O que é a zona afetada pelo calor da soldagem?

O zona afetada pelo calor de soldagem é a área onde o metal base sólido em ambos os lados da solda sofre mudanças óbvias na estrutura e nas propriedades sob a ação do ciclo térmico de soldagem, que é chamada de zona afetada pelo calor da soldagem.Uma junta soldada é um processo de soldagem que consiste em três partes: a costura de solda, a zona de fusão e a zona afetada pelo calor.

1.Definição

Sob a ação de uma fonte de calor de alta temperatura durante a soldagem por fusão, a área onde a estrutura e as propriedades mudam dentro de uma certa faixa perto de ambos os lados da solda é chamada de 'Zona de Afetação pelo Calor' ou 'Zona Próxima da Solda'. ' (Perto da zona de solda).).A junta soldada é composta principalmente por duas partes, a costura de solda e a zona de sombra quente, e há uma zona de transição entre elas, chamada de zona de fusão.Portanto, para garantir a qualidade das juntas soldadas, é necessário fazer com que a estrutura e as propriedades da solda e da zona afetada pelo calor atendam aos requisitos ao mesmo tempo.Com o uso contínuo de vários aços de alta resistência, aços inoxidáveis, aços resistentes ao calor e alguns materiais especiais na produção, os problemas existentes na zona afetada pelo calor da soldagem tornam-se mais complicados e tornam-se a área fraca das juntas soldadas.Portanto, pesquisadores em muitos países têm prestado grande atenção à zona afetada pelo calor da soldagem.

A extensão da ZTA varia dependendo do aporte térmico do processo de soldagem, da condutividade térmica do material e da taxa de resfriamento.Maior entrada de calor ou taxas de resfriamento mais lentas normalmente resultam em uma HAZ maior.

2. Distribuição de tecidos

De acordo com as características de tratamento térmico do aço, o aço para soldagem é dividido em duas categorias, uma é o aço com pequena tendência de têmpera, como o aço de baixo carbono e alguns aços de baixa liga, que são chamados de aço de têmpera dura;a outra é a tendência ao endurecimento.Classes de aço maiores, como aço de médio carbono, aço de liga temperado e revenido de baixo e médio carbono, etc., são chamadas de aço facilmente temperado.Devido às diferentes tendências de têmpera, a estrutura da zona afetada pelo calor de soldagem dos dois tipos de aços também é diferente.

3.Desempenho

A distribuição da microestrutura da zona afetada pelo calor da soldagem não é uniforme e, portanto, o desempenho também não é uniforme.A zona afetada pelo calor da soldagem é diferente da costura de soldagem, e a costura de soldagem pode atender aos requisitos de desempenho ajustando a composição química e combinando o processo de soldagem apropriado.O desempenho da zona afetada pelo calor não pode ser ajustado na composição, e é um problema de não uniformidade que ocorre sob a ação dos ciclos térmicos de soldagem.Para estruturas soldadas em geral, são considerados principalmente o endurecimento, a fragilização, o endurecimento e o amolecimento da zona afetada pelo calor, bem como propriedades mecânicas abrangentes, resistência à corrosão e propriedades de fadiga, que são determinadas de acordo com os requisitos específicos de uso da estrutura soldada.

Endurecimento

A dureza da zona afetada pelo calor da soldagem depende principalmente da composição química e das condições de resfriamento do aço a ser soldado, e sua essência é refletir o desempenho de diferentes estruturas metalográficas.Como o teste de dureza é mais conveniente, a maior dureza HMAX da zona afetada pelo calor é frequentemente usada para avaliar o desempenho da zona afetada pelo calor, o que pode prever indiretamente a tenacidade, fragilidade e resistência à trinca da zona afetada pelo calor.No projeto, o HMAX da zona termicamente afetada foi utilizado como um importante índice para avaliação da soldabilidade.Deve-se ressaltar que mesmo a mesma estrutura possui durezas diferentes, o que está relacionado ao teor de carbono do aço e à composição da liga.Por exemplo, a dureza da martensita com alto teor de carbono pode chegar a 600HV, enquanto a dureza da martensita com baixo teor de carbono é de apenas 350-390HV.

Fragilização

A fragilização da zona soldada afetada pelo calor é frequentemente a principal causa de fissuras e falhas frágeis das juntas soldadas.A fragilidade e a tenacidade medem a capacidade de um material resistir à fratura sob cargas de impacto e são um reflexo abrangente da resistência e plasticidade do material.Quanto maior a fragilidade do material, menor será a tenacidade do material e menor será a capacidade de resistir a cargas de choque.Como a distribuição da microestrutura na zona afetada pelo calor não é uniforme, e mesmo em algumas peças, a resistência é muito menor que a do metal base, ou seja, ocorre fragilização grave, de modo que a zona afetada pelo calor da soldagem se torna fraca ponto de toda a junta.papel.Portanto, a fragilização da zona afetada pelo calor da soldagem é estudada, e o fenômeno da fragilização envolve principalmente os mecanismos de fragilização, como fragilização de grãos grossos, fragilização de microestrutura e fragilização por envelhecimento por deformação térmica, de modo a melhorar sua tenacidade e melhorar as propriedades mecânicas de toda a articulação.

Endurecido

A zona afetada pelo calor da soldagem, especialmente a zona de fusão e a zona de granulação grossa, são as áreas fracas de toda a junta soldada.Portanto, medidas devem ser tomadas para melhorar a tenacidade da zona afetada pelo calor da soldagem.No entanto, a tenacidade da zona afetada pelo calor da soldagem não pode ser ajustada e melhorada pela adição de elementos vestigiais de liga como a solda.É inerente ao próprio material, por isso só pode ser melhorado dentro de uma certa faixa, melhorando a tenacidade do próprio material e algumas medidas tecnológicas.ser melhorado internamente.Segundo a pesquisa, o endurecimento da zona afetada pelo calor da soldagem pode adotar as duas medidas a seguir.

Suavizar

Metais ou ligas reforçadas por trabalho a frio ou tratamento térmico geralmente apresentam diferentes graus de perda de resistência na zona de soldagem afetada pelo calor.Amolecimento ou perda de resistência na zona afetada pelo calor.O amolecimento de metais ou ligas reforçados por trabalho a frio é causado pela recristalização.O amolecimento ou perda de resistência na zona afetada pelo calor tem relativamente pouco efeito nas propriedades mecânicas das juntas soldadas, mas não é fácil de controlar.

4. Efeitos nas propriedades dos materiais

●Resistência e Dureza: A ZTA pode ter níveis variados de dureza e resistência em comparação com o metal base.Normalmente, as áreas mais próximas da solda sofrem temperaturas mais altas e podem se tornar mais duras e quebradiças, especialmente em aços com alto teor de carbono.

●Resistência: A tenacidade da ZTA pode ser reduzida devido à formação de microestruturas mais duras e frágeis.Isto é particularmente crítico em aplicações onde a resistência ao impacto é importante.

●Resistência à corrosão: Em alguns materiais, como certos aços inoxidáveis, o calor pode causar alterações que afetam a resistência à corrosão, como a precipitação de carbonetos nos limites dos grãos.

5. Importância e Controle

Integridade Estrutural:

Compreender e controlar a ZTA é crucial para garantir a integridade estrutural dos componentes soldados, especialmente em aplicações críticas, como na engenharia aeroespacial, automotiva e estrutural.

Otimizando Parâmetros de Soldagemer:

①Entrada de calor: Reduzir a entrada de calor ajustando a tensão, a corrente e a velocidade de soldagem pode ajudar a reduzir o tamanho da HAZ.A menor entrada de calor resulta em taxas de resfriamento mais rápidas e menos tempo para mudanças microestruturais adversas.

②Temperatura entre passes: O controle da temperatura entre passes (a temperatura entre cada passe de solda) pode influenciar a microestrutura da ZTA, melhorando propriedades como tenacidade.

Pré-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem (PWHT):

①Pré-aquecimento: Aplicar calor ao material antes da soldagem pode reduzir a taxa de resfriamento, minimizando o risco de formação de microestruturas indesejáveis, como martensita em aços.Também ajuda a reduzir tensões residuais.

②PWHT: A aplicação de calor após a soldagem pode ajudar no revenido de microestruturas duras formadas na ZTA, melhorando assim a tenacidade e reduzindo as tensões residuais.