Efeitos de tratamentos térmicos pós-soldagem a LASER na microestrutura, na resistência à corrosão e no comportamento mecânico de um aço inoxidável duplex UNS S32304.
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Data
2020
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Resumo
Os aços inoxidáveis duplex (AID’s) vêm sendo amplamente empregados nas indústrias
químicas, de óleo e gás, papel e celulose, entre outras. Suas aplicações de alta responsabilidade
exigem soldas com bom acabamento superficial, boas propriedades mecânicas e boa resistência
à corrosão. A soldagem dos AID’s é complexa, pois as transformações de fases que ocorrem
durante o processo e no resfriamento irão promover o desbalanceamento de fases e a
precipitação de fases deletérias na zona fundida e na zona termicamente afetada (ZTA). Essas
descontinuidades microestruturais podem causar efeitos negativos nas propriedades mecânicas
e na resistência à corrosão do material. O processo a laser é classicamente reconhecido por ser
um processo que promove um cordão estreito e uma ZTA pequena. No entanto, a soldagem a
laser nos AID’s promove mudanças microestruturais ainda mais expressivas do que nos
processos convencionais. Por esse motivo, a importância de se estudar os tratamentos térmicos
pós-soldagem a laser nos AID’s. Nesse contexto, amostras do aço inoxidável duplex UNS
S32304 foram submetidas a diferentes condições de soldagem a laser e a tratamentos térmicos
subsequentes para analisar seus efeitos na microestrutura, dureza, na resistência à corrosão e no
comportamento em tração e em fadiga do material. Para tanto, chapas do referido aço foram
soldadas a laser nas seguintes condições: i) velocidade de 600mm/min. e potência de 1000W e
ii) velocidade de 2400mm/min. e potência de 2000W. Parte das amostras soldadas foi
preservada como soldadas e a outra parte foi submetida a tratamentos isotérmicos em diferentes
temperaturas (850ºC, 950ºC, 1050ºC e 1150ºC) por 10 minutos e resfriadas em água. As
amostras no estado de entrega, as apenas soldadas e as soldadas com tratamento térmico foram
caracterizadas por meio de análises ao microscópio óptico, tiveram suas frações de fases
primárias quantificadas e foram submetidas a ensaios de microdureza. Após a análise dos
resultados dos experimentos anteriores, as amostras soldadas na primeira condição (menor
velocidade) e as amostras soldadas nesta mesma condição e tratadas termicamente a 1150ºC
(condição que apresentou melhor qualidade da solda e readequação microestrutural) foram
submetidas a ensaios de corrosão. Além disso, ensaios de tração e fadiga foram realizados para
três condições: estado de entrega, soldada na primeira condição e soldada na primeira condição
e tratadas termicamente a 1150ºC por 10 minutos para efeitos de comparação. Em função das
alterações microestruturais promovidas pelo tratamento isotérmico de 10 minutos a 1150°C,
esse se mostrou promissor quando o objetivo for diminuir a heterogeneidade estrutural, por
meio da readequação das frações volumétricas das fases, e aumentar a resistência à corrosão
em juntas soldadas de aços inoxidáveis duplex do tipo UNS S32304. No entanto, em relação
ao comportamento mecânico, algumas ressalvas precisam ser feitas. O comportamento em
tração foi fortemente influenciado pela presença de descontinuidades volumétricas, que
deterioraram consideravelmente a resistência mecânica do material. Em relação à resistência à
fadiga, os componentes soldados a laser e tratados termicamente obtiveram um desempenho
pior quando comparados aos componentes apenas soldados, permitindo concluir que o simples
balanceamento das frações volumétricas de ferrita e austenita não é suficiente para garantir o
bom desempenho mecânico da junta soldada.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Aço inoxidável - duplex, Tratamento térmico - pós-soldagem, Solda e soldagem - soldagem a laser, Aço - corrosão, Aço - fadiga
Citação
MAGALHÃES, Aparecida Silva. Efeitos de tratamentos térmicos pós-soldagem a LASER na microestrutura, na resistência à corrosão e no comportamento mecânico de um aço inoxidável duplex UNS S32304. 99 f. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2020.