Efeito do aporte térmico e da adição de arame frio na zona termicamente afetada de um aço inoxidável lean duplex soldado ao arco submerso
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Resumo
Os aços inoxidáveis duplex apresentam, simultaneamente, elevadas resistências mecânica e à corrosão. Entretanto, quando submetidos à soldagem podem ocorrer o desbalanceamento da quantidade de ferrita e austenita e a precipitação de fases deletérias, comprometendo o seu desempenho. Uma medida comumente adotada para minimizar os efeitos negativos da soldagem em aços inoxidáveis duplex é o controle rigoroso do aporte térmico usado. Porém, este controle frequentemente representa uma limitação na produtividade do processo. Neste escopo, técnicas de soldagem que favoreçam o aumento da taxa de deposição, sem necessidade de calor adicional, como, por exemplo, a adição de arame não energizado ao processo de arco submerso, podem ser benéficas para estes materiais. O presente trabalho avaliou o efeito do aporte térmico e a quantidade de arame frio na soldagem do aço inoxidável lean duplex UNS S32304 com o processo arco submerso com arame frio entre os arames twin (processo SAW IceTM). O estudo envolveu medidas de ciclos térmicos, do perfil dimensional do cordão e análise microestrutural da ZTA. Foi verificado que tanto o aporte térmico quanto a adição de arame frio produzem alterações nos ciclos térmicos da ZTA, alterando o perfil do cordão de solda e a sua microestrutura. Observou-se uma redução na taxa de resfriamento quando se aumenta a adição de arame frio, sendo mais intensas quanto maior o aporte térmico. A formação da austenita apresenta uma leve tendência de aumentar com a participação de arame frio. Por outro lado, observou-se uma tendência de redução da espessura da ZTA.
Abstract
Duplex stainless steels combine, simultaneously, high mechanical strength and corrosion resistance. However, when welded, the ferrite-austenite ratio can increase and deleterious phases can precipitate, compromising the steel performance. A commonly adopted measure to minimize these negative effects is to strictly control the welding heat input used. However, this control often reduces the process productivity. Therefore, welding techniques that increase deposition rate with no additional heat, such as the addition of non-energized wire to the submerged arc process, may be beneficial for these materials. The present work evaluated the effect of heat input and amount of cold wire on a lean duplex stainless steel UNS S32304 welded with submerged arc with cold wire fed between two twin hot wires (SAW IceTM process). The study involved the measurement of thermal cycles and weld bead shape, and microstructural analysis of the heat affected zone (HAZ). It was verified that both heat input and cold wire addition affected HAZ thermal cycles, modifying weld bead shape and the microstructure. It was observed a reduction in the cooling rate above 1100oC, when the addition of cold wire is increased. This effect was more intense when the heat input was higher. The formation of austenite present a slight tendency to increase by the addition of cold wire. On the other hand, it was also observed that a trend of reduction of thickness of HAZ.
Assunto
Engenharia metalúrgica, Aço inoxidavel, Arco de soldagem submersa, Soldagem, Metalurgia de transformação
Palavras-chave
Adição de arame frio, Aporte térmico, Soldagem arco submerso, Aço inoxidável lean duplex