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Quando soldados os aços, em geral, são submetidos a um ciclo térmico caracterizado por um intenso, e relativamente rápido, aquecimento, seguido por um resfriamento muito rápido. Dependendo de outros fatores, como, por exemplo, sua composição química, esses aços, durante este ciclo térmico, podem sofrer transformação martensítica.
A transformação martensítica é adifusional, envolve um rearranjo controlado e limitado de átomos no espaço, e implica numa variação de volume, associada à mudança da estrutura CFC da austenita para a estrutura TCC da martensita. Essa mudança volumétrica brusca pode acarretar a ocorrência de tensões residuais e de distorções, que em casos extremos podem causar o surgimento de trincas, as chamadas trincas de têmpera.
O tratamento térmico de alívio de tensões consiste no aquecimento uniforme e controlado de um aço, soldado ou submetido a qualquer processo que gere tensões residuais, a uma temperatura adequada (inferior à temperatura crítica) por um tempo suficiente, seguido por resfriamento, também uniforme e controlado, de modo a relaxar essas tensões sem introduzir alterações microestruturais.
A temperatura e tempo de aquecimento dependem de fatores como a composição química do aço, sua microestrutura inicial, o tamanho e a geometria da peça que está sendo tratada.
As tensões residuais resultantes da soldagem são reduzidas a um nível pouco inferior ao limite e escoamento do aço à temperatura de tratamento térmico de alívio de tensões. O nível de tensões residuais remanescentes no aço depende da taxa de resfriamento. Resfriamento desigual até a temperatura ambiente pode resultar em tensões adicionais, prejudicando o efeito benéfico do tratamento.
As tensões residuais de soldagem começam a ser aliviadas a temperaturas pouco superiores à temperatura ambiente, mas é aconselhável um aquecimento lento até pelo menos 500 ºC para garantir melhores resultados.
A temperatura de aquecimento deve ser a mínima compatível com o tipo e as condições da peça, não alterando significativamente sua estrutura interna e suas propriedades mecânicas.
O percentual de alívio de tensões internas depende do tipo de aço, basicamente da composição química e do limite de escoamento.
O efeito da temperatura de tratamento é muito maior do que o do tempo demanutenção da peça naquela temperatura.
Quanto mais próxima da temperatura crítica ou da temperatura de recristalização, mais efetiva é a temperatura de tratamento em remover as tensões residuais, desde que os ciclos de aquecimento e resfriamento sejam adequados.
O alívio de tensões afeta outras propriedades dos aços soldados, como a microestrutura, a resistência à tração e a resistência ao impacto. Assim, é necessário selecionar uma temperatura que permita atingir propriedades desejáveis no aço e ao mesmo tempo proporcionando o máximo alívio de tensões possível.
Este processo foi inicialmente desenvolvido para juntas soldadas com grandes dimensões, que inviabilizam o tratamento no forno. O metal de cada lado da junta soldada é aquecido entre 175 e 205 ºC, enquanto a junta soldada é mantida em temperatura relativamente baixa.
A propagação do calor em cada lado para o centro rersulta numa zona de expansão térmica itinerante no metal base e numa tensão trativa recíproca na solda. As duas zonas de compressão são expandidas termicamente, resultando em aumento da tensão trativa na solda além do limite de escoamento. Quando em seguida o metal se resfria e contrái, a tensão cai abaixo do limite de escoamento.
Quando o processo é realizado corretamente, obtém-se redução parcial na tensão longitudinal de soldas de topo. Muitos consideram que tensões de solda longitudinais são de fundamental importância, pois atingem valores que podem chegar à ao limite de escoamento em tração.
Outros questionam a validade do alívio de tensões em baixa temperatura, alegando que em placas restringidas ambas as tensões longitudinais e transversais se aproximam do limite de escoamento do material.
Reduções nas tensões residuais transversais atingem até 60 %, assim como consideráveis reduções podem ser obtidas nas tensões longitudinais, indicando que o tratamento de alívio de tensões em baixa temperatura é um modo relativamente barato de reduzir sensivelmente as tensões de contração em materiais dúcteis.
Na maioria dos metais o tratamento de alívio de tensões não modifica as características microestruturais, não substituindo outros tratamentos específicos com essa finalidade, como o revenimento.
