suporte também são importantes. A composição química altera a resposta a um determinado ciclo. O carbono equivalente, os elementos de liga e a temperabilidade determinam a facilidade com que a austenite se transforma em martensite ou bainite durante o arrefecimento. Um aço de baixa liga com o mesmo Δt8/5 medido que um aço de menor temperabilidade pode formar uma ZAC mais dura. A exposição térmica anterior também é importante. A martensite revenida, a ferrite-perlite normalizada e o aço bainítico para condutas não iniciam um novo ciclo nas mesmas condições microestruturais. A espessura da chapa ou da parede altera o fluxo de calor em três dimensões. O material fino pode perder calor rapidamente através das suas superfícies, ao passo que uma secção espessa armazena mais calor e pode arrefecer de forma diferente à medida que a soldadura avança. O pré-aquecimento reduz o gradiente de temperatura e, geralmente, prolonga o tempo de arrefecimento. A restrição não altera simplesmente a temperatura; aumenta as tensões impostas enquanto a ZAC contrai e enquanto o hidrogénio se difunde através de uma região dura e potencialmente frágil. A fissuração induzida pelo hidrogénio é, por isso, distinta da fissuração por solidificação no metal de soldadura, do rasgamento lamelar associado à deformação na direção da espessura e às inclusões, da fissuração por liquação junto a limites de grão parcialmente fundidos e da fissuração por reaquecimento durante aquecimentos posteriores. A ESDEP identifica a fissuração por liquação na ZAC, a fissuração induzida pelo hidrogénio e a fissuração por reaquecimento entre os principais problemas de soldabilidade dos aços estruturais. A ISO 13916:2025 abrange a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passagens e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão, mas exclui a medição da temperatura do TTPS. Strong evidence ![Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço](/images/uploads/3493078c-aebe-4e73-b398-1d30ba71f2d1/wiki-inline-a-multipass-steel-weld-showing-overlapping-thermal-cycles-that-reheat-and-modify-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/3493078c-aebe-4e73-b398-1d30ba71f2d1/wiki-inline-a-multipass-steel-weld-showing-overlapping-thermal-cycles-that-reheat-and-modify-1920x1288.avif "Ampliar imagem — Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço")Later passes can temper, refine or partially reaustenitize material altered by earlier passes. A soldadura multipasse acrescenta novos ciclos térmicos antes de a junta ter arrefecido até à sua condição final. Um passe posterior pode revenir, refinar, reaustenitizar parcialmente ou sobrerreveniar a ZAC produzida por um passe anterior. A sua temperatura máxima varia ao longo do cordão e da ZAC anteriores, pelo que um local pode ser amaciado enquanto outro sofre um novo crescimento de grão ou uma transformação intercrítica. O Grade 91 ilustra esta consequência: a ASM International e a EPRI comunicaram, em 2016, que a fissuração do Tipo IV está associada à ZAC do metal de base, particularmente às regiões de grão fino e intercrítica. Os ciclos simulados mostraram também que a formação de ferrite na ZAC intercrítica pode reduzir a resistência à tração a alta temperatura. Distinções metalúrgicas entre as principais regiões da ZTA de aços ferríticos. | Sub-região da ZTA | Condição de austenitização | Efeito provável na transformação ou nas propriedades | |---|---|---| | ZTA de grão grosseiro | Acima de Ac3, a uma temperatura máxima suficientemente elevada para provocar crescimento dos grãos | Grãos grosseiros de austenite prévia; possível perda de tenacidade | | ZTA de grão fino | Acima de Ac3, sem crescimento pronunciado dos grãos | Estrutura transformada mais fina, mas a dureza continua dependente da composição química | | ZTA intercrítica | Entre Ac1 e Ac3 | Estrutura mista transformada e não transformada; possível amaciamento local | | ZTA sobre-revenida | Abaixo de Ac1 | Revenido, crescimento dos carbonetos e redução da dureza ou resistência | O mesmo princípio aplica-se para além da resistência e da fissuração. O estudo do TWI, de 2002, sobre soldaduras de aços inoxidáveis supermartensíticos examinou a estrutura da ZAC em relação à corrosão, à fissuração por corrosão sob tensão, à fissuração sob tensão por sulfuretos, ao reaquecimento provocado por passes subsequentes e ao tratamento térmico pós-soldadura (PWHT). O controlo da temperatura deve, portanto, ser medido e não presumido. A ISO 13916:2025 especifica a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão, mas exclui a medição da temperatura do PWHT. A EN 1011-2 abrange a soldadura por arco de aços ferríticos, excluindo os aços inoxidáveis ferríticos. Em conjunto, o ciclo térmico — e não apenas o aporte térmico nominal — proporciona a ligação significativa entre o procedimento de soldadura, a estrutura local e o comportamento em serviço. ## 3. Austenitização e as sub-regiões convencionais da ZAC Austenitização **Austenitização** Transformação de ferrite, perlite, bainite ou martensite revenida em austenite durante o aquecimento através do intervalo de temperaturas críticas. A subdivisão convencional da ZAC de um aço ferrítico segue a temperatura máxima atingida durante a soldadura, e não uma distância fixa medida a partir da linha de fusão. Um ponto próximo da soldadura pode ser aquecido acima da temperatura crítica superior, Ac3, e transformar-se completamente em austenite antes do arrefecimento. Um ponto mais afastado pode atravessar apenas o intervalo intercrítico entre Ac1 e Ac3, enquanto outro pode permanecer abaixo de Ac1 e receber apenas um ciclo de revenido. As fronteiras são, portanto, contornos térmicos, e não linhas metalúrgicas nítidas. A TWI descreve a ZAC convencional dos aços como constituída por zonas de grão grosseiro, de grão refinado, parcialmente transformadas e revenidas, classificadas pela temperatura de pico e pela distância à soldadura. A NIST utiliza termos estreitamente relacionados para os aços de tubagens: zonas de grão grosseiro, de grão fino, intercrítica e sobrerrevenida. A mesma soldadura pode conter todas estas regiões, mas a sua largura varia com a energia do arco, a velocidade de avanço, a espessura da chapa ou da parede da tubagem, a geometria da junta, o pré-aquecimento e a condutividade térmica do aço. ![Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço](/images/uploads/8c840b4a-254c-4391-a640-acaff84e8269/wiki-inline-a-polished-and-etched-steel-haz-microstructure-showing-adjacent-ferrite-pearlite-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/8c840b4a-254c-4391-a640-acaff84e8269/wiki-inline-a-polished-and-etched-steel-haz-microstructure-showing-adjacent-ferrite-pearlite-2027x2560.avif "Ampliar imagem — Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço")Cooling rate and steel chemistry determine which transformation products form from austenite. A austenitização é o fenómeno central na parte mais quente da ZAC. Ao aquecer através de Ac1, a ferrite e qualquer perlite, bainite ou martensite revenida começam a transformar-se em austenite. Acima de Ac3, um aço hipoeutectoide de baixo teor de carbono é nominalmente austenítico, embora a velocidade de aquecimento, a segregação dos elementos de liga, os carbonetos não dissolvidos e a microestrutura prévia afetem o grau de completude dessa transformação. O crescimento dos grãos depende então tanto da temperatura como do tempo. Um ciclo de soldadura curto pode produzir um aumento significativo do tamanho dos grãos, porque as temperaturas próximas da linha de fusão são excecionalmente elevadas, apesar de a exposição durar apenas alguns segundos. Grãos grosseiros de austenite prévia podem reduzir a tenacidade ao impacto, enquanto as condições de arrefecimento determinam a formação de produtos mais duros, bainíticos ou martensíticos. Strong evidence ### ZAC de grão grosseiro ou de grão coalescido A ZAC de grão grosseiro (CGHAZ) situa-se imediatamente para o exterior da linha de fusão nos aços ferríticos convencionais. A sua temperatura de pico é superior a Ac3 e suficientemente elevada para ativar um crescimento rápido dos grãos de austenite; em muitas descrições, estende-se até ao intervalo próximo da temperatura solidus, embora permaneça no estado sólido e não faça parte da zona de fusão. Forma-se austenite em toda a matriz de ferrite original, e os limites dos grãos de ferrite originais deixam de definir a estrutura transformada. Durante o arrefecimento, forma-se ferrite, perlite, bainite ou martensite no interior dos grãos de austenite prévia aumentados, dependendo da composição e da velocidade de arrefecimento. Grãos grandes de austenite prévia reduzem a área total de contorno disponível para a nucleação durante a transformação. Isso pode retardar a formação de ferrite por difusão e aumentar a temperabilidade no ciclo térmico local. Com um arrefecimento suficientemente rápido, um aço de baixa liga pode, por isso, desenvolver bainite ou martensite na CGHAZ, mesmo quando a chapa não afetada é ferrítico-perlítica. O teor de carbono, o manganês, o crómio, o molibdénio, o níquel, as adições de microliga e o boro influenciam todos esta resposta. Os carbonitretos de titânio, nióbio e vanádio podem restringir o crescimento da austenite quando permanecem estáveis, mas uma dissolução excessiva a alta temperatura elimina esse efeito de ancoragem. O resultado não é simplesmente uma “ZAC mais dura”. Os grãos grosseiros de austenite prévia podem reduzir a tenacidade ao impacto ao aumentarem o tamanho efetivo das facetas de clivagem e ao permitirem a formação de produtos de transformação desfavoráveis. Uma CGHAZ dura pode também ser suscetível a fissuração induzida pelo hidrogénio quando ocorre simultaneamente hidrogénio difusível, tensão residual de tração e uma microestrutura suficientemente sensível à fissuração. A velocidade de arrefecimento continua a ser decisiva. A TWI identifica como principais fatores de controlo da microestrutura e da dureza da ZAC a velocidade de arrefecimento através do intervalo de transformação, a composição e a temperabilidade, e o tamanho dos grãos de austenite prévia. Nos aços de tubagens, o parâmetro prático de arrefecimento é frequentemente Δt8/5, o tempo necessário para que um local arrefeça de 800 °C para 500 °C. Um Δt8/5 curto indica geralmente um arrefecimento mais rápido e uma maior tendência para a formação de produtos bainíticos ou martensíticos; um valor elevado permite uma maior transformação por difusão e um maior revenido. A relação não é universal nem unidimensional. Um relatório da NIST sobre aços de tubagens afirma que Δt8/5 depende do aporte térmico, da composição química, da distância à soldadura e da espessura da parede. Consequentemente, dois pontos à mesma distância nominal de uma soldadura podem experimentar históricos de arrefecimento diferentes em geometrias de tubagem ou procedimentos de soldadura distintos. ### ZAC de grão fino ou de grão refinado A ZAC de grão fino (FGHAZ) atinge um pico superior a Ac3, pelo que a estrutura é substancial ou totalmente austenitizada, mas a sua temperatura de pico é inferior ao intervalo que provoca um coalescimento pronunciado dos grãos de austenite. Os grãos de austenite permanecem menores do que os da CGHAZ. Durante o arrefecimento, essa estrutura mais fina de austenite prévia proporciona mais locais de nucleação e favorece geralmente uma disposição mais fina de ferrite-bainite ou martensite. “Grão fino” não garante uma dureza baixa nem uma tenacidade elevada. Um ciclo térmico rápido num aço de elevada temperabilidade pode ainda produzir bainite ou martensite duras. Inversamente, um ciclo lento pode produzir ferrite e perlite mais macias. A FGHAZ é frequentemente mecanicamente mais favorável do que a CGHAZ, porque os seus constituintes transformados são mais finos, mas a tenacidade local depende do produto efetivamente formado, do teor de carbono, das inclusões, da segregação e do histórico de reaquecimento. Vários passes de soldadura complicam o quadro. Um passe posterior pode aquecer parte de uma CGHAZ previamente formada até ao intervalo austenítico de grão fino, ou até ao intervalo intercrítico, produzindo uma banda estreita com uma estrutura diferente tanto da CGHAZ original como do metal de base não afetado. A nomenclatura da ZAC descreve, portanto, um determinado ciclo térmico, e não um rótulo permanente associado a uma porção fixa de aço. ### Regiões intercrítica, parcialmente transformada e sobrerrevenida A ZAC intercrítica (ICHAZ) atinge um pico entre Ac1 e Ac3. Apenas uma parte da microestrutura original se transforma em austenite. Num aço ferrítico-perlítico, os constituintes perlíticos ou enriquecidos em carbono e determinadas regiões de ferrite transformam-se preferencialmente, enquanto uma parte da ferrite permanece não transformada. Durante o arrefecimento, a austenite recém-formada pode transformar-se em ferrite, bainite ou martensite, enquanto a ferrite não transformada conserva um histórico térmico distinto. Esta estrutura mista pode produzir diferenças locais acentuadas na dureza e na resistência à deformação ao longo de distâncias muito pequenas. A ICHAZ é particularmente importante no aço resistente à fluência Grade 91, nominalmente designado X10CrWMoVNb9-2 na EN 10088-1 e habitualmente identificado como Grade 91 ou P91 na prática de engenharia. A ASM International e o EPRI referiram, em 2016, que o Grade 91 é suscetível a fissuração do Tipo IV na ZAC do metal de base, particularmente nas regiões de grão fino e intercrítica. Simulações de ciclos térmicos demonstraram também que a formação de ferrite na ZAC intercrítica pode reduzir a resistência à tração a alta temperatura. A fissuração do Tipo IV não é, portanto, equivalente à fissuração comum por hidrogénio: trata-se de um problema de dano por fluência associado à ZAC amaciada e microestruturalmente alterada durante um serviço prolongado. Abaixo de Ac1, não ocorre austenitização global, mas ainda podem ocorrer alterações substanciais. Num aço ferrítico normalizado, esta região pode ser designada por ZAC subcrítica. Num aço temperado e revenido, o ciclo térmico de soldadura pode revenir a martensite, coalescer carbonetos e reduzir a dureza. Se a temperatura de pico e o tempo de permanência forem suficientemente elevados, a região é descrita como revenida ou sobrerrevenida. A sua resistência pode diminuir, embora não se forme nova austenite. Nos graus endurecidos por precipitação ou resistentes à fluência, a dissolução, o coalescimento ou a redistribuição das fases endurecedoras podem ser mais importantes do que a transformação da ferrite. O reaquecimento por passes subsequentes aumenta ainda mais esta complexidade. Uma região previamente endurecida pode ser revenida por um passe posterior; uma região previamente revenida pode ser parcialmente reaustenitizada; e uma banda intercrítica pode ser novamente aquecida até um intervalo de transformação diferente. As soldaduras de aços inoxidáveis supermartensíticos demonstram por que motivo a ZAC não pode ser tratada apenas como um gradiente de resistência. Um estudo da TWI de 2002 analisou as suas microestruturas da ZAC em relação à corrosão, à fissuração por corrosão sob tensão, à fissuração por tensão sob sulfuretos, ao reaquecimento por passes subsequentes e ao tratamento térmico pós-soldadura (PWHT). O ciclo térmico pode alterar a distribuição do crómio, o revenido da martensite e a austenite retida, modificando tanto a resposta mecânica como o comportamento à corrosão. A EN 1011-2 fornece orientações para a soldadura por arco de aços ferríticos, excluindo os aços inoxidáveis ferríticos, enquanto a ISO 13916:2025 especifica a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão; não abrange a medição da temperatura do PWHT. Estes controlos são importantes porque as zonas convencionais resultam do histórico térmico. Não podem ser definidas de forma fiável apenas pela distância. ![Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço](/images/uploads/8c840b4a-254c-4391-a640-acaff84e8269/wiki-inline-a-polished-and-etched-steel-haz-microstructure-showing-adjacent-ferrite-pearlite-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/8c840b4a-254c-4391-a640-acaff84e8269/wiki-inline-a-polished-and-etched-steel-haz-microstructure-showing-adjacent-ferrite-pearlite-2027x2560.avif "Ampliar imagem — Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço")Cooling rate and steel chemistry determine which transformation products form from austenite. ## 4. Produtos de Transformação e Microestrutura da ZAC A zona afetada pelo calor (ZAC) não adquire uma estrutura uniforme. Cada localização junto à fronteira de fusão é submetida a uma temperatura máxima diferente, a um tempo diferente acima das temperaturas críticas e a um percurso de arrefecimento distinto através do intervalo de transformação da austenite em ferrite. Nos aços convencionais, a TWI divide a ZAC em zonas de grão grosseiro, grão refinado, parcialmente transformada e revenida, de acordo com a temperatura máxima e a distância à soldadura. As descrições utilizadas habitualmente para tubagens recorrem aos termos zonas de grão grosseiro, grão fino, intercrítica e sobrerrevenida para a mesma progressão espacial. Possíveis produtos de transformação em diferentes condições de arrefecimento e reaquecimento. | Regime de arrefecimento | Produtos possíveis predominantes | Tendência típica das propriedades | |---|---|---| | Relativamente lento | Ferrite poligonal e perlite | Menor dureza; possível amaciamento | | Intermédio | Bainite superior, inferior ou granular | Dureza intermédia a elevada, dependendo da morfologia e da composição química | | Rápido | Martensite, frequentemente com bainite ou ferrite | Maior dureza e maior preocupação com fissuração pelo hidrogénio | | Reaquecimento subcrítico | Martensite revenida ou bainite | Redução da dureza e da resistência por efeito do revenido | Estas designações descrevem a exposição térmica, não propriedades garantidas. Uma região de grão fino pode ser mais tenaz do que uma região adjacente de grão grosseiro, mas a sua dureza continua a depender da composição e da velocidade de arrefecimento. Uma região descrita como martensítica pode apresentar elevada dureza, mas a sua suscetibilidade à fissuração depende do teor de carbono, do hidrogénio, da restrição, do estado de revenido e das tensões locais. Os nomes das fases são necessários, mas não constituem previsões das propriedades. ### Formação de ferrite, perlite, bainite e martensite Quando um aço ferrítico é aquecido acima da sua temperatura crítica superior, a ferrite e a perlite originais transformam-se em austenite. A temperatura máxima controla a quantidade de austenite formada e o crescimento dos grãos de austenite. Durante o arrefecimento subsequente, essa austenite decompõe-se através de reacções de transformação concorrentes. A velocidade de arrefecimento é frequentemente representada por Δt8/5, o tempo decorrido enquanto o material arrefece de 800 °C para 500 °C. Este intervalo é um parâmetro prático de soldadura, porque grande parte da transformação da austenite nos aços ao carbono e de baixa liga ocorre dentro deste intervalo ou nas suas proximidades. Com um arrefecimento relativamente lento, a transformação por difusão produz ferrite poligonal, frequentemente seguida de perlite. O carbono rejeitado pela ferrite em crescimento enriquece a austenite remanescente, permitindo a formação conjunta de ferrite e cementite sob a forma de perlite. Contudo, numa ZAC, a ferrite pode estar alinhada, apresentar estrutura de Widmanstätten ou ser de outro modo não equiaxial, porque os limites dos grãos de austenite e o gradiente térmico influenciam a nucleação e o crescimento. A morfologia resultante é importante. Duas regiões podem ser identificadas como ferrítico-perlíticas e, ainda assim, diferirem substancialmente em termos de dimensão dos grãos, distribuição da cementite e tenacidade ao impacto. A velocidades de arrefecimento intermédias, a transformação bainítica pode substituir grande parte da reacção ferrítico-perlítica. A bainite forma-se abaixo do intervalo de temperaturas em que predominam a ferrite poligonal e a perlite comuns, mas acima do intervalo em que a martensite se forma por corte sem difusão. Bainite superior e bainite inferior não são descrições intercambiáveis: a sua morfologia de ferrite e a disposição dos carbonetos diferem, e a bainite inferior apresenta geralmente uma dispersão mais fina de carbonetos. A metalografia de soldaduras pode também identificar bainite granular ou ferrite bainítica, termos que reflectem a morfologia e a resposta ao ataque metalográfico, e não uma única estrutura universal. Um arrefecimento rápido suprime a movimentação por difusão do carbono e pode transformar a austenite em martensite. A martensite é uma forma supersaturada e distorcida de ferrite, produzida por uma transformação sem difusão. Nos aços estruturais de baixo carbono, pode ocorrer sob a forma de martensite em ripas, frequentemente misturada com bainite ou ferrite; os materiais com maior teor de carbono podem produzir regiões martensíticas mais duras e frágeis. A martensite fresca e não revenida é particularmente importante na fissuração induzida pelo hidrogénio, porque a elevada dureza, a tensão residual de tracção e o hidrogénio difusível podem actuar conjuntamente. O pré-aquecimento e o controlo do aporte térmico prolongam o intervalo de arrefecimento, mas não demonstram, por si só, que a formação de martensite tenha sido evitada. Um passe de soldadura subsequente pode alterar qualquer um destes produtos. O reaquecimento pode revenir a martensite, refinar uma ZAC anterior ou reaustenitizá-la parcialmente, ou produzir uma região intercrítica contendo austenite recém-formada juntamente com ferrite não transformada. O tratamento térmico pós-soldadura pode revenir a martensite e reduzir as tensões residuais, enquanto uma exposição excessiva pode amolecer as regiões revenidas e alterar a distribuição dos carbonetos. A secção transversal final é, portanto, um registo de ciclos térmicos sobrepostos, e não apenas do arrefecimento associado ao primeiro passe. Temperabilidade **Temperabilidade** Capacidade do aço para formar martensite ao longo da sua secção sob uma condição de arrefecimento especificada; é distinta da dureza máxima alcançável. A NIST refere que Δt8/5 nos aços para tubagens depende do aporte térmico, da composição química, da distância à soldadura e da espessura da parede. Esta dependência é importante: o mesmo procedimento nominal de soldadura pode gerar estruturas diferentes na fronteira de fusão, no limite da ZAC de grão grosseiro e mais para o interior da chapa. O aporte térmico não constitui uma história térmica completa, uma vez que a eficiência do arco, a geometria da junta, a restrição e a temperatura entre passes também afectam o ciclo local. ### Dimensão dos grãos de austenite prévia e temperabilidade A dimensão dos grãos de austenite prévia corresponde à dimensão dos grãos de austenite presentes imediatamente antes da transformação durante o arrefecimento. Não é igual à dimensão final dos grãos de ferrite. Na ZAC de grão grosseiro, as temperaturas máximas elevadas e a exposição prolongada acima do intervalo de crescimento dos grãos de austenite permitem o crescimento dos grãos. Os limites dos grãos proporcionam então menos locais para a nucleação da ferrite por difusão, pelo que a transformação pode ser retardada para temperaturas mais baixas. Temperaturas de transformação mais baixas e uma nucleação reduzida podem favorecer a bainite ou a martensite, sobretudo quando o aço apresenta uma temperabilidade significativa. A temperabilidade descreve a profundidade ou extensão até à qual um aço pode formar martensite sob uma determinada condição de arrefecimento; não é o mesmo que a dureza máxima atingível. Elementos de liga como o manganês, o crómio, o molibdénio e o níquel retardam geralmente as reacções da ferrite e da perlite, deslocando a transformação para tempos mais longos num diagrama de transformação por arrefecimento contínuo. O boro pode aumentar significativamente a temperabilidade quando permanece na condição correcta nos limites dos grãos de austenite. O carbono aumenta a dureza da martensite e também afecta a temperabilidade, mas o seu efeito não pode ser separado do restante da composição química. A dimensão dos grãos altera este equilíbrio. Grãos grosseiros de austenite prévia aumentam frequentemente a temperabilidade, porque reduzem a área total dos limites dos grãos disponível para a nucleação da ferrite e da perlite. Podem também reduzir a tenacidade ao produzir pacotes de transformação finais maiores ou unidades eficazes para a clivagem. Grãos finos de austenite prévia favorecem geralmente uma transformação por difusão mais precoce e proporcionam uma estrutura transformada mais fina, embora uma região de grão fino possa ainda assim tornar-se dura se a velocidade de arrefecimento e o teor de elementos de liga forem suficientes. **Equivalente de carbono IIW** Fórmula CEIIW = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 Base Percentagens em massa Interpretação Valores mais elevados indicam geralmente maior temperabilidade e maior risco de endurecimento da ZTA Limitação Parâmetro de triagem, não substitui a análise do ciclo térmico É por isso que a TWI identifica a velocidade de arrefecimento, a composição e a temperabilidade do aço, bem como a dimensão dos grãos de austenite prévia, como principais factores de controlo da microestrutura e da dureza da ZAC. O mesmo valor de dureza pode resultar de diferentes misturas de martensite, bainite e ferrite, com comportamentos de fractura distintos. Inversamente, fracções iguais de martensite não garantem uma tenacidade igual, porque a dimensão dos pacotes, o teor de carbono, as inclusões e o estado de revenido podem ser diferentes. O Grade 91 ilustra o risco de tratar a ZAC como uma única banda martensítica. O Grade 91 é susceptível à fissuração do Tipo IV na ZAC do metal de base, particularmente nas regiões de grão fino e intercríticas, conforme referido pela ASM International e pela EPRI em 2016. Essas regiões não correspondem simplesmente à parte mais dura da soldadura. Os danos por fluência a longo prazo concentram-se nos locais onde o ciclo térmico e o revenido subsequente ou a transformação parcial produzem uma microestrutura local mais fraca. Ciclos térmicos simulados também demonstraram que a formação de ferrite na ZAC intercrítica pode reduzir a resistência à tracção a alta temperatura. ### Equivalentes de carbono e transformação sensível à composição As fórmulas do equivalente de carbono condensam vários efeitos dos elementos de liga num único índice de soldabilidade. O equivalente de carbono IIW, habitualmente escrito como: CEIIW=C+Mn6+Cr+Mo+V5+Ni+Cu15 utiliza percentagens em massa. Um valor mais elevado indica geralmente uma maior temperabilidade e uma maior possibilidade de formação de constituintes duros na ZAC sob um ciclo de arrefecimento especificado. As fórmulas CET e Pcm são sistemas alternativos de equivalente de carbono, utilizados para determinados intervalos de aços de baixa liga e avaliações de soldadura. Não são intercambiáveis sem ter em conta a norma ou o procedimento em que são especificados. O equivalente de carbono é, portanto, um parâmetro de triagem, não um substituto da análise do ciclo térmico. Dois aços com valores semelhantes de CEIIW podem apresentar comportamentos de transformação diferentes, porque os seus elementos de liga afectam de formas distintas as reacções da ferrite, da bainite e da martensite. Ni, Cr, Mo, Mn, V, Nb, Ti e B também influenciam a precipitação, o crescimento dos grãos de austenite e a resposta ao revenido. A ZAC efectiva depende da temperatura máxima, de Δt8/5, da dimensão dos grãos de austenite prévia e da história de reaquecimento, além da composição química global. A EN 1011-2 aborda a soldadura por arco de aços ferríticos, excluindo os aços inoxidáveis ferríticos, e utiliza a composição e as condições de soldadura para orientar o controlo do risco de fissuração pelo hidrogénio. A medição da temperatura requer atenção específica: a ISO 13916:2025 especifica a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão, mas exclui a medição da temperatura do tratamento térmico pós-soldadura. Nem um valor de equivalente de carbono nem uma leitura da temperatura entre passes identifica, por si só, a mistura final de fases. O princípio da sensibilidade à composição estende-se para além dos aços estruturais ao carbono e de baixa liga. A discussão da TWI, de 2002, sobre soldaduras de aços inoxidáveis supermartensíticos relaciona as microestruturas da ZAC com a corrosão, a fissuração por corrosão sob tensão, a fissuração sob tensão provocada por sulfuretos, o reaquecimento causado por passes subsequentes e o tratamento térmico pós-soldadura (PWHT). Nestes aços, a reforma da austenite, o revenido da martensite e a austenite retida ou revertida podem alterar a resposta à corrosão, bem como a resistência mecânica. Consequentemente, a metalurgia da ZAC determina mais do que a dureza: pode controlar a tenacidade local, a resistência à fluência, a resposta ao hidrogénio e o comportamento face à corrosão. ## 5. Dureza, Tenacidade e Resistência em toda a ZTA A zona termicamente afetada (ZTA) não apresenta uma única dureza nem uma única resposta mecânica. Contém uma sequência de regiões formadas por diferentes temperaturas máximas e trajetórias de arrefecimento: zonas de crescimento de grão, de refinação de grão, parcialmente transformadas ou intercríticas, e zonas revenidas ou sobrerrevenidas. A TWI descreve estas regiões como subdivisões dos aços convencionais, com base na temperatura máxima e na distância à fronteira de fusão. Uma descrição de aço para condutas do National Institute of Standards and Technology (NIST) utiliza os termos estreitamente relacionados ZTA de grão grosseiro, de grão fino, intercrítica e sobrerrevenida. Cada região possui o seu próprio tamanho de grão de austenite prévia, produtos de transformação, tensão residual e resposta a ciclos térmicos subsequentes. Um perfil de dureza regista, portanto, um gradiente espacial, e não uma propriedade única “da ZTA”. A dureza pode aumentar junto à fronteira de fusão, diminuir numa região intercrítica e voltar a alterar-se onde o metal de base foi revenido sem ter sido totalmente reaustenitizado. A resistência à tração, a tenacidade e a ductilidade seguem tendências relacionadas, mas não idênticas. ### Por que razão a dureza se altera com a velocidade de arrefecimento A relação central identificada pela TWI estabelece-se entre a velocidade de arrefecimento, a composição do aço, a temperabilidade e o tamanho de grão de austenite prévia. Estas variáveis determinam quais as transformações que ocorrem à medida que a austenite arrefece através do intervalo de transformação. Um ciclo térmico rápido pode impedir a formação por difusão de ferrite e perlite, deixando bainite ou martensite. Um ciclo mais lento dá ao carbono e aos elementos de liga mais tempo para se difundirem, produzindo frequentemente estruturas ferríticas ou perlíticas mais macias. O resultado é uma dureza mais elevada ou mais baixa, mas não uma medida direta simples de todas as outras propriedades mecânicas. Os ciclos térmicos de soldadura são frequentemente descritos utilizando Δt8/5, o tempo necessário para arrefecer de 800 °C a 500 °C. Este intervalo é um indicador prático para os aços ferríticos, porque grande parte da transformação da austenite ocorre dentro desse intervalo ou nas suas proximidades. O NIST afirma que Δt8/5 depende do aporte térmico, da composição química, da distância à soldadura e da espessura da parede. Não é uma constante universal do material. Uma secção espessa pode reter calor e arrefecer mais lentamente do que uma secção fina em condições de soldadura de resto semelhantes; o pré-aquecimento e a temperatura entre passes têm efeitos semelhantes. A composição altera a resposta a um determinado tempo de arrefecimento. O carbono aumenta a capacidade de formação de martensite, enquanto elementos de liga como o manganês, o crómio, o molibdénio e o níquel alteram a temperabilidade e a cinética de transformação. O tamanho de grão de austenite prévia também é relevante. Grãos de austenite grosseiros proporcionam menos locais de nucleação para os produtos formados por difusão e podem promover produtos de transformação mais duros num determinado ciclo de arrefecimento. Assim, o mesmo Δt8/5 nominal pode produzir durezas diferentes em dois graus de aço, ou em duas regiões da ZTA do mesmo componente, se as temperaturas máximas e as estruturas de grão forem diferentes. Uma ZTA dura indica frequentemente a presença de martensite, bainite ou outra estrutura endurecida por transformação. Esta observação é importante, mas a dureza, por si só, não comprova a presença de uma determinada fase. Para essa interpretação são necessários o exame metalográfico, o teor de carbono, o procedimento de soldadura e o historial de arrefecimento. Uma dureza elevada pode estar associada a uma tenacidade reduzida e a uma maior suscetibilidade à fissuração induzida por hidrogénio quando também estão presentes hidrogénio difusível e restrição à tração. Não é correto designar todas as regiões duras como fissuras, nem todas as fissuras junto de uma soldadura como “fissuração da ZTA”. A ESDEP identifica a fissuração por liquação da ZTA, a fissuração induzida por hidrogénio e a fissuração por reaquecimento como problemas distintos de soldabilidade; a fissuração por solidificação e a rotura lamelar constituem novamente mecanismos distintos. O controlo do pré-aquecimento e da temperatura entre passes afeta a trajetória de arrefecimento e a libertação de hidrogénio. A EN 1011-2 abrange a soldadura por arco de aços ferríticos, excluindo os aços inoxidáveis ferríticos, e fornece orientações relevantes para o controlo das condições térmicas de soldadura e do risco de fissuração. A ISO 13916:2025 especifica a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão, mas não abrange a medição da temperatura do tratamento térmico pós-soldadura. Estas distinções são importantes quando um resultado de dureza é comparado com um procedimento de soldadura qualificado. ### Perda de tenacidade nas regiões de grão grosseiro A ZTA de grão grosseiro (ZTAGG) atinge uma temperatura suficientemente elevada para reaustenitizar o aço e fazer crescer os grãos de austenite prévia. O crescimento de grão reduz o número de barreiras eficazes à fratura por clivagem e pode produzir grandes pacotes bainíticos ou martensíticos, dependendo da composição e da velocidade de arrefecimento. Por conseguinte, a ZTAGG pode apresentar uma energia de impacto Charpy inferior ou uma temperatura de transição dúctil-frágil mais elevada, mesmo quando a sua resistência à tração é elevada. A dureza e a tenacidade não devem ser tratadas como propriedades intercambiáveis. Uma estrutura mais dura pode apresentar maior resistência ao escoamento e à tração, absorvendo simultaneamente menos energia de impacto antes da fratura. Inversamente, uma região com dureza moderada pode ter baixa tenacidade se o seu tamanho de grão, inclusões, segregação local ou constituintes de martensite–austenite criarem trajetórias fáceis para a propagação de fissuras. A região de grão grosseiro é frequentemente o local crítico na avaliação da fratura a baixa temperatura, mas a zona exatamente mais fraca depende do grau de aço e do ciclo térmico. Um segundo passe de soldadura pode transformar ou revenir parcialmente o material aquecido pelo primeiro passe. Este reaquecimento pode refinar ou revenir algumas estruturas, deixando simultaneamente inalterados os grãos grosseiros adjacentes. Nas soldaduras multipasse, a ZTA constitui, consequentemente, uma sobreposição de histórias térmicas e não uma única fronteira associada a um passe. O tratamento térmico pós-soldadura pode reduzir a tensão residual e revenir constituintes martensíticos, mas não recria a estrutura original de grão fino do metal de base. O grau de aço 91 ilustra por que razão a tenacidade local e a resistência a alta temperatura exigem uma atenção distinta. Uma contribuição da ASM International e da EPRI, publicada em 2016, refere a suscetibilidade à fissuração do Tipo IV na ZTA do metal de base, particularmente nas regiões de grão fino e intercríticas. Ciclos térmicos simulados demonstraram que a formação de ferrite na ZTA intercrítica pode reduzir a resistência à tração a alta temperatura. A região vulnerável não é, portanto, necessariamente a parte mais dura ou de grão mais grosseiro da soldadura. Em serviço de fluência, uma banda relativamente macia e de grão fino pode acumular deformação e danos junto de material mais resistente. ### Amaciamento, ductilidade local e gradientes de propriedades A ZTA intercrítica é aquecida acima da temperatura de transformação crítica inferior, mas não o suficiente para transformar toda a microestrutura em austenite. Apenas parte da estrutura é reaustenitizada. Durante o arrefecimento, formam-se novos produtos de transformação junto de ferrite ou de constituintes revenidos que sobreviveram ao ciclo. A mistura resultante pode apresentar uma dureza inferior à da ZTAGG adjacente, sobretudo quando o aço original foi temperado e revenido ou endurecido por precipitação. A região sobrerrevenida é submetida a um ciclo térmico subcrítico. Não é reaustenitizada, mas os carbonetos podem engrossar, os precipitados podem perder parte do seu efeito de endurecimento e os constituintes previamente endurecidos podem sofrer um revenido adicional. A dureza local e a resistência ao escoamento podem diminuir. Esta banda amaciada pode tornar-se um local preferencial de deformação durante a solicitação à tração, a flexão ou a fluência em serviço. A sua maior ductilidade local não torna automaticamente a junta mais segura: a deformação concentra-se nessa região porque as regiões vizinhas permanecem mais resistentes, e a deformação acumulada pode promover danos do Tipo IV, iniciação de fadiga ou falha numa fronteira metalúrgica. A resistência à tração descreve a tensão de engenharia máxima atingida num ensaio de tração. A resistência ao escoamento descreve o início de uma deformação plástica substancial. A dureza é uma resistência localizada à indentação e serve frequentemente como indicador rápido da resistência, mas não pode substituir o ensaio de tração. A ductilidade descreve a deformação plástica ou o alongamento antes da fratura. A tenacidade descreve a absorção de energia e a resistência à extensão de uma fissura sob uma condição de ensaio especificada. Estas propriedades podem variar em sentidos diferentes ao longo da mesma ZTA. Um mínimo de dureza junto de uma soldadura pode indicar sobrerrevenido ou amaciamento intercrítico, enquanto um máximo de dureza pode indicar transformação martensítica e risco de fissuração por hidrogénio. Nenhum destes resultados, por si só, estabelece a tenacidade à fratura local, a vida à fadiga ou a resistência em serviço. Um perfil de dureza deve ser interpretado em conjunto com a macrografia, a microestrutura, os ensaios de tração ou de dobragem, os ensaios de impacto quando exigidos e a temperatura de serviço e o modo de carregamento previstos. O reaquecimento por passes subsequentes e o PWHT modificam ainda mais estes gradientes. O estudo da TWI de 2002 sobre soldaduras de aços inoxidáveis supermartensíticos examinou as microestruturas da ZTA em relação à corrosão, à fissuração por corrosão sob tensão, à fissuração por tensão induzida por sulfuretos, ao reaquecimento por passes subsequentes e ao PWHT. Este exemplo demonstra que o mapeamento das propriedades mecânicas não pode ser separado do desempenho ambiental: uma banda amaciada ou transformada pode também diferir quanto ao potencial de corrosão, à estabilidade da película passiva e à absorção de hidrogénio. A ZTA é, assim, uma região mecânica e química graduada, cujo risco dominante é determinado pela estrutura local e pelas condições de serviço que nela atuam. ## 6. Mecanismos de Fissuração da ZTA em Aços ao Carbono e de Baixa Liga A fissuração junto de uma soldadura não constitui um único acontecimento metalúrgico. A ASM International e o European Steel Design Education Programme (ESDEP) classificam as fissuras de soldadura segundo a sua localização, o momento em que surgem e a força motriz: algumas formam-se na ZTA no estado sólido após a soldadura, outras formam-se enquanto o metal de soldadura ou o metal de base localmente fundido está a solidificar, e outras só aparecem durante o reaquecimento ou em serviço. A distinção é importante, porque uma fissura junto da fronteira de fusão pode ser causada por hidrogénio, liquação nos limites de grão, contração de solidificação, danos por fluência ou perda de ductilidade na direção da espessura. A HAZ apresenta um gradiente térmico, e não uma estrutura única. As regiões de aço convencional são geralmente descritas como zonas de crescimento de grão, de refinação de grão, parcialmente transformadas ou intercríticas, e revenidas ou sobrerrevenidas. A classificação do NIST para aços de tubagens utiliza as regiões de grão grosseiro, grão fino, intercrítica e sobrerrevenida. Cada localização é sujeita a uma temperatura máxima e a um percurso de arrefecimento diferentes. O descritor prático de arrefecimento Δt8/5 — o tempo necessário para arrefecer de 800 °C a 500 °C — ajuda a relacionar os ciclos térmicos com os produtos de transformação, embora a sua utilização dependa do aço e do processo de soldadura. Um relatório do NIST sobre tubagens identifica o aporte térmico, a composição química, a distância à soldadura e a espessura da parede como fatores que afetam Δt8/5. A velocidade de arrefecimento, a composição, a temperabilidade e o tamanho de grão da austenite prévia controlam a microestrutura e a dureza resultantes da HAZ. Um intervalo de arrefecimento curto pode produzir martensite ou bainite num aço ao carbono ou de baixa liga temperável; um intervalo mais longo pode permitir a formação de ferrite, perlite ou produtos de transformação revenidos. A estrutura resultante determina se uma fissura pode iniciar-se, se pode propagar-se e se o grau de restrição fornece tensão de tração suficiente para a manter aberta. O pré-aquecimento e o controlo da temperatura entre passes alteram o ciclo térmico, mas não eliminam a necessidade de avaliar a composição química do aço, a restrição da junta e o controlo do hidrogénio. A EN 1011-2 abrange a soldadura por arco de aços ferríticos, excluindo os aços inoxidáveis ferríticos. A ISO 13916:2025 especifica a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão; não especifica a medição da temperatura do tratamento térmico pós-soldadura. ### Fissuração induzida pelo hidrogénio ou fissuração a frio A fissuração induzida pelo hidrogénio, também designada por fissuração a frio ou fissuração retardada, ocorre depois de o cordão de soldadura ter solidificado e de a HAZ adjacente ter arrefecido. A sua ocorrência temporal é, portanto, diferente da fissuração a quente, embora uma fissura possa ser descoberta horas depois da soldadura. As discussões da ASM associam geralmente este mecanismo a três condições interativas: hidrogénio difusível, uma microestrutura dura ou frágil suscetível e tensão de tração. A restrição e as tensões de transformação da soldadura fornecem o campo de tensões local; a tensão residual pode permanecer elevada mesmo quando a carga aplicada externamente é nula. O hidrogénio entra no banho de fusão proveniente da humidade, da contaminação, dos revestimentos dos fluxos, dos lubrificantes ou de outras fontes do processo. Após a solidificação, o hidrogénio atómico difunde-se através da soldadura e da HAZ. Pode acumular-se em inclusões, nos limites de grão da austenite prévia, nas interfaces da martensite, nas deslocações e noutras regiões de elevada tensão local. O processo exato de fratura depende do aço, da microestrutura e do carregamento, pelo que não deve ser estabelecido um único limiar universal de hidrogénio. O hidrogénio reduz a tolerância de uma microestrutura dura e sob tensão à fissuração; não atua independentemente da restrição ou da suscetibilidade metalúrgica. A HAZ mais vulnerável é frequentemente a região de grão grosseiro ou outra zona que se transforma em martensite não revenida ou numa estrutura bainítica dura durante um arrefecimento rápido. Os grãos grosseiros de austenite prévia podem reduzir a tenacidade e proporcionar um percurso mais fácil para o crescimento da fissura. As regiões de grão fino e intercrítica também podem ser afetadas, sobretudo quando a dureza local, a tensão residual ou o carregamento em serviço são desfavoráveis. Uma soldadura pode, portanto, conter riscos diferentes de fissuração por hidrogénio a diferentes distâncias da fronteira de fusão. A orientação da fissura reflete o campo de tensões e a geometria. Podem ocorrer fissuras longitudinais ou transversais no metal de soldadura, enquanto as fissuras na HAZ podem desenvolver-se paralelamente à fronteira de fusão ou estender-se do pé da soldadura para o metal de base endurecido. As regiões da raiz, os inícios e finais de cordão, os entalhes e as alterações abruptas da restrição da junta concentram tensões. Uma inspeção retardada não constitui prova de um mecanismo associado ao hidrogénio, mas o aparecimento retardado é um sinal de alerta útil. O controlo segue a cadeia causal: reduzir o hidrogénio difusível, evitar uma dureza excessiva da HAZ e reduzir ou gerir a restrição de tração e a tensão residual. Os consumíveis secos e as superfícies limpas da junta reduzem a entrada de hidrogénio. O pré-aquecimento abranda o arrefecimento e permite que o hidrogénio escape antes de a HAZ atingir uma condição de baixa temperatura e elevada tensão. O pós-aquecimento pode favorecer a remoção do hidrogénio quando especificado pelo procedimento de soldadura, enquanto o tratamento térmico pós-soldadura pode revenir estruturas suscetíveis e reduzir a tensão residual. Estas medidas devem ser selecionadas em função do grau e da espessura; não são permutáveis com uma regra genérica de temperatura. ### Fissuração por liquação, solidificação e reaquecimento A fissuração por liquação é uma fissura a quente na HAZ, geralmente ao longo de limites de grão que foram localmente fundidos pelo ciclo térmico de soldadura, mas que se encontram fora da zona principal de fusão. A fissura forma-se quando esta fina película líquida é submetida a tração durante o arrefecimento e a contração. Impurezas segregadas, constituintes eutéticos de baixo ponto de fusão, inclusões ou regiões dos limites de grão enriquecidas em elementos de liga podem baixar a temperatura de fusão local. A HAZ pode, portanto, fissurar mesmo que o metal de base no seu conjunto não tenha fundido. Este mecanismo difere da fissuração por solidificação na zona de fusão. Na fissuração por solidificação, o metal de soldadura líquido na zona de fusão solidifica entre dendrites em crescimento. A segregação de solutos e as limitações de alimentação deixam uma rede de limites fraca e contendo líquido; a contração do metal de soldadura abre então a região interdendrítica. A sua localização é no metal de soldadura depositado ou fundido, e não numa HAZ não fundida. Uma fissura que segue a fronteira de fusão exige a análise de ambas as possibilidades: material da HAZ localmente fundido indica liquação, enquanto um percurso interdendrítico através do metal de soldadura indica fissuração por solidificação. Podem ocorrer fissuras mistas onde a fronteira de fusão e o campo térmico da HAZ se sobrepõem. A ESDEP enumera a fissuração por liquação da HAZ, a fissuração induzida pelo hidrogénio e a fissuração por reaquecimento entre os principais problemas de soldabilidade dos aços estruturais. A suscetibilidade à liquação é afetada pela composição química do metal de base, pela segregação, pelo tamanho de grão, pela temperatura máxima e pela deformação térmica. Os grãos grosseiros proporcionam percursos longos ao longo dos limites de grão, enquanto ciclos térmicos repetidos podem refundir ou enfraquecer regiões previamente aquecidas. A força motriz relevante é a deformação de tração durante o arrefecimento a alta temperatura, e não o hidrogénio difusível acumulado após a solidificação. A fissuração por reaquecimento ocorre durante uma exposição térmica posterior, normalmente um tratamento térmico de alívio de tensões ou um serviço a temperatura elevada. A fissura é uma falha no estado sólido, frequentemente intergranular, numa HAZ ou região de soldadura previamente soldada. A precipitação e a recuperação podem reforçar o interior dos grãos, deixando simultaneamente os limites de grão relativamente fracos; o relaxamento da tensão residual e a deformação por fluência concentram então a deformação nesses limites. A suscetibilidade está associada a determinados sistemas de ligas e a condições específicas de impurezas ou precipitados, pelo que não pode ser inferida apenas da presença de uma soldadura ou da dureza à temperatura ambiente. O Grau 91 ilustra por que razão uma HAZ deve ser tratada como várias regiões microestruturais. A ASM International e o EPRI relataram, em 2016, que o Grau 91 é suscetível à fissuração do Tipo IV na HAZ do metal de base, sobretudo nas regiões de grão fino e intercrítica. Os danos do Tipo IV são uma falha por fluência à temperatura de serviço, e não uma fissuração a frio comum induzida pelo hidrogénio. Ciclos térmicos simulados demonstraram que a formação de ferrite na HAZ intercrítica pode reduzir a resistência à tração a alta temperatura. O reaquecimento por passes subsequentes e o PWHT alteram ainda mais os precipitados, o estado de revenido e a resistência local, pelo que a suscetibilidade final à fissuração depende do historial térmico completo da soldadura. ### Fissuração lamelar e suscetibilidade na direção da espessura A fissuração lamelar é um mecanismo de fissuração do metal de base associado a uma deformação de tração normal à superfície da chapa laminada. Desenvolve-se geralmente sob uma soldadura restringida, particularmente em torno de uma junta em T, de uma junta de canto ou de um acessório de grandes dimensões, onde a contração da soldadura puxa a chapa na direção da sua espessura. O percurso da fissura é geralmente escalonado ou semelhante a terraços: avança através de inclusões alongadas e liga-as por regiões de corte dúctil. A propriedade decisiva do material é a ductilidade na direção da espessura, e não simplesmente a resistência à tração transversal ou a dureza da HAZ. A chapa laminada contém inclusões não metálicas — historicamente sulfureto de manganês, bem como inclusões de óxidos ou silicatos, dependendo da prática de produção do aço — que se tornam achatadas e alinhadas durante a laminagem. Estas inclusões atuam como locais de nucleação de vazios quando a chapa é deformada na direção transversal curta. Um aço limpo, com menos stringers de inclusões ou com stringers menos severos, apresenta menor suscetibilidade, enquanto uma elevada restrição, chapas espessas, grandes volumes de metal de soldadura e um projeto desfavorável da junta aumentam a deformação aplicada na direção da espessura. A fissuração lamelar pode iniciar-se no metal de base sob a HAZ e ser confundida com uma fissura da HAZ, porque a fissura se encontra próxima da soldadura. A sua força motriz é a deformação de contração da soldadura e a restrição atuando através da espessura da chapa; o hidrogénio não é uma condição definidora. Também não é necessária uma HAZ martensítica dura. A localização metalográfica, a morfologia da fissura, o alinhamento das inclusões e a direção da deformação aplicada distinguem-na da fissuração induzida pelo hidrogénio e da fissuração por liquação. #### O pré-aquecimento é específico do procedimento Não tratar o pré-aquecimento como uma solução universal. Um pré-aquecimento excessivo pode alargar a região aquecida, promover o crescimento dos grãos ou o amaciamento, e perturbar os aços endurecidos por precipitação ou temperados e revenidos. Alterações ao projeto e ao procedimento podem reduzir a deformação: orientar as juntas de modo a evitar a tração através da espessura da chapa, reduzir o volume excessivo de soldadura, utilizar pormenores de junta adequados, controlar a restrição e, quando especificado, selecionar chapa com propriedades verificadas na direção da espessura. Uma reparação de soldadura que remova apenas a indicação superficial visível pode não detetar a fissura subsuperficial associada às inclusões. A inspeção deve abranger o volume da chapa em torno do acessório, e não apenas a linha de fusão. ## 7. Pré-aquecimento, controlo da temperatura entre passes e variáveis do procedimento de soldadura ### A finalidade metalúrgica do pré-aquecimento O pré-aquecimento é um meio de controlo térmico, não uma solução universal para os problemas da ZTA. Eleva a temperatura da junta antes da aplicação do calor do arco, reduzindo o gradiente de temperatura entre o banho de fusão e o aço circundante. O resultado imediato é um arrefecimento mais lento através do intervalo de transformação. Nos aços ferríticos, essa alteração pode evitar uma ZTA martensítica ou bainítica excessivamente dura, dependendo da composição, da temperabilidade, do tamanho de grão da austenite prévia e do ciclo térmico efetivo. Uma descrição útil é Δt8/5: o tempo necessário para um ponto da junta soldada arrefecer de 800 °C para 500 °C. Este intervalo abrange uma parte importante da decomposição da austenite em muitos aços, embora não constitua uma descrição completa de todas as ligas ou condições de soldadura. Um Δt8/5 curto indica geralmente um arrefecimento rápido e um maior risco de formação de produtos de transformação duros e frágeis; um intervalo mais longo permite uma maior transformação por difusão e efeitos de revenido. O National Institute of Standards and Technology (NIST) refere que o Δt8/5 dos aços para condutas depende do aporte térmico, da composição química, da distância à soldadura e da espessura da parede. O pré-aquecimento altera essa relação ao modificar a temperatura inicial e o fluxo de calor para o metal de base. O pré-aquecimento também contribui para o controlo do hidrogénio. O hidrogénio introduzido pela humidade, pela contaminação superficial, pelos consumíveis ou por problemas no gás de proteção pode difundir-se para fora das regiões austeníticas ou duras da ZTA antes de o aço atingir temperaturas baixas. Isto reduz a concentração disponível para se combinar com as tensões residuais de tração e com uma microestrutura suscetível. O efeito é condicional. O pré-aquecimento não pode compensar elétrodos húmidos, faces da junta contaminadas, um grau excessivo de restrição ou um aço cujo procedimento produza uma dureza inaceitável. A fissuração induzida pelo hidrogénio é um mecanismo distinto, não uma designação para todas as fissuras próximas de uma soldadura. Termos relativos à temperatura que não devem ser tratados como permutáveis. | Termo relativo à temperatura | Quando se aplica | Finalidade | |---|---|---| | Temperatura de pré-aquecimento | Antes do início da soldadura ou de um segmento de soldadura especificado | Define a condição térmica inicial | | Temperatura entre passagens | Imediatamente antes da deposição da passagem seguinte | Controla a acumulação térmica entre passagens | | Temperatura de manutenção do pré-aquecimento | Durante uma interrupção ou entre operações | Impede que a junta desça abaixo do mínimo especificado | | Temperatura do tratamento térmico pós-soldadura (TTPS) | Durante um tratamento térmico pós-soldadura posterior | Requer medição e controlo separados | A temperatura necessária é, por conseguinte, selecionada com base na composição do aço, na espessura do produto, no grau de restrição, no controlo do hidrogénio, no processo de soldadura e na qualificação do procedimento. Um pré-aquecimento excessivo também tem custos próprios. Pode prolongar os tempos de arrefecimento o suficiente para provocar o crescimento dos grãos, reduzir a resistência local, promover um amaciamento excessivo nos aços revenidos e aumentar a região exposta a temperaturas elevadas. Nos aços temperados e revenidos, um ciclo demasiado quente pode revenir a ZTA do metal de base. Nos aços endurecidos por precipitação ou resistentes à fluência, pode perturbar a população de precipitados pretendida. A ZTA continua a apresentar uma distribuição espacial gradual apesar de ser especificado um único valor de pré-aquecimento. Mais próximo da fronteira de fusão, um aço convencional pode formar uma região de grão grosseiro após atingir temperaturas máximas elevadas. Mais afastadas, as regiões de grão refinado, intercrítica e revenida ou sobrerrevenida experimentam diferentes temperaturas máximas e vias de transformação. A TWI identifica estas quatro subdivisões dos aços convencionais com base na temperatura máxima e na distância à soldadura. O pré-aquecimento altera os seus históricos de arrefecimento; não os torna metalurgicamente idênticos. ### Temperatura entre passes e acumulação térmica A temperatura de pré-aquecimento é a temperatura mínima estabelecida na junta antes do início da soldadura ou antes do início de um segmento de soldadura especificado. A temperatura entre passes é a temperatura da zona da soldadura imediatamente antes da deposição do passe seguinte. A temperatura de manutenção do pré-aquecimento é uma temperatura mínima que deve ser mantida quando a soldadura é interrompida ou quando a junta tem de permanecer quente entre operações. Estes termos não devem ser tratados como equivalentes. O controlo da temperatura entre passes regula a acumulação térmica. Numa soldadura multipasse, o segundo passe e os seguintes reaquecem o metal de soldadura anteriormente depositado e a ZTA adjacente. Uma temperatura entre passes elevada significa que o ciclo térmico seguinte começa a partir de um estado de base mais quente, retardando geralmente o arrefecimento e reduzindo o Δt8/5. Também pode expor os passes anteriores a efeitos repetidos de revenido ou de reaustenitização parcial. A microestrutura resultante pode conter bandas estreitas com dureza e tenacidade diferentes a apenas alguns milímetros de distância. Um limite máximo da temperatura entre passes é frequentemente tão importante como um requisito mínimo de pré-aquecimento. Se for excedido, o calor acumulado pode provocar um crescimento excessivo dos grãos, amaciamento ou redução da tenacidade, sobretudo nos aços temperados e revenidos e nos aços resistentes à fluência. Se a temperatura descer abaixo do mínimo especificado, podem regressar o arrefecimento rápido e o risco de fissuração pelo hidrogénio. O valor correto é específico do procedimento, não uma propriedade fixa de um processo de soldadura. O Grade 91 ilustra por que razão as regras simples de temperatura podem falhar. Um estudo da ASM International e da EPRI, realizado em 2016, descreve a fissuração do Tipo IV na ZTA do metal de base, especialmente nas regiões de grão fino e intercrítica. Estas regiões não correspondem à faixa de grão grosseiro frequentemente apresentada em diagramas simplificados. Os ciclos térmicos simulados também demonstraram que a formação de ferrite na ZTA intercrítica pode reduzir a resistência à tração a alta temperatura. O reaquecimento repetido pelos passes pode revenir parte da martensite, criando simultaneamente material intercrítico novo noutras zonas; por isso, uma medição conforme da temperatura entre passes, por si só, não permite estabelecer a resistência a danos do Tipo IV. O mesmo princípio aplica-se aos aços inoxidáveis. O estudo da TWI, realizado em 2002, sobre soldaduras de aços inoxidáveis supermartensíticos analisou as microestruturas da ZTA em relação à corrosão, à fissuração por corrosão sob tensão e à fissuração por tensão de sulfuretos, bem como o reaquecimento provocado pelos passes subsequentes e pelo tratamento térmico pós-soldadura (PWHT). O reaquecimento local pode alterar a distribuição do crómio, o revenido da martensite e a resposta à corrosão. O controlo da ZTA diz, portanto, respeito tanto à degradação em serviço como à dureza e à fissuração. ### EN 1011-2 e ISO 13916:2025 A EN 1011-2 fornece recomendações para a soldadura por arco de aços ferríticos. O seu âmbito abrange os aços ferríticos e exclui os aços inoxidáveis ferríticos. O documento aborda fatores do procedimento de soldadura, como o controlo do hidrogénio, o aporte térmico, o pré-aquecimento e as condições de arrefecimento, ajudando o engenheiro a avaliar a dureza da ZTA e o risco de fissuração a frio. Trata-se de uma orientação para a seleção e o controlo de um procedimento de soldadura, não de um substituto para evidências de qualificação ou para requisitos específicos do grau de aço. A ISO 13916:2025 aborda a medição, e não o projeto metalúrgico completo de um procedimento. A norma especifica requisitos para a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão. Não abrange a medição da temperatura do PWHT. Essa exclusão é importante: a temperatura registada antes de um passe de soldadura não constitui evidência de que um tratamento posterior de alívio de tensões ou de revenido tenha atingido a temperatura especificada ou uma uniformidade adequada. O local e o momento da medição devem representar o material que controla o ciclo térmico da soldadura, e não apenas a superfície mais quente e conveniente. A temperatura pode variar ao longo da espessura e em torno de uma junta, especialmente em secções restringidas, acessórios e componentes de parede espessa. O procedimento deve indicar quando e onde a leitura é efetuada, bem como o mínimo ou máximo permitido. O aporte térmico e a sequência de passes acrescentam outro nível de controlo. A energia do arco é normalmente relacionada com a intensidade de corrente, a tensão e a velocidade de avanço, enquanto a eficiência do processo e a geometria do cordão afetam o calor efetivamente transferido para a peça. Um aporte térmico mais elevado alarga geralmente a zona aquecida e prolonga o tempo de arrefecimento, mas a geometria da junta, a espessura da chapa e o grau de restrição podem inverter uma previsão simples. Uma sequência com cordões lineares, uma teia larga, lados alternados ou pausas planeadas entre passes altera quais as regiões que são reaquecidas e em que momento. Consequentemente, duas soldaduras com o mesmo pré-aquecimento nominal podem apresentar diferente tamanho de grão da ZTA, dureza, tenacidade e suscetibilidade à fissuração. O procedimento de soldadura deve controlar o histórico térmico completo, e não apenas uma leitura de temperatura. ![Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço](/images/uploads/3493078c-aebe-4e73-b398-1d30ba71f2d1/wiki-inline-a-multipass-steel-weld-showing-overlapping-thermal-cycles-that-reheat-and-modify-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/3493078c-aebe-4e73-b398-1d30ba71f2d1/wiki-inline-a-multipass-steel-weld-showing-overlapping-thermal-cycles-that-reheat-and-modify-1920x1288.avif "Ampliar imagem — Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço")Later passes can temper, refine or partially reaustenitize material altered by earlier passes. ## 8. Soldadura multipasse: reaquecimento, revenido e sobreposição da ZAC #### Efeitos do reaquecimento durante passagens subsequentes - **Revenido** Um ciclo a temperatura mais baixa pode reduzir a dureza martensítica e a tensão residual. - **Refinamento** Um ciclo austenítico posterior pode criar novos grãos de austenite mais finos. - **Reaustenitização parcial** Um ciclo intercrítico transforma apenas parte da estrutura anterior. - **Sobre-revenido** A exposição subcrítica repetida pode provocar o crescimento dos carbonetos ou precipitados e reduzir a resistência. Uma soldadura multipasse não produz uma única ZAC fixa junto à fronteira de fusão. Cada passe acrescenta um novo ciclo térmico, e o campo de temperaturas desse passe sobrepõe-se ao material alterado pelos passes anteriores. Uma região que anteriormente constituía uma ZAC de grão grosseiro pode ser posteriormente reaquecida abaixo da temperatura crítica inferior e revenida; outra região pode ser aquecida até ao intervalo intercrítico, onde parte da ferrite se transforma em austenite; o material mais próximo de uma fronteira de fusão posterior pode ser totalmente reaustenitizado e transformado novamente durante o arrefecimento. A secção transversal final regista, portanto, uma sequência e não um único acontecimento. A temperatura máxima, o tempo à temperatura, o arrefecimento através do intervalo de transformação e o número e espaçamento dos ciclos de reaquecimento são todos relevantes. A TWI descreve as regiões da ZAC dos aços convencionais como zonas de grão grosseiro, de grão refinado, parcialmente transformadas e revenidas, em função da temperatura máxima e da distância à soldadura. Numa junta multipasse, essas designações descrevem respostas locais a vários passes e não necessariamente quatro bandas permanentes e paralelas. ### Reaquecimento de regiões anteriores da ZAC por passes subsequentes Um cordão subsequente rea quece o metal de soldadura anterior e parte da ZAC precedente. A extensão depende da dimensão do cordão, da velocidade de avanço, da energia do arco, da geometria da junta, da espessura da chapa ou da parede, da temperatura entre passes e da localização do passe. O aporte térmico e a condutividade térmica controlam a rapidez com que o metal circundante atinge uma determinada temperatura, enquanto a distância à nova fronteira de fusão determina a temperatura máxima. O mesmo ponto pode experimentar um ciclo a alta temperatura durante um passe e um ciclo de revenido a temperatura mais baixa durante o passe seguinte. O parâmetro prático de arrefecimento Δt8/5 descreve o tempo decorrido enquanto o material arrefece de 800 °C para 500 °C. É útil quando o aço sofre decomposição da austenite nesse intervalo, mas não constitui uma descrição completa da história térmica de uma soldadura multipasse. O relatório do National Institute of Standards and Technology sobre tubagens relaciona Δt8/5 com o aporte térmico, a composição química, a distância à soldadura e a espessura da parede. Não implica que todos os pontos de uma junta tenham um único tempo de arrefecimento comum. Pontos adjacentes podem apresentar ciclos substancialmente diferentes, e os passes posteriores podem alterar a estrutura criada pelo primeiro ciclo. Num aço ferrítico de baixa liga, o primeiro passe pode criar grãos grosseiros de austenite prévia junto à fronteira de fusão. Um passe posterior cuja temperatura máxima se situe na região austenítica pode refinar essa estrutura através da formação de novos grãos de austenite, dependendo da temperatura máxima local e da duração do ciclo. Se a temperatura máxima posterior atingir apenas o intervalo intercrítico, uma fracção da ferrite original transforma-se em austenite. Durante o arrefecimento, essa fracção pode transformar-se em bainite fresca, martensite ou outro produto de transformação, enquanto a matriz não transformada conserva algumas características anteriores. Um ciclo a temperatura mais baixa pode não reaustenitizar o aço, mas pode revenir a martensite ou amolecer uma região anteriormente endurecida. É por isso que o controlo do procedimento de soldadura não pode ser reduzido à energia nominal do arco. A temperatura entre passes altera a temperatura inicial de cada passe e pode encurtar o intervalo efectivo de arrefecimento. A ISO 13916:2025 especifica a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão; exclui explicitamente a medição da temperatura do tratamento térmico pós-soldadura. A EN 1011-2 aborda a soldadura por arco de aços ferríticos, excluindo os aços inoxidáveis ferríticos, e fornece orientações para o controlo das condições de soldadura em graus ferríticos relevantes. ### Estruturas revenidas e sobrerrevenidas O reaquecimento abaixo da temperatura crítica inferior de transformação pode revenir uma ZAC martensítica ou bainítica sem formar um novo campo austenítico. O carbono redistribui-se, podem formar-se ou modificar-se carbonetos de transição, as tensões residuais diminuem e a dureza geralmente baixa. A estrutura resultante pode apresentar maior resistência à fissuração induzida por hidrogénio do que uma região martensítica no estado temperado, mas a alteração também pode reduzir a resistência mecânica. O resultado depende do constituinte original, da temperatura de reaquecimento, do tempo de manutenção e do número de ciclos. Assim, “ZAC revenida” não corresponde a uma única microestrutura. Um ciclo curto e relativamente frio pode produzir um revenido limitado, ao passo que um ciclo mais quente ou repetido pode causar um engrossamento significativo dos carbonetos e perda do endurecimento por precipitação. O termo “sobrerrevenida” indica que a exposição térmica reduziu as propriedades para além da condição de revenido pretendida. Nos aços temperados e revenidos, esta zona amolecida pode tornar-se um mínimo local de resistência. Nos aços resistentes à fluência, o reaquecimento pode perturbar a distribuição cuidadosamente controlada dos precipitados que assegura a resistência a longo prazo. O Grau 91 ilustra o perigo de considerar o amolecimento automaticamente benéfico. A ASM International e a EPRI comunicaram, em 2016, que o Grau 91 é susceptível à fissuração do Tipo IV na ZAC do metal de base, particularmente nas regiões de grão fino e intercríticas. As simulações de ciclos térmicos demonstraram que a formação de ferrite na ZAC intercrítica pode reduzir a resistência à tracção a alta temperatura. A localização crítica não é apenas a região visivelmente grosseira: as excursões repetidas através do intervalo intercrítico podem criar uma estrutura de grão fino e parcialmente transformada, com comportamento desfavorável de deformação e dano por fluência. Os passes de soldadura subsequentes podem revenir parte da martensite e, simultaneamente, criar ou ampliar esta região vulnerável. O tratamento térmico pós-soldadura acrescenta outro ciclo térmico controlado em toda a junta. Pode revenir produtos de transformação duros e reduzir as tensões residuais, mas também pode promover alterações nos carbonetos ou precipitados, modificar os gradientes de dureza e expor as regiões reaquecidas a uma degradação adicional. O PWHT deve, por conseguinte, ser especificado em função do grau do aço, da espessura, do procedimento de soldadura e das condições de serviço, em vez de se presumir que elimina as diferenças da ZAC. Os aços inoxidáveis supermartensíticos demonstram o mesmo princípio, acrescentando os efeitos da corrosão. O estudo da TWI de 2002 analisou as suas microestruturas da ZAC em relação à corrosão, à fissuração sob tensão-corrosão, à fissuração sob tensão por sulfuretos, ao reaquecimento provocado por passes subsequentes e ao PWHT. Um passe subsequente pode revenir martensite fresca, reaustenitizar parcialmente uma região anterior ou produzir uma estrutura mista ao longo de uma estreita banda reaquecida. Estas alterações afectam a partição do crómio, a formação de carbonetos, a dureza, as tensões residuais e o comportamento electroquímico da superfície. Uma dureza inferior pode reduzir uma tendência para a fissuração, enquanto alterações locais da composição ou das fases podem prejudicar a resistência à corrosão ou criar um percurso susceptível em serviço com presença de hidrogénio. ### Por que razão uma secção transversal de uma soldadura contém histórias térmicas sobrepostas Uma secção transversal de uma junta multipasse deve ser interpretada como um mapa de temperaturas máximas e trajectórias de arrefecimento. Perto de um passe, o metal pode ter fundido ou ter sido totalmente reaustenitizado. Mais afastado, pode ter atingido o intervalo de crescimento do grão, o intervalo de refinação do grão, o intervalo intercrítico ou apenas uma temperatura de revenido. O passe seguinte desloca esses limites e sobrepõe outro conjunto de zonas. Estas são curvas, deslocadas e parcialmente coincidentes, em vez de se apresentarem ordenadamente empilhadas. Regiões da ZTA do Grade 91 e respetivas principais preocupações metalúrgicas. | Região da ZTA do Grade 91 | Historial térmico | Preocupação indicada | |---|---|---| | Com grão grosseiro | Austenitização completa a alta temperatura, com crescimento dos grãos | Estrutura transformada grosseira e possível perda de tenacidade | | Com grão fino | Austenitização completa ou substancial, sem crescimento pronunciado dos grãos | Parte da ZTA do metal de base suscetível ao Tipo IV | | Intercrítica | Transformação parcial entre Ac1 e Ac3 | Formação de ferrite e redução da resistência à tração a alta temperatura | | Sobre-revenida | Reaquecimento subcrítico | Amaciamento e alteração do estado dos precipitados | A sobreposição produz heterogeneidade das propriedades a várias escalas. A dureza pode aumentar onde o arrefecimento rápido forma martensite, diminuir onde a martensite é revenida e variar novamente onde um ciclo posterior cria produtos de transformação frescos e não revenidos. A tenacidade depende do tamanho do grão, do equilíbrio de fases, do teor de carbono na fracção transformada e das tensões residuais locais; não pode ser inferida apenas pela distância à soldadura. A susceptibilidade à fissuração também varia de ponto para ponto. A ESDEP identifica a fissuração por liquação na ZAC, a fissuração induzida por hidrogénio e a fissuração de reaquecimento como problemas distintos de soldabilidade dos aços estruturais, enquanto a fissuração de solidificação ocorre no metal de soldadura e o rasgamento lamelar está relacionado com a ductilidade na direcção da espessura. O reaquecimento não torna estes mecanismos permutáveis. A mesma distribuição espacial controla a corrosão e a fissuração em serviço nas soldaduras de aços inoxidáveis. Uma banda reaquecida pode diferir do metal adjacente quanto à dureza, à estabilidade da película passiva, à população de precipitados e à tensão de tracção. Consequentemente, o exame metalográfico e os perfis de dureza devem ser posicionados tendo em conta a sequência real dos cordões. Uma única medição na fronteira de fusão pode não detectar a banda intercrítica amolecida, a banda martensítica reaquecida ou a região sobrerrevenida que determina a falha. ## 9. Grade 91 e fissuração do Tipo IV ![Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço](/images/uploads/fcab1c5a-16d2-4ad0-85d5-4ef82134a82e/wiki-inline-a-grade-91-steel-haz-microstructure-contrasting-coarse-grained-fine-grained-and-1920x1434.jpg)[](/images/uploads/fcab1c5a-16d2-4ad0-85d5-4ef82134a82e/wiki-inline-a-grade-91-steel-haz-microstructure-contrasting-coarse-grained-fine-grained-and-1920x1434.avif "Ampliar imagem — Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço")In Grade 91, Type IV damage is associated especially with fine-grained and intercritical base-metal HAZ regions. A Grade 91 constitui um caso de estudo útil, porque o seu problema de soldabilidade não se limita ao limite de fusão visível. Trata-se de uma liga resistente à fluência, de estrutura martensítica revenida, normalmente designada por **Grade 91**, **P91** no caso de tubagens e **T91** no caso de tubos de caldeira, com aproximadamente 9% de crómio e adições como molibdénio, vanádio, nióbio e azoto. A sua resistência a temperatura elevada depende de uma estrutura martensítica finamente revenida, contendo precipitados estáveis, especialmente carbonitretos e a população de carbonetos ricos em crómio associada ao revenido prolongado. A soldadura substitui essa estrutura cuidadosamente desenvolvida por uma sequência de ciclos térmicos locais. Uma região imediatamente adjacente à linha de fusão pode ser totalmente austenitizada e transformada em martensite grosseira. Um pouco mais afastada, a temperatura máxima pode refinar a austenite sem produzir o mesmo crescimento de grão. Mais afastada ainda, apenas parte da microestrutura original pode transformar-se. O resultado é uma ZTA graduada, não uma faixa uniforme. O **estudo ASM-EPRI sobre a Grade 91, publicado em 2016**, identificou suscetibilidade à fissuração do Tipo IV na ZTA do metal de base, particularmente nas regiões de grão fino e intercrítica. Esta distinção é importante. Uma superfície de fratura pode estar próxima da soldadura, mas a proximidade da soldadura não faz do limite de fusão a localização metalúrgica determinante. ### Regiões de grão fino e intercrítica da ZTA na Grade 91 A ZTA de grão fino forma-se onde a temperatura máxima ultrapassa o intervalo de transformação da austenite, mas não é suficientemente elevada, ou não se mantém durante tempo suficiente, para produzir o crescimento dos grãos de austenite prévia observado na ZTA de grão grosseiro. A soldadura dissolve ou redistribui alguns precipitados e, em seguida, o arrefecimento rápido produz martensite nova. Como os grãos de austenite prévia são menores do que na região de grão grosseiro, as estruturas de pacotes e blocos resultantes também são diferentes. O revenido durante o fabrico e o serviço atua depois sobre uma região cuja distribuição original de precipitados e geometria dos grãos já foram perturbadas. A ZTA intercrítica situa-se num intervalo de temperaturas máximas mais baixo. Apenas parte do material entra no campo austenítico durante o ciclo térmico de soldadura; o restante conserva uma estrutura de Grade 91 revenida. Durante o arrefecimento, a austenite recém-formada transforma-se junto de material não transformado ou parcialmente revenido. Isto cria uma microestrutura mista, com diferenças locais de dureza, distribuição de carbono, estado dos precipitados e resistência à fluência. Por conseguinte, a zona intercrítica pode ser mecanicamente mais fraca, mesmo quando a sua dureza não a identifica como a parte mais evidente da ZTA. A TWI descreve as sub-regiões da ZTA dos aços convencionais como zonas de grão grosseiro, grão refinado, parcialmente transformadas e revenidas, classificadas em função da temperatura máxima e da distância à soldadura. O NIST utiliza os termos relacionados zonas de grão grosseiro, grão fino, intercrítica e sobrerrevenida para as ZTA de aços de tubagem. As designações não são intercambiáveis em todos os sistemas de ligas, mas o princípio subjacente aplica-se à Grade 91: cada posição regista uma história térmica diferente. O arrefecimento é igualmente importante. O parâmetro prático **Δt8/5** descreve o tempo necessário para a região soldada arrefecer de 800 °C para 500 °C. O tratamento do NIST relaciona Δt8/5 com o aporte térmico, a composição do aço, a distância à soldadura e a espessura da parede. Estas variáveis alteram a cinética de transformação e o grau de revenido imposto pela soldadura. A ZTA da Grade 91 não pode ser avaliada apenas com base na temperatura máxima. A TWI afirma que a microestrutura e a dureza da ZTA dependem principalmente da velocidade de arrefecimento ao longo do intervalo de transformação, da composição e da temperabilidade, e do tamanho dos grãos de austenite prévia. Na Grade 91, as mesmas variáveis determinam se uma região local forma martensite nova dura, sofre revenido adicional ou desenvolve uma estrutura intercrítica mista. Um perfil de dureza é útil, mas não constitui um mapa completo dos danos por fluência ou da suscetibilidade ao Tipo IV. ### Formação de ferrite e resistência a temperatura elevada O estudo ASM-EPRI analisou também ciclos térmicos simulados de soldadura da Grade 91 e indicou que **a formação de ferrite na ZTA intercrítica pode reduzir a resistência à tração a temperatura elevada**. Esta observação confere ao problema do Tipo IV uma base metalúrgica mais específica do que a afirmação genérica de que a soldadura “enfraquece a ZTA”. A ferrite é mais macia e apresenta menor resistência à fluência do que a matriz martensítica revenida que confere à Grade 91 a sua resistência a temperatura elevada. A sua formação pode acompanhar uma redistribuição local de carbono e de elementos de liga, alterações na estabilidade dos precipitados e a perda da estrutura de martensite em ripas finamente controlada. Sob uma carga sustentada, a deformação pode concentrar-se nesta região alterada. O metal de soldadura circundante, o metal de base não afetado e as zonas mais duras da ZTA impõem então restrição, aumentando a tensão local e a solicitação de deformação sobre o material de grão fino ou intercrítico. O resultado não consiste simplesmente numa incompatibilidade de dureza. O comportamento à tração a temperatura elevada depende da resistência da microestrutura ao escoamento plástico e à fluência, da evolução dos precipitados, da estrutura dos grãos e subgrãos e da distribuição da deformação ao longo da junta soldada. Uma região com dureza medida moderada pode ainda apresentar baixa resistência a longo prazo se a sua resistência à fluência tiver sido reduzida por transformação parcial ou formação de ferrite. Fissuração do Tipo IV **Fissuração do Tipo IV** Falha por fluência à temperatura de serviço associada a regiões enfraquecidas, de grão fino e intercríticas, da ZTA do metal de base, especialmente no Grade 91. Esta conclusão não deve ser convertida numa estimativa universal de vida útil. O comportamento de um componente de Grade 91 soldado depende da tensão, da temperatura, da geometria, do procedimento de soldadura, do grau de restrição, do tratamento térmico pós-soldadura, do historial de serviço e da distribuição efetiva das microestruturas da ZTA. As simulações de ciclos térmicos estabelecem um mecanismo e identificam uma região vulnerável; não especificam, por si só, quando irá falhar um determinado recipiente, tubo ou tubagem. O pré-aquecimento, o controlo da temperatura entre passes e o aporte térmico de soldadura continuam a ser relevantes, porque afetam os ciclos térmicos e o comportamento de transformação. A **ISO 13916:2025** especifica a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão, mas exclui expressamente a medição da temperatura do tratamento térmico pós-soldadura. Esta distinção é importante nos trabalhos com Grade 91: o controlo da temperatura de soldadura e o TTPS são operações relacionadas, mas não constituem um único requisito de medição. ### Por que motivo a falha do Tipo IV é um problema da ZTA do metal de base ![Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço](/images/uploads/fcab1c5a-16d2-4ad0-85d5-4ef82134a82e/wiki-inline-a-grade-91-steel-haz-microstructure-contrasting-coarse-grained-fine-grained-and-1920x1434.jpg)[](/images/uploads/fcab1c5a-16d2-4ad0-85d5-4ef82134a82e/wiki-inline-a-grade-91-steel-haz-microstructure-contrasting-coarse-grained-fine-grained-and-1920x1434.avif "Ampliar imagem — Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço")In Grade 91, Type IV damage is associated especially with fine-grained and intercritical base-metal HAZ regions. A fissuração do Tipo IV está geralmente associada a danos por fluência na ZTA de grão fino e intercrítica do **metal de base**. Por conseguinte, é enganador descrevê-la como um fenómeno genérico de “fissuração da soldadura” ou localizar automaticamente a sua causa no limite de fusão. A soldadura pode fornecer a perturbação térmica e a geometria da junta, mas a microestrutura suscetível é normalmente produzida no material de base adjacente. Durante um serviço prolongado, podem nuclear-se e crescer cavidades ao longo dos limites de grão na ZTA enfraquecida. A acumulação local de deformação, o deslizamento dos limites de grão e as alterações dos precipitados contribuem para o desenvolvimento dos danos. A fissura pode avançar aproximadamente ao longo do limite entre o material alterado da ZTA e as regiões vizinhas mais resistentes, embora o seu percurso exato dependa do estado de tensão, da microestrutura e do historial de fabrico. Consequentemente, a inspeção deve abranger a ZTA do metal de base, e não apenas o metal de soldadura e a linha de fusão. Este mecanismo é distinto da fissuração induzida pelo hidrogénio, da fissuração de solidificação, da fissuração lamelar, da fissuração por liquação e da fissuração por reaquecimento. A ESDEP identifica a fissuração por liquação na ZTA, a fissuração induzida pelo hidrogénio e a fissuração por reaquecimento entre os principais problemas de soldabilidade dos aços estruturais, mas esses mecanismos ocorrem em condições metalúrgicas e de carga diferentes. Os danos do Tipo IV constituem principalmente um problema de fluência à temperatura de serviço numa ZTA vulnerável de Grade 91. Uma avaliação adequada combina, por isso, os registos do procedimento de soldadura, o historial de TTPS, a informação sobre os ciclos térmicos, a análise da dureza e da microestrutura, e os dados relativos à tensão e à temperatura de serviço. A conclusão do ASM-EPRI sobre a ferrite e a redução da resistência à tração a temperatura elevada ajuda a explicar por que motivo as regiões de grão fino e intercrítica merecem uma atenção específica. Não justifica tratar todas as soldaduras de Grade 91 como igualmente suscetíveis, nem sustenta uma duração de serviço admissível fixa sem evidência específica do componente. O reaquecimento acrescenta outra dimensão. Um passe de soldadura subsequente pode revenir, transformar parcialmente ou modificar de outro modo uma ZTA anterior, e o TTPS pode reduzir a dureza, alterando simultaneamente o estado dos precipitados e da subestrutura. Ocorrem efeitos espaciais semelhantes noutras ligas: a análise da TWI, de 2002, sobre soldaduras de aços inoxidáveis supermartensíticos relaciona as microestruturas da ZTA com a corrosão, a fissuração por corrosão sob tensão, a fissuração sob tensão por sulfuretos, o reaquecimento provocado por passes posteriores e o TTPS. O mecanismo de falha específico do material varia, mas o princípio fundamental mantém-se: a ZTA é um conjunto de histórias térmicas locais cujo comportamento em serviço deve ser avaliado por região. ## 10. Corrosão e fissuração assistida pelo ambiente na ZTA A zona termicamente afetada (ZTA) é também uma variável de corrosão. Um levantamento de dureza pode identificar uma faixa muito endurecida, mas não pode mostrar se se formaram precipitados ricos em crómio, se os elementos de liga protetores sofreram segregação, se a ferrite e a martensite locais estão equilibradas ou se a soldadura deixou tensões residuais de tração. Esses pormenores controlam a corrosão e a fissuração assistida pelo ambiente. Por conseguinte, uma ZTA requer uma avaliação em função do ambiente de serviço. Água contendo cloretos, dióxido de carbono, sulfureto de hidrogénio, oxigénio dissolvido, condensado ácido e vapor a alta temperatura impõem exigências diferentes. O mesmo ciclo térmico pode ser tolerável numa exposição atmosférica seca, mas inseguro numa produção com presença de sulfuretos, onde a absorção de hidrogénio e a tensão de tração se podem combinar com uma microestrutura suscetível. ### A microestrutura como variável de corrosão A microestrutura da ZTA altera-se continuamente com a distância em relação à linha de fusão, e não numa única interface bem definida. A TWI descreve as regiões dos aços convencionais como zonas de grão grosseiro, de grão refinado, parcialmente transformadas e revenidas, classificadas pela temperatura máxima atingida e pela distância à soldadura. Um estudo sobre aços de tubagens do National Institute of Standards and Technology (NIST) utiliza os termos estreitamente relacionados zonas de grão grosseiro, de grão fino, intercrítica e sobrerrevenida. Cada região pode apresentar uma resposta diferente à corrosão. O crescimento dos grãos altera a densidade e a natureza dos contornos; o aquecimento intercrítico transforma parcialmente a estrutura original e pode produzir ilhas de martensite dura e enriquecida em carbono após o arrefecimento; o revenido pode dissolver ou engrossar as fases endurecedoras e alterar o comportamento eletroquímico local. Nos aços inoxidáveis, as alterações importantes podem incluir empobrecimento em crómio junto de carbonetos ricos em crómio, precipitação de fases intermetálicas, formação ou dissolução de ferrite delta e alterações na fração e na composição química da martensite e da austenite. A descrição térmica determinante não é simplesmente a “temperatura de soldadura”. O arrefecimento através do intervalo de transformação é importante, e Δt8/5 — o tempo necessário para arrefecer de 800 °C a 500 °C — é um parâmetro de soldadura útil quando essas temperaturas descrevem o intervalo de transformação relevante. O NIST afirma que Δt8/5 depende do aporte térmico, da composição química, da distância à soldadura e da espessura da parede. Consequentemente, dois locais à mesma distância nominal de uma soldadura podem não desenvolver a mesma estrutura se o grau de restrição, a espessura ou o fluxo térmico forem diferentes. Nos aços ferríticos, a TWI identifica a velocidade de arrefecimento através do intervalo de transformação, a composição e a temperabilidade, bem como o tamanho do grão da austenite prévia, como principais fatores de controlo da microestrutura e da dureza da ZTA. A avaliação da corrosão deve acrescentar a química local, a distribuição das fases e o estado dos precipitados a essa lista. Uma região martensítica dura pode ser vulnerável à fissuração assistida pelo hidrogénio, enquanto uma região mais macia e sobrerrevenida pode conter um constituinte galvanicamente diferente ou ter perdido resistência à corrosão devido à formação de precipitados. Nenhuma destas condições pode ser inferida de forma fiável apenas a partir da dureza. A distinção entre corrosão e fissuração é importante. A perda generalizada de metal, a corrosão por picadas, a corrosão intergranular e o ataque galvânico podem iniciar-se em características microestruturais diferentes. O reforço de face, a raiz, uma sobreposição ou uma fresta também podem concentrar o eletrólito, independentemente da dureza global da ZTA. Por conseguinte, o estado da superfície, as películas de óxido, a remoção da escória de soldadura e a limpeza pós-soldadura devem acompanhar o exame metalúrgico. ### Fissuração por corrosão sob tensão e fissuração sob tensão por sulfuretos A fissuração por corrosão sob tensão (SCC) requer um material suscetível, um ambiente adequado e tensão de tração. A soldadura pode fornecer a última condição através das tensões residuais, enquanto os produtos de transformação locais e os precipitados fornecem a primeira. Não é necessário que a carga aplicada seja elevada: a tensão de tração residual junto de uma soldadura pode continuar a ser significativa depois de o componente parecer dimensionalmente estável. A SCC por cloretos é particularmente sensível à temperatura, à atividade dos cloretos, ao potencial eletroquímico e à estabilidade local da película passiva. Uma ZTA de aço inoxidável com regiões empobrecidas em crómio pode repassivar-se com menor eficácia em determinados contornos, permitindo que o ataque localizado se torne um local de iniciação de fissuras. O efeito é espacialmente seletivo; assim, uma secção transversal polida que mostre uma ZTA aparentemente uniforme pode ocultar diferenças acentuadas de suscetibilidade ao longo do gradiente térmico. A fissuração sob tensão por sulfuretos (SSC) é um mecanismo de falha assistida pelo hidrogénio associado a serviço aquoso com sulfureto de hidrogénio. O hidrogénio gerado durante a corrosão entra no aço; a tensão de tração promove então a iniciação e o crescimento de fissuras numa microestrutura suscetível. A dureza elevada é um sinal de alerta reconhecido em muitas avaliações para serviço com presença de sulfuretos, mas a dureza é um indicador de triagem, não um mecanismo completo. A suscetibilidade à fissuração depende também da resistência mecânica, das inclusões, da estrutura do grão da austenite prévia, dos produtos de transformação, das tensões residuais e do ambiente efetivo contendo H₂S. O estudo sobre aço inoxidável supermartensítico publicado pela TWI em 2002 é útil porque trata a metalurgia da ZTA como um problema combinado de corrosão e fissuração. O seu âmbito relaciona as microestruturas da ZTA com a corrosão, a SCC, a SSC, o reaquecimento provocado por passes de soldadura subsequentes e o tratamento térmico pós-soldadura (PWHT). Os graus supermartensíticos são concebidos com base numa matriz martensítica de baixo teor de carbono, com crómio e outras adições de elementos de liga; contudo, a soldadura pode criar variações locais no revenido da martensite, na austenite retida ou revertida, na ferrite e nas populações de precipitados. Essas variações alteram tanto o comportamento da corrosão passiva como a resposta à fissuração assistida pelo hidrogénio. Consequentemente, a qualificação para serviço deve identificar o mecanismo ambiental antes da aceitação de um procedimento de soldadura. A ISO 15156, quando aplicável à produção de petróleo e gás em ambientes contendo H₂S, aborda a seleção de materiais e a resistência à fissuração; uma avaliação da soldadura de produção pode também exigir ensaios no meio efetivo de serviço. Um mapa de dureza, por si só, não pode estabelecer a resistência à SSC, e um ensaio de corrosão realizado no metal de base não afetado não pode representar a ZTA. O Grade 91 ilustra o mesmo princípio a temperatura elevada, embora a sua principal preocupação seja o dano por fluência e não a SSC aquosa. A ASM International e a EPRI relataram, em 2016, que o Grade 91 é suscetível à fissuração do Tipo IV na ZTA do metal de base, particularmente nas regiões de grão fino e intercríticas. Ciclos térmicos simulados mostraram que a formação de ferrite na ZTA intercrítica pode reduzir a resistência à tração a alta temperatura. O exemplo reforça uma regra mais abrangente: uma sub-região estreita e mecanicamente mais fraca pode determinar a falha, mesmo quando o metal de soldadura e o metal de base não afetado cumprem individualmente os seus requisitos. ### O efeito do reaquecimento e do PWHT nos aços inoxidáveis Um passe de soldadura subsequente não se limita a adicionar metal; o seu ciclo térmico volta a aquecer uma ZTA anterior. A zona reaquecida pode ser revenida, parcialmente reaustenitizada, submetida a tratamento de solubilização ou exposta a um intervalo de temperaturas que favoreça a precipitação de carbonetos, nitretos ou fases intermetálicas. O seu estado final depende da temperatura máxima, do tempo de permanência, da velocidade de arrefecimento e do número e espaçamento dos passes posteriores. Métodos complementares para caracterizar uma ZTA com gradientes espaciais. | Método de exame | O que pode determinar | Limitação importante | |---|---|---| | Macrografia com ataque químico | Geometria da soldadura, limite de fusão e regiões térmicas aproximadas | Não é um método de identificação de fases | | Microscopia ótica | Ferrite, perlite, bainite, martensite e alterações da dimensão dos grãos | Pode não resolver precipitados finos | | Mapeamento de dureza | Endurecimento local, amaciamento e gradientes de propriedades | Não determina a tenacidade nem a vida útil em serviço | | Microscopia eletrónica de varrimento ou difração de eletrões retrodifundidos | Morfologia fina, características da fratura e informação cristalográfica | Requer amostragem e interpretação direcionadas | | Ensaios de fluência ou ambientais | Resposta a danos relevante para o serviço | Devem corresponder ao mecanismo e ao ambiente reais | Nos aços inoxidáveis supermartensíticos, o reaquecimento pode revenir a martensite dura e criar uma região localmente mais macia, enquanto uma temperatura máxima de reaquecimento mais elevada pode gerar martensite fresca não revenida durante o arrefecimento. A faixa resultante pode diferir, quanto ao potencial de corrosão, à dureza e à sensibilidade ao hidrogénio, tanto da ZTA do primeiro passe como do material de base. Os passes repetidos também podem alterar a estabilidade da austenite e o equilíbrio de fases; por isso, a microestrutura final não pode ser prevista apenas a partir do primeiro ciclo térmico. #### Sequência de diagnóstico da ZTA 1. **Documentar** Registar o grau, a espessura, a geometria da soldadura, a sequência de passagens, o pré-aquecimento, a temperatura entre passagens, o aporte térmico e o TTPS. 2. **Revelar** Utilizar uma secção transversal representativa e um ataque químico macroscópico para localizar o limite de fusão e as regiões alteradas. 3. **Identificar** Determinar as fases, a dimensão dos grãos, os precipitados e a morfologia das fissuras com microscopia adequada. 4. **Mapear** Efetuar um levantamento de dureza através do metal de base não afetado, da ZTA, do limite de fusão e do metal de soldadura. 5. **Ensaiar** Selecionar ensaios de tenacidade, tração, fluência, fadiga, corrosão ou fissuração com base no mecanismo de falha suspeito. O PWHT acrescenta outro historial térmico deliberado. O revenido pode reduzir as tensões residuais e amaciar a martensite não revenida, diminuindo uma fonte de suscetibilidade à fissuração. Pode também promover a precipitação ou a redistribuição do crómio, alterando a passividade e o comportamento da corrosão localizada. Um tratamento excessivo ou mal controlado pode, por conseguinte, trocar um risco por outro. O ciclo correto é específico para cada grau e deve ser verificado através da qualificação do procedimento, de estudos metalográficos e de ensaios ambientais sempre que as exigências de serviço o imponham. ![Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço](/images/uploads/eab64129-4309-4479-8f11-03ad413a7bf9/wiki-inline-a-metallurgical-laboratory-examining-an-etched-steel-weld-cross-section-with-a-m-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/eab64129-4309-4479-8f11-03ad413a7bf9/wiki-inline-a-metallurgical-laboratory-examining-an-etched-steel-weld-cross-section-with-a-m-1920x1094.avif "Ampliar imagem — Metalurgia da Zona Afetada pelo Calor da Soldadura do Aço")HAZ diagnosis combines cross-sectional structure, hardness mapping and tests matched to the suspected failure. Os requisitos de medição da temperatura não devem ser confundidos com o controlo do PWHT. A ISO 13916:2025 especifica a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão, mas exclui a medição da temperatura do tratamento térmico pós-soldadura. O PWHT requer instrumentação própria, registos de temperatura e critérios de aceitação específicos. Na avaliação da ZTA de aços inoxidáveis, a evidência deve relacionar esses registos com o equilíbrio de fases, os precipitados, as tensões residuais e o ensaio de corrosão ou fissuração relevante — e não limitar-se a um perfil de dureza. ## 11. Exame da ZTA e caracterização das propriedades Um exame defensável da ZTA começa pela secção transversal da soldadura, e não por um valor de dureza. A ZTA é constituída por metal de base alterado pelo calor da soldadura sem fusão, pelo que os seus limites raramente formam uma única linha nítida. A temperatura máxima diminui com a distância ao limite de fusão, enquanto a velocidade de arrefecimento também varia em função da posição, da espessura da chapa, do grau de restrição da junta, do aporte térmico e da temperatura entre passes. A estrutura resultante apresenta um gradiente espacial. O exame deve, por isso, seguir uma sequência: documentar a geometria da soldadura e as condições de soldadura; revelar o limite de fusão e as regiões térmicas; identificar as fases, o tamanho de grão e os produtos de transformação; mapear a dureza ao longo da soldadura; e, em seguida, seleccionar os ensaios mecânicos ou de fissuração que abordem a falha em serviço suspeita. Uma fractura, fuga ou paragem prematura pode envolver a ZTA, mas não deve ser classificada como “fissuração da ZTA” até que o trajecto e o mecanismo da fissura tenham sido estabelecidos. ### Macrografia, metalografia e identificação das zonas Comece por uma secção transversal representativa da soldadura, incluindo metal de base não afectado em ambos os lados. Registe a espessura da chapa ou do componente, a geometria do chanfro, o número e a sequência dos passes, a dimensão da soldadura, a direcção de avanço, o pré-aquecimento, a temperatura entre passes, o aporte térmico e qualquer tratamento térmico pós-soldadura (PWHT). Estes dados fornecem o contexto térmico necessário para interpretar a secção. A ISO 13916:2025 especifica a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão; não abrange a medição da temperatura do PWHT. Após o corte, o embutimento e o desbaste, o ataque macrográfico pode revelar o metal de soldadura, o limite de fusão, o perfil de penetração, a falta de fusão, as marcas de arco e a largura aproximada do material termicamente alterado. O reagente de ataque deve ser adequado à liga e ao objectivo do exame. Uma macrografia é um mapa, não um método de identificação de fases. O contraste resultante do ataque pode exagerar ou ocultar regiões estreitas, e uma única secção pode não detectar a assimetria causada pelo ângulo da tocha, pelo reaquecimento em soldaduras multipasse ou por uma restrição geométrica próxima. Os aços convencionais são habitualmente divididos, conforme descrito pelo TWI, em zonas de grão grosseiro, de grão refinado, parcialmente transformadas ou intercríticas, e revenidas ou sobre-revenidas, de acordo com a temperatura máxima e a distância à soldadura. As descrições de aços para condutas da NIST utilizam as designações zonas de grão grosseiro, de grão fino, intercrítica e sobre-revenida. Estas designações são úteis, mas não correspondem a limites físicos universais. A região de grão grosseiro ultrapassou o intervalo superior de transformação o suficiente para permitir o crescimento do grão de austenite; a região de grão fino sofreu austenitização a uma temperatura inferior; a região intercrítica sofreu uma transformação parcial; e a região sobre-revenida permaneceu abaixo do intervalo de transformação, enquanto a martensite ou a bainite existentes foram amolecidas. O exame metalográfico deve prosseguir depois do limite de fusão para o exterior, a distâncias conhecidas. A microscopia óptica pode identificar ferrite, perlite, bainite, martensite, martensite revenida, inclusões e alterações visíveis do tamanho de grão. A microscopia electrónica de varrimento é frequentemente necessária para caracterizar aspectos das superfícies de fractura, distribuições de carbonetos e precipitados finos. A difracção de electrões retrodispersados pode medir a textura cristalográfica, a reconstrução da austenite anterior em ligas adequadas e a desorientação local associada à deformação ou à transformação. Pode ser necessária microscopia electrónica de transmissão quando o engrossamento dos precipitados controla a resistência, como no Grade 91. A história térmica é mais importante do que o nome da zona, por si só. A microestrutura e a dureza da ZTA dos aços ferríticos dependem principalmente da velocidade de arrefecimento ao atravessar o intervalo de transformação, da composição e da temperabilidade, e do tamanho de grão da austenite anterior, conforme indicado pelo TWI. Δt8/5, o tempo necessário para arrefecer de 800 °C a 500 °C, é um descritor prático quando essas temperaturas são adequadas. Um relatório da NIST sobre condutas relaciona Δt8/5 com o aporte térmico, a composição química, a distância à soldadura e a espessura da parede. Não se trata de uma constante transferível do material. Dois pontos atribuídos à mesma zona nominal podem apresentar produtos de transformação diferentes se os seus percursos de arrefecimento forem distintos. O exame deve também distinguir os mecanismos. A fissuração induzida por hidrogénio desenvolve-se habitualmente em microestruturas duras da ZTA susceptíveis, sob restrição à tracção e na presença de hidrogénio difusível. A fissuração de solidificação ocorre no metal de soldadura à medida que este solidifica. O rasgamento lamelar acompanha a estrutura da chapa na direcção da espessura e as inclusões susceptíveis, enquanto a fissuração por liquação envolve a fusão local junto de limites de grão ou inclusões. A fissuração por reaquecimento desenvolve-se durante o alívio de tensões ou a exposição em serviço, em ligas susceptíveis. A ESDEP identifica a fissuração por liquação na ZTA, a fissuração induzida por hidrogénio e a fissuração por reaquecimento entre os principais problemas de soldabilidade dos aços estruturais, mas essa lista não transforma todas as descontinuidades de soldadura em fissuras da ZTA. ### Mapeamento da dureza e ensaios mecânicos O mapeamento da dureza estabelece uma relação entre a estrutura visível e uma resposta local, desde que o método e o espaçamento sejam registados. Faça indentações desde o metal de base não afectado, atravessando a ZTA, o limite de fusão e o metal de soldadura, com perfis adicionais quando a soldadura for assimétrica ou multipasse. Utilize uma carga e um espaçamento suficientemente reduzidos para resolver regiões estreitas de grão fino ou intercríticas, evitando simultaneamente a interacção entre indentações adjacentes e os efeitos de bordo. As medições Vickers HV0.5 ou HV1 são frequentemente adequadas para mapas laboratoriais; a escala seleccionada deve ser indicada, uma vez que os valores obtidos com cargas diferentes não são automaticamente comparáveis. Um perfil de dureza pode localizar uma banda mole sobre-revenida, uma região martensítica dura, uma região intercrítica amolecida ou um pico local invulgar. Pode também revelar diferenças entre a ZTA do primeiro passe e as regiões reaquecidas pelos passes subsequentes. No entanto, a dureza é um indicador, não uma avaliação completa das propriedades. Uma ZTA dura pode apresentar fraca resistência à fissuração por hidrogénio, mas a dureza, por si só, não permite estabelecer a tenacidade à fractura, a tenacidade ao impacto Charpy, a propagação de fissuras por fadiga, a resistência à fissuração por corrosão sob tensão ou a vida útil em serviço. Inversamente, uma região amolecida pode perder resistência à fluência sem se tornar uma fonte provável de fissuração por hidrogénio. Os ensaios mecânicos devem ser definidos em função da preocupação relacionada com a falha. Os ensaios Charpy de entalhe em V avaliam a tenacidade ao entalhe a temperaturas especificadas, mas a energia absorvida não é equivalente à tenacidade à fractura em deformação plana. Provetes de tenacidade à fractura CT ou SEN(B) podem abordar a iniciação e o crescimento de fissuras sob um grau de confinamento definido. Os provetes de tracção revelam o limite de elasticidade, a ductilidade e as diferenças de resistência, embora um provete convencional possa representar a média de várias regiões da ZTA. Os ensaios de dobragem revelam falta de fusão grosseira, fissuração e problemas de ductilidade. São necessários ensaios de fadiga, de fluência e de fissuração sob carga sustentada quando o desempenho é controlado por carregamento cíclico, temperatura elevada prolongada ou fissuração ambiental. No caso do Grade 91, um aço martensítico revenido resistente à fluência, a fissuração do Tipo IV está associada à ZTA do metal de base, particularmente às regiões de grão fino e intercrítica. Um trabalho de 2016 da ASM International e da EPRI identifica esta susceptibilidade. A fraqueza local pode não ser detectada por um ensaio de tracção global ou por medições de dureza que não resolvam a estreita região amolecida. O exame deve incluir a estrutura do grão de austenite anterior, o estado das ripas de martensite, as populações de carbonetos e de precipitados MX, o estado do PWHT e a localização dos vazios ou da fissuração por fluência. A avaliação da corrosão também exige mais do que a dureza. A análise do TWI, de 2002, sobre soldaduras de aço inoxidável supermartensítico examina as microestruturas da ZTA em relação à corrosão, à fissuração por corrosão sob tensão e à fissuração sob tensão por sulfuretos, incluindo o reaquecimento provocado por passes subsequentes e pelo PWHT. Nestas ligas, o equilíbrio local de fases, a estabilidade da película passiva rica em crómio, a tensão residual, a exposição ao hidrogénio e a história de revenido podem controlar o desempenho. ### Interpretação de experiências com ciclos térmicos simulados da ZTA Os provetes de ZTA simulada são produzidos através da aplicação de um ciclo térmico controlado a peças de aço separadas, frequentemente com um simulador termomecânico do tipo Gleeble. Permitem estudar uma variável de cada vez — temperatura máxima, velocidade de aquecimento, Δt8/5, reaquecimento por passes repetidos ou deformação aplicada — sem a sobreposição espacial existente numa soldadura real. As microestruturas resultantes podem ser examinadas por microscopia e através de ensaios de dureza, tracção, impacto, fluência ou fissuração. O seu valor depende da correspondência com a soldadura real. Uma única temperatura máxima e um único valor de Δt8/5 não reproduzem o gradiente térmico completo, a restrição multiaxial, a distribuição de hidrogénio, a diluição pelo metal de soldadura ou a sequência de ciclos de reaquecimento. As dimensões do provete também alteram o fluxo de calor. O material simulado pode, por conseguinte, representar um ponto da ZTA, e não a ZTA no seu conjunto. O Grade 91 ilustra claramente esta limitação. Os ciclos simulados demonstraram que a formação de ferrite na ZTA intercrítica pode reduzir a resistência à tracção a alta temperatura, ajudando a explicar por que razão os danos do Tipo IV se concentram nessa região. O resultado apoia um mecanismo; não prevê, por si só, a vida útil de um componente soldado sob pressão. As soldaduras reais acrescentam tensão residual, geometria local, segregação química, exposição térmica anterior e variações do PWHT. A interpretação mais sólida compara os dados simulados com os da soldadura real: reproduz o ciclo térmico medido ou calculado, confirma a microestrutura e a dureza e, em seguida, ensaia a propriedade relevante para a falha suspeita. Uma correspondência de dureza constitui uma confirmação útil. Não prova que a tenacidade, a resistência à fissuração, o comportamento à corrosão ou o desempenho em serviço a longo prazo também correspondam. ## 12. Leitura das Normas de Soldadura e das Qualificações de Procedimentos As normas de soldadura não respondem todas à mesma questão. Um documento de orientação técnica pode recomendar o pré-aquecimento, a temperatura entre passes, o aporte térmico ou medidas de controlo do hidrogénio. Uma norma de medição da temperatura pode definir como essas temperaturas devem ser obtidas e registadas. Uma norma de qualificação de procedimentos determina se um procedimento de soldadura proposto demonstrou propriedades aceitáveis dentro dos limites estabelecidos. Confundir estas funções conduz a um erro comum: tratar um controlo térmico recomendado ou uma temperatura medida como prova de uma determinada microestrutura da ZAC. A ZAC é uma região espacialmente graduada, não uma faixa uniforme. A TWI descreve as sub-regiões da ZAC dos aços convencionais como zonas de grão grosseiro, de grão refinado, parcialmente transformada e revenida, classificadas em função da temperatura máxima atingida e da distância à fronteira de fusão. O estudo do NIST sobre aços de condutas utiliza os termos relacionados zonas de grão grosseiro, de grão fino, intercrítica e sobrerrevenida. Cada localização pode sofrer uma temperatura máxima, uma dimensão máxima do grão de austenite, um percurso de transformação e uma velocidade de arrefecimento diferentes. ### O que fornece a EN 1011-2 A EN 1011-2, *Soldadura — Recomendações para a soldadura de materiais metálicos — Parte 2: Soldadura por arco de aços ferríticos*, é uma orientação para o controlo dos riscos de soldabilidade dos aços ferríticos. O seu âmbito deve ser interpretado literalmente: abrange a soldadura por arco de aços ferríticos e exclui os aços inoxidáveis ferríticos. Não é um código universal aplicável a todos os aços, processos de soldadura ou ZAC de aços inoxidáveis. O documento relaciona a composição do aço, a espessura, o grau de restrição, a condição do hidrogénio, o aporte térmico e o pré-aquecimento com o risco de condições indesejáveis na soldadura e na ZAC. Os seus métodos apoiam decisões relativas ao pré-aquecimento e à temperatura entre passes, bem como ao controlo do comportamento de arrefecimento relevante para a fissuração induzida pelo hidrogénio. As abordagens baseadas no carbono equivalente podem indicar a temperabilidade e a suscetibilidade, mas não substituem um procedimento qualificado nem o exame direto da junta soldada. Dois aços com valores semelhantes de carbono equivalente podem ainda assim formar estruturas de ZAC diferentes, porque o equilíbrio dos seus elementos de liga, o processamento anterior, a dimensão do grão e a cinética de transformação diferem. O valor prático da EN 1011-2 reside em traduzir a metalurgia em controlos de soldadura. Uma temperatura de pré-aquecimento mais elevada abranda geralmente o arrefecimento; a alteração do aporte térmico modifica o ciclo térmico; o controlo do hidrogénio reduz a quantidade de hidrogénio difusível disponível para participar na fissuração. Nenhuma destas afirmações prevê todos os constituintes locais. O mesmo aporte térmico nominal pode produzir valores de Δt8/5 diferentes quando variam a espessura da chapa, a geometria da junta, a eficiência do arco, a posição de soldadura ou a distância à soldadura. Δt8/5 é o tempo de arrefecimento entre 800 °C e 500 °C, quando esse intervalo é aplicável ao aço e à transformação em análise. O relatório do NIST sobre condutas relaciona-o com o aporte térmico, a composição química, a distância à soldadura e a espessura da parede. Essa relação constitui uma ligação útil entre uma variável da EPS e a metalurgia da ZAC, mas não é uma conversão universal. Um tempo de arrefecimento medido ou calculado deve ser interpretado tendo em conta o grau do aço e o ciclo térmico. A orientação também não pode ser interpretada como um ensaio direto de aceitação da tenacidade, da dureza ou da vida útil. Como explica a TWI, a microestrutura e a dureza da ZAC dos aços ferríticos dependem principalmente da velocidade de arrefecimento ao atravessar o intervalo de transformação, da composição e da temperabilidade do aço e da dimensão do grão de austenite anterior. Um arrefecimento mais rápido pode aumentar a quantidade de produtos martensíticos ou bainíticos duros num aço temperável; um arrefecimento mais lento pode favorecer produtos de transformação mais macios, mas também pode aumentar a dimensão dos grãos ou alterar a resistência. O equilíbrio aceitável depende da especificação de projeto e das condições de serviço. ### O que mede a ISO 13916:2025 Diferentes registos de qualificação e ensaios fornecem diferentes tipos de evidência sobre a ZTA. | Tipo de evidência | Questão respondida | O que não prova isoladamente | |---|---|---| | Registo do procedimento de soldadura | Que controlos térmicos e variáveis essenciais foram utilizados? | A mistura exata de fases em cada localização da ZTA | | Registo de temperatura | Foram respeitados os limites de pré-aquecimento e de temperatura entre passagens? | Que os requisitos do TTPS foram cumpridos | | Levantamento de dureza | Onde se encontram as bandas duras e macias? | Tenacidade, vida à fluência ou resistência à corrosão | | Exame macrográfico e micrográfico | Que zonas, fases e defeitos estão presentes? | Desempenho a longo prazo em serviço | | Ensaio mecânico ou ambiental | A junta cumpre um requisito de propriedade relevante? | Que todos os outros mecanismos de serviço estão controlados | A ISO 13916:2025 tem uma função mais restrita e precisa. Especifica requisitos para a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão. Não abrange a medição da temperatura do tratamento térmico pós-soldadura. Essa exclusão é importante: uma disposição de termopares ou uma leitura por infravermelhos aceite para o controlo do pré-aquecimento não pode automaticamente demonstrar que um ciclo de TTPS cumpriu a temperatura exigida, o tempo de manutenção ou a uniformidade ao longo da espessura. A norma ajuda a tornar comparáveis os registos de temperatura, especificando que temperatura é medida e como a medição é aplicada durante a soldadura. Numa qualificação de procedimento, isto apoia a demonstração de que o soldador ou operador de soldadura seguiu os controlos térmicos especificados. Não mede a dureza da ZAC, não identifica a zona de grão grosseiro, não determina diretamente Δt8/5 em todas as juntas e não revela se ocorrerá fissuração do Tipo IV durante o serviço. A localização da medição faz, portanto, parte do juízo de engenharia. Uma temperatura superficial medida afastada da fronteira de fusão pode não representar o historial térmico de uma região estreita da ZAC. Do mesmo modo, uma leitura entre passes regista uma condição anterior ao passe seguinte, não o historial completo da temperatura máxima produzido por esse passe. O reaquecimento por passes subsequentes pode revenir, refinar ou transformar parcialmente o material da ZAC anteriormente formado. Nas soldaduras de aços inoxidáveis supermartensíticos, o estudo da TWI de 2002 examinou as microestruturas da ZAC em relação à corrosão, à fissuração por corrosão sob tensão, à fissuração sob tensão por sulfuretos, ao reaquecimento por passes subsequentes e ao TTPS. O registo térmico e o resultado metalográfico estão relacionados, mas não são permutáveis. ### Ligação entre as variáveis do procedimento e a aceitação da ZAC Uma qualificação de procedimento relaciona variáveis controláveis com propriedades demonstradas da junta. A EPS identifica o grau do material, o intervalo de espessuras, a configuração da junta, o processo, os consumíveis, o pré-aquecimento, a temperatura entre passes, o aporte térmico ou os limites da velocidade de avanço, as condições de proteção e qualquer TTPS. O registo de qualificação documenta então os valores efetivamente utilizados e os ensaios realizados. No âmbito do sistema de qualificação aplicável, como a ISO 15614-1 para ensaios de procedimentos de soldadura, alterações fora dos intervalos permitidos podem exigir uma nova qualificação, em vez de uma suposição informal de que a ZAC permanecerá equivalente. A aceitação deve estar associada ao mecanismo de falha que se pretende controlar. O ensaio de dureza pode identificar uma ZAC excessivamente dura e apoiar o controlo da fissuração por hidrogénio, mas a dureza, por si só, não demonstra uma tenacidade à fratura adequada. Os ensaios de tração e de dobragem avaliam aspetos diferentes do desempenho da junta. O ensaio de impacto Charpy recolhe amostras numa localização e a uma temperatura definidas; não representa todas as sub-regiões da ZAC. O exame macroscópico pode revelar a fusão, a geometria e defeitos visíveis, enquanto os ensaios não destrutivos detetam descontinuidades que podem não ser visíveis metalograficamente. A distinção entre mecanismos de fissuração é essencial. A ESDEP identifica a fissuração por liquação da ZAC, a fissuração induzida pelo hidrogénio e a fissuração de reaquecimento entre os principais problemas de soldabilidade dos aços estruturais, enquanto a fissuração de solidificação ocorre no metal de soldadura e o rasgamento lamelar está associado à deformação na direção da espessura e a metais de base sensíveis devido às inclusões. Designar todas as indicações como “fissuração da ZAC” obscurece o controlo relevante. A fissuração induzida pelo hidrogénio exige atenção ao hidrogénio, à temperabilidade, à restrição e ao arrefecimento. A fissuração de reaquecimento diz respeito a microestruturas suscetíveis durante o alívio de tensões ou a exposição em serviço. A fissuração por liquação envolve fusão local na ZAC. O Grau 91 demonstra por que motivo a qualificação não pode limitar-se a um valor nominal de pré-aquecimento. Em 2016, a ASM International e a EPRI relataram que o Grau 91 é suscetível à fissuração do Tipo IV na ZAC do metal de base, particularmente nas regiões de grão fino e intercrítica. Os ciclos térmicos simulados também demonstraram que a formação de ferrite na ZAC intercrítica pode reduzir a resistência à tração a alta temperatura. Um procedimento pode cumprir os requisitos de temperatura e de inspeção visual e, ainda assim, exigir uma avaliação específica da dureza, da tenacidade, da metalografia ou do serviço em fluência quando a especificação aplicável identifica esse risco. A interpretação correta é, portanto, estratificada: a EN 1011-2 fornece recomendações de soldadura para aços ferríticos, a ISO 13916:2025 controla a medição especificada da temperatura durante a soldadura por fusão e a norma de qualificação define a aceitação demonstrada dentro de um intervalo de variáveis essenciais. Nenhuma delas deve ser citada fora do seu âmbito. Uma qualificação sólida utiliza os controlos térmicos medidos como evidência e, em seguida, ensaia as propriedades relevantes para a ZAC real, o processo de fabrico e as condições de serviço. ## 13. Um Enquadramento Metalúrgico Prático para o Diagnóstico da ZTA ### Começar pelo material, pelo processo de soldadura e pelo historial térmico Um diagnóstico rigoroso da ZTA começa antes da microscopia. Em primeiro lugar, identifique a especificação do produto, o grau, o número de corrida, a espessura, a condição de fornecimento e qualquer soldadura ou tratamento térmico anterior. “Aço-carbono” não é informação suficiente: ASTM A516 Grade 70, API 5L X65, EN 10025-2 S355J2, ASTM A387 Grade 91 e um aço-liga temperado e revenido podem desenvolver estruturas de ZTA muito diferentes sob o mesmo arco elétrico. Registe a orientação da chapa ou do tubo, as regiões sensíveis à segregação, o historial de conformação e se o material original foi normalizado, temperado e revenido, processado termomecanicamente ou revenido após o fabrico. O registo da soldadura deve então ser reconstruído. Identifique o processo — SMAW, GMAW, FCAW, GTAW, SAW ou outro — juntamente com a classificação do consumível, a polaridade, a corrente, a tensão, a velocidade de avanço, o tamanho do cordão, a eficiência do arco, a geometria da junta, a sequência de passes e a temperatura entre passes. O pré-aquecimento, o tratamento térmico entre passes, o grau de restrição e a exposição ambiental devem constar do mesmo registo. A EN 1011-2 fornece orientações para a soldadura por arco de aços ferríticos; o seu âmbito exclui os aços inoxidáveis ferríticos, pelo que as suas recomendações não devem ser transferidas para esses materiais sem verificar a aplicabilidade. A ISO 13916:2025 especifica a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão, mas não especifica a medição da temperatura do tratamento térmico pós-soldadura. A questão central não é simplesmente saber até que temperatura a soldadura chegou, mas que ciclo térmico sofreu cada localização. A ZTA é constituída por metal sólido alterado pelo calor da soldadura sem fusão. Próximo da fronteira de fusão, a temperatura máxima pode produzir uma estrutura de grão grosseiro de austenite prévia; mais afastadas, temperaturas máximas inferiores podem refinar os grãos, transformar parcialmente a estrutura original ou revenir uma condição já endurecida ou temperada e revenida. A TWI descreve as sub-regiões da ZTA dos aços convencionais como zonas de grão grosseiro, de grão refinado, parcialmente transformadas ou intercríticas, e zonas revenidas, de acordo com a temperatura máxima e a distância à soldadura. A NIST utiliza os termos estreitamente relacionados de zonas de grão grosseiro, de grão fino, intercríticas e sobrerrevenidas para as regiões de ZTA dos aços de tubagens. Estime o historial de arrefecimento, em vez de o inferir apenas a partir da distância. Quando aplicável, Δt8/5 — o tempo necessário para arrefecer de 800 °C a 500 °C — fornece uma comparação prática entre soldaduras e localizações. O relatório da NIST sobre tubagens relaciona Δt8/5 com o aporte térmico, a composição do aço, a distância à soldadura e a espessura da parede. Um intervalo de arrefecimento curto pode promover martensite ou bainite num aço temperável; um intervalo mais longo pode permitir reações de formação de ferrite, perlite ou revenido. Assim, o mesmo aporte térmico nominal pode produzir estruturas diferentes numa chapa fina, num tubo de parede espessa e em juntas restringidas. ### Separar os indícios de fissuração, amaciamento, endurecimento e corrosão Mapeie a região afetada antes de atribuir um mecanismo de falha. Utilize uma secção transversal com ataque macrográfico para localizar a fronteira de fusão e estimar a largura da ZTA; em seguida, examine secções polidas e atacadas que atravessem a fissura, o metal de base adjacente não afetado, o metal de soldadura e, quando pertinente, vários passes. Os perfis de dureza devem atravessar a fronteira de fusão a várias distâncias e em várias orientações. Um máximo de dureza pode indicar uma região martensítica ou bainítica, mas não comprova a fissuração induzida por hidrogénio. Inversamente, uma banda macia pode indicar transformação intercrítica, revenido ou sobrerrevenido sem constituir a origem da falha. A TWI afirma que a microestrutura e a dureza da ZTA dependem principalmente da velocidade de arrefecimento através do intervalo de transformação, da composição e da temperabilidade, bem como do tamanho do grão de austenite prévia. Estas variáveis devem ser interpretadas em conjunto. Uma região de grão grosseiro pode apresentar baixa tenacidade mesmo quando a sua dureza é moderada. Uma região de grão fino ou intercrítica pode ser mais macia e, ainda assim, ser vulnerável sob carga de fluência. No Grade 91, o estudo da ASM International e da EPRI publicado em 2016 identifica fissuração do Tipo IV na ZTA do metal de base, particularmente nas regiões de grão fino e intercríticas. Os ciclos térmicos simulados mostraram que a formação de ferrite na ZTA intercrítica pode reduzir a resistência à tração a alta temperatura. Um perfil de dureza, por si só, não detetaria esse mecanismo. Classifique as fissuras pela localização, morfologia, momento de formação e carregamento. A fissuração de solidificação ocorre no metal de soldadura enquanto solidifica o último líquido; não é automaticamente uma fissura da ZTA. A fissuração por liquação forma-se quando constituintes locais na fronteira de fusão ou próximo dela se tornam parcialmente líquidos durante a soldadura ou o reaquecimento. A fissuração induzida por hidrogénio requer normalmente hidrogénio difusível, uma microestrutura dura suscetível, tensão de tração ou restrição e, frequentemente, a formação retardada da fissura. O rasgamento lamelar está associado à deformação segundo a espessura e à baixa ductilidade resultante de inclusões alongadas na chapa-mãe, e não a uma “ZTA dura” genérica. A fissuração de reaquecimento desenvolve-se durante o aquecimento pós-soldadura ou a exposição em serviço em aços-liga suscetíveis. A ESDEP identifica a fissuração por liquação na ZTA, a fissuração induzida por hidrogénio e a fissuração de reaquecimento entre os principais problemas de soldabilidade dos aços estruturais. Os indícios de corrosão exigem um exame separado. Identifique o eletrólito, a temperatura, o potencial, os contaminantes, o estado da proteção catódica e a tensão residual ou aplicada. Uma banda estreita da ZTA pode apresentar um equilíbrio de fases, uma distribuição de carbonetos, uma dureza ou uma resposta da película passiva diferentes das do metal de soldadura e do metal de base. Em soldaduras de aços inoxidáveis supermartensíticos, o estudo da TWI de 2002 examinou as microestruturas da ZTA em relação à corrosão, à fissuração por corrosão sob tensão, à fissuração sob tensão por sulfuretos, ao reaquecimento provocado por passes subsequentes e ao PWHT. Os ciclos térmicos dos passes subsequentes podem revenir, reaustenitizar ou alterar de outro modo uma ZTA anterior; o PWHT pode reduzir a dureza, modificando simultaneamente a precipitação de carbonetos e a resposta local à corrosão. ### Da região observada ao mecanismo defensável Passe da observação ao mecanismo em etapas explícitas. Primeiro, assinale a fissura, a cavidade de corrosão, a banda amaciada ou a origem da fratura numa secção transversal medida. Segundo, estabeleça a correlação entre essa posição, a sub-região correspondente à temperatura máxima e a dureza. Terceiro, identifique as fases por microscopia ótica, SEM e, quando necessário, EBSD, difração de raios X ou microscopia eletrónica de transmissão. Podem ser necessárias réplicas de extração de carbono ou métodos analíticos para examinar os carbonetos no Grade 91 e noutros aços resistentes à fluência. A fractografia deve determinar se a fratura é por clivagem, quase-clivagem, coalescência dúctil de microvazios, intergranular ou ambientalmente assistida. Em seguida, avalie as condições contribuintes relevantes. Para uma hipótese de hidrogénio, meça ou documente a secagem dos consumíveis, o hidrogénio difusível, o pré-aquecimento, o tempo até à fissuração retardada, a restrição e a dureza; os ensaios de carregamento com hidrogénio ou de fissuração retardada controlada podem fornecer uma comparação. Para a fissuração por liquação ou por solidificação, examine os contornos de grão parcialmente fundidos e os constituintes segregados. Para o rasgamento lamelar, inspecione a morfologia das inclusões e a ductilidade segundo a espessura. Para a fissuração de reaquecimento ou do Tipo IV, reproduza a exposição térmica e a tensão de serviço e, em seguida, compare o comportamento à fluência ou à rotura por fluência com o do material não afetado. Por fim, utilize um ensaio que possa refutar a explicação proposta. Repita o mapeamento de dureza, realize uma análise microquímica, exponha provetes correspondentes ao ambiente de serviço ou reproduza o ciclo térmico da soldadura com Δt8/5 e reaquecimento controlados. Uma fissura visível comprova uma descontinuidade, não a sua causa. Um pico de dureza comprova uma resposta local, não o modo de falha. O diagnóstico defensável é aquele que estabelece a ligação entre a condição do material, o historial térmico, a microestrutura espacial, o carregamento e o ambiente, e que depois resiste a um ensaio direcionado. ## 14. Síntese: Por que a metalurgia da ZAC controla o desempenho do aço soldado ### A ZAC como material com gradiente espacial A zona afetada pelo calor (ZAC) não é uma faixa de material única com uma estrutura previsível. É a porção do metal de base alterada pelo calor da soldadura sem sofrer fusão, e a sua condição muda continuamente com a distância ao limite de fusão. A temperatura máxima, o tempo à temperatura, a velocidade de arrefecimento, a microestrutura prévia e o reaquecimento determinam o que cada pequeno volume experimenta. Assim, dois locais separados por apenas alguns milímetros podem conter fases, tamanhos de grão e tensões residuais diferentes. Nos aços convencionais, a TWI divide a ZAC em zonas de crescimento de grão, de refinação de grão, parcialmente transformada e revenida, de acordo com a temperatura máxima e a distância à soldadura. A região de crescimento de grão situa-se junto ao limite de fusão e atinge temperaturas suficientemente elevadas para provocar o crescimento dos grãos de austenite. Os seus grãos grosseiros de austenite prévia podem promover produtos de transformação desfavoráveis e reduzir a tenacidade ao impacto, sobretudo quando o arrefecimento é suficientemente rápido para formar bainite dura ou martensite. Mais afastada, a região de refinação de grão austenitiza-se a uma temperatura máxima inferior e normalmente desenvolve grãos menores de austenite prévia. Essa refinação pode melhorar a tenacidade, mas não elimina os efeitos da composição química nem da velocidade de arrefecimento. A região intercrítica, ou parcialmente transformada, é aquecida entre as temperaturas crítica inferior e superior. Apenas uma parte da sua estrutura original se transforma em austenite. Durante o arrefecimento, a fração transformada pode tornar-se mais dura do que o material envolvente, enquanto a ferrite não transformada ou os constituintes revenidos conservam uma resistência e uma ductilidade diferentes. Ainda mais afastada da soldadura, uma região revenida ou sobre-revenida pode sofrer amaciamento, engrossamento dos precipitados ou perda do endurecimento por precipitação sem austenitização completa. As descrições de aços para condutas do National Institute of Standards and Technology utilizam os termos relacionados zonas de grão grosseiro, grão fino, intercrítica e sobre-revenida. Estes termos ajudam a localizar os históricos térmicos, mas não constituem classificações de desempenho. A variável determinante é o ciclo térmico completo, sobretudo o arrefecimento através do intervalo de transformação. A TWI afirma que a microestrutura e a dureza da ZAC dependem principalmente da velocidade de arrefecimento nesse intervalo, da composição e da temperabilidade do aço e do tamanho dos grãos de austenite prévia. O parâmetro prático Δt8/5 — o tempo necessário para arrefecer de 800 °C a 500 °C — descreve frequentemente esta parte do ciclo nos aços ferríticos. O NIST alerta que Δt8/5 depende do aporte térmico, da composição química, da distância à soldadura e da espessura da parede. É um descritor útil, mas não um substituto universal para a medição do ciclo térmico. ### Compromissos entre resistência, tenacidade, ductilidade e resistência à corrosão Uma junta soldada pode cumprir um requisito de resistência à tração e, ainda assim, conter uma ZAC que controle a rotura. Um arrefecimento rápido pode produzir uma dureza elevada através de estruturas martensíticas ou bainíticas duras, aumentando a resistência local, mas também a suscetibilidade à fissuração induzida pelo hidrogénio quando estão presentes hidrogénio difusível e restrição. Um arrefecimento mais lento pode reduzir a dureza e o risco de fissuração por hidrogénio; contudo, um aporte térmico excessivo ou uma permanência prolongada a alta temperatura pode aumentar o tamanho dos grãos, amaciar a ZAC ou reduzir a tenacidade. O pré-aquecimento altera o ciclo de arrefecimento; por si só, não garante uma microestrutura segura. A resistência e a tenacidade também competem entre si através do tamanho dos grãos e dos produtos de transformação. Em geral, os grãos finos favorecem uma melhor resistência à fratura frágil, enquanto os grãos grosseiros podem elevar a temperatura de transição dúctil-frágil. Uma zona intercrítica ou sobre-revenida macia pode acomodar a deformação através de uma maior ductilidade local, mas pode tornar-se a secção mais fraca sob carga de tração ou deformação cíclica. Nos aços resistentes à fluência, a questão é mais grave, porque pequenas alterações na distribuição dos precipitados e na estrutura dos subgrãos podem controlar a resistência a longo prazo. O Grade 91 demonstra por que razão uma afirmação geral como “a ZAC é mais dura” é inadequada. Os trabalhos da ASM International e da EPRI publicados em 2016 identificam a fissuração do Tipo IV na ZAC do metal de base, particularmente nas regiões de grão fino e intercrítica. Os ciclos térmicos simulados demonstraram que a formação de ferrite na ZAC intercrítica pode reduzir a resistência à tração a alta temperatura. Assim, a localização da rotura está ligada não simplesmente à zona mais quente, mas a uma combinação específica de transformação parcial, estrutura de fluência enfraquecida, tensão e temperatura de serviço. Os mecanismos de fissuração também devem permanecer distintos. A ESDEP identifica a fissuração por liquação na ZAC, a fissuração induzida pelo hidrogénio e a fissuração por reaquecimento entre os principais problemas de soldabilidade dos aços estruturais. A fissuração por solidificação ocorre no metal de soldadura durante a sua solidificação, embora a liquação da ZAC adjacente possa envolver constituintes de baixo ponto de fusão ou limites ricos em precipitados. O rasgamento lamelar resulta principalmente de deformação na direção da espessura em chapas suscetíveis que contêm inclusões alongadas; não é sinónimo de fissuração por hidrogénio. A fissuração por reaquecimento desenvolve-se durante o alívio de tensões ou a exposição em serviço, quando microestruturas suscetíveis e tensões residuais interagem. Designar todas as descontinuidades de soldadura como “fissuração da ZAC” obscurece o método de prevenção necessário. A corrosão acrescenta outra dimensão. As transformações na ZAC podem criar diferenças galvânicas locais, regiões empobrecidas em crómio ou afetadas por precipitados, gradientes de dureza e tensão residual de tração. Nas soldaduras de aços inoxidáveis supermartensíticos, o estudo da TWI de 2002 analisou as microestruturas da ZAC em relação à corrosão, à fissuração por corrosão sob tensão, à fissuração sob tensão por sulfuretos, ao reaquecimento provocado por passes subsequentes e ao tratamento térmico pós-soldadura (PWHT). Um passe de soldadura subsequente pode revenir uma região e, simultaneamente, reaquecer outra até uma condição intercrítica. O PWHT pode reduzir a tensão residual e revenir constituintes duros, mas também pode alterar a precipitação e a resposta à corrosão. O ambiente de serviço — cloretos, fluido de produção ácido, hidrogénio, temperatura e tensão aplicada — determina qual das fragilidades se tornará decisiva. ### Perguntas a que uma avaliação adequada da ZAC deve responder Uma avaliação credível começa pelo procedimento de soldadura real, e não por uma largura genérica da ZAC. A EN 1011-2 abrange a soldadura por arco de aços ferríticos, excluindo os aços inoxidáveis ferríticos, e fornece orientações relevantes para o aporte térmico, o pré-aquecimento e o controlo do hidrogénio. A ISO 13916:2025 especifica a medição das temperaturas de pré-aquecimento, entre passes e de manutenção do pré-aquecimento durante a soldadura por fusão; não abrange a medição da temperatura do PWHT. Esses limites são importantes porque o controlo documentado da temperatura e o PWHT efetivamente realizado constituem evidências distintas. O exame metalográfico deve localizar o limite de fusão e identificar cada sub-região térmica, o tamanho dos grãos e os produtos de transformação. Os perfis de dureza devem atravessar o metal de soldadura e as zonas de grão grosseiro, grão fino, intercrítica e sobre-revenida, em vez de apresentar um único valor para a ZAC. Os ensaios de tenacidade devem representar a localização crítica e a temperatura de serviço, enquanto os ensaios de tração, fluência ou dobragem devem ter em conta as zonas amaciadas e as propriedades anisotrópicas da chapa. As estimativas do ciclo térmico devem indicar as hipóteses relativas ao aporte térmico, à espessura, à composição química, à restrição e a Δt8/5. A decisão final deve relacionar a estrutura com o mecanismo de rotura e o ambiente. Deve perguntar: - Que zona da ZAC está a ser avaliada e onde se situa em relação ao limite de fusão? - Que transformação ocorreu durante o primeiro ciclo térmico e durante o reaquecimento? - O perfil de dureza indica martensite, bainite, revenido, amaciamento ou uma incompatibilidade local? - A tenacidade é adequada à temperatura de serviço e à velocidade de carregamento especificadas? - Qual é o mecanismo de fissuração plausível: induzida pelo hidrogénio, por liquação, por solidificação, rasgamento lamelar, por reaquecimento ou do Tipo IV? - Que exposição à corrosão, ao hidrogénio, a cloretos ou a sulfuretos atuará sobre a ZAC? - Que norma aplicável, qualificação do procedimento e método de medição regem a aceitação? O comportamento da ZAC resulta conjuntamente da composição, da microestrutura prévia, do ciclo térmico, da restrição, do reaquecimento e do ambiente de serviço. Nenhuma designação isolada da ZAC prevê o desempenho do aço soldado. ## Referências 1. \[1\] ASM International, Electric Power Research Institute. [Grade 91 Type IV cracking and simulated HAZ thermal cycles](https://www.asminternational.org/). ASM International and EPRI proceedings, 2016. [](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#wiki-cite-ref-1) https://www.asminternational.org/ 2. \[2\] TWI. [Supermartensitic stainless-steel weld HAZ microstructures and environmental cracking](https://www.twi-global.com/). TWI study, 2002. [](/pt/wiki/tratamento-t%C3%A9rmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-a%C3%A7o#wiki-cite-ref-2) https://www.twi-global.com/ **ZTA em resumo** Localização Entre o limite de fusão e o metal de base não afetado Estado do material Metal de base alterado pelo calor da soldadura sem fusão Principal descritor térmico Δt8/5: tempo de arrefecimento de 800 °C a 500 °C Principais fatores de controlo Temperatura máxima, velocidade de arrefecimento, composição química, temperabilidade e dimensão dos grãos [Voltar a Tratamento térmico](/pt/wiki/tratamento-térmico "Tratamento térmico — Steel Wiki")