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.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Magalhães, Aparecida Silva
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFOP
Texto Completo: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/13001
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling 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.Aço inoxidável - duplexTratamento térmico - pós-soldagemSolda e soldagem - soldagem a laserAço - corrosãoAço - fadigaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.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.Duplex stainless steels (DSS’s) have been widely used in the chemical, oil and gas, paper and cellulose industries, among others. High-quality demanding applications require welds with good surface finish, desirable mechanical properties, and good corrosion resistance. The welding of the DSS’s is complex because of the phase transformations that occur during the process. The fast cooling rate will promote phase disproportion and precipitation of deleterious phases in the fusion zone and heat affected zone (HAZ). These microstructural discontinuities can cause negative effects on the mechanical properties and corrosion resistance of DDD’s. The laser process is classically recognized as being a process that promotes a narrow weld bead and a small HAZ. However, laser welding in DSS’s promotes even more expressive microstructural changes than in conventional methods. Few studies in the literature have investigated the effects of postweld heat treatments on the microstructure, corrosion resistance and mechanical behavior of laser welded DSS's. In this context, samples of UNS S32304 duplex stainless steel were subjected to different laser welding conditions and subsequent heat treatments to analyze their effects on the microstructure, microhardness, corrosion resistance, tensile strength and fatigue behavior of the material. For this purpose, plates of this steel were laser welded under the following conditions: i) performed at speed of 600mm/min and power of 1000W; ii) performed at speed of 2400mm/min and power of 2000W. Part of the welded samples was preserved as-welded and the other part was subsequently subjected to isothermal heat treatments at different temperatures (850ºC, 950ºC, 1050ºC and 1150ºC) for 10 minutes and cooled with water. As-received, as-welded and postweld heat treated samples were characterized by optical microscopic analysis, had their primary phase fractions quantified and were submitted to microhardness tests. After analyzing the results obtained in the previous experiments, samples welded in the first condition (lower speed) and samples welded in this same condition and heat treated at 1150ºC for 10 minutes (the condition that presented better weld quality and microstructural readjustment) were submitted to corrosion tests. Besides, tensile and fatigue tests were performed for three conditions: as-received, welded in the first condition and welded in the first condition and heat treated at 1150ºC for 10 minutes for comparison purposes. Due to the microstructural changes promoted by the 10-minute isothermal treatment at 1150°C, it is promising when the objective is to reduce structural heterogeneity, by readjusting the volumetric fractions of the phases and increasing corrosion resistance in welded joints of UNS S32304 duplex stainless steels. However, in relation to mechanical behavior, some considerations need to be made. The tensile behavior was strongly influenced by the presence of volumetric discontinuities, which considerably deteriorated the mechanical strength of the material. Regarding fatigue resistance, postweld heat treated specimens performed worse when compared to as-welded specimens, allowing to conclude that the simple balancing of the volumetric fractions of ferrite and austenite is not enough to guarantee the good mechanical performance of the welded joint.Faria, Geraldo Lúcio deLima, Milton Sérgio Fernandes deFaria, Geraldo Lúcio deLima, Milton Sérgio Fernandes deQueiroz, Rhelman Rossano UrzedoGodefroid, Leonardo BarbosaMagalhães, Aparecida Silva2020-11-30T18:28:19Z2020-11-30T18:28:19Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfMAGALHÃES, 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.http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/13001Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 24/10/2020 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOP2020-11-30T18:28:19Zoai:repositorio.ufop.br:123456789/13001Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332020-11-30T18:28:19Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false
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