Avaliação da tenacidade à fratura pela técnica de CTOD em juntas soldadas do aço 22MnB5+NbMo
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Data de Publicação: | 2022 |
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Título da fonte: | Biblioteca de teses e dissertações da Universidade de Passo Fundo (BDTD UPF) |
Texto Completo: | http://tede.upf.br:8080/jspui/handle/tede/2324 |
Resumo: | Hot stamping is a metal forming process, where the material is heated and during the forming procedure it undergoes an accelerated cooling, performing quenching. In an attempt to improve the process, a new steel alloy was developed, adding Nb and Mo in the steel to boron 22MnB5. In this context, the objective of the present study was to evaluate the fracture toughness by CTOD in the different regions of the joints welded by the GMAW process of 22MnB5+NbMo steel of great thickness after hot stamping. Initially, the specimens were hot stamped, austenitized at 950ºC for 5min and cooled at a rate of 27ºC/s, followed by robotic MAG welding, using filler metal ER110S-G. To quantify the mechanical properties, tensile, hardness and fracture toughness tests were performed by CTOD. The CTOD tests were performed on SE(B) specimens, with bending stress at three points, under a frequency of 10Hz, ΔK of 25.20 MPa√𝑚 and fatigue ratio R=0.1. Pre-crack monitoring was carried out using clip-gage until reaching an a/W ratio of 0.55. Fracture analyzes were performed by scanning electron microscopy. In conclusion, it was identified that the temperature from the welding process had a significant influence on the reduction of hardness, mechanical strength and microstructural changes, in addition to providing an increase in fracture toughness of the white region and the HAZ, however, the welding did not negatively influence the structural integrity of the welded joints, considering that the lowest values of CTOD were obtained in the hot stamped MB. Furthermore, a gain in fracture toughness of approximately 180% was identified in 22MnB5+NbMo Steel when compared to 22MnB5 Steel without the presence of Nb and Mo, both hot stamped. |
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In this context, the objective of the present study was to evaluate the fracture toughness by CTOD in the different regions of the joints welded by the GMAW process of 22MnB5+NbMo steel of great thickness after hot stamping. Initially, the specimens were hot stamped, austenitized at 950ºC for 5min and cooled at a rate of 27ºC/s, followed by robotic MAG welding, using filler metal ER110S-G. To quantify the mechanical properties, tensile, hardness and fracture toughness tests were performed by CTOD. The CTOD tests were performed on SE(B) specimens, with bending stress at three points, under a frequency of 10Hz, ΔK of 25.20 MPa√𝑚 and fatigue ratio R=0.1. Pre-crack monitoring was carried out using clip-gage until reaching an a/W ratio of 0.55. Fracture analyzes were performed by scanning electron microscopy. In conclusion, it was identified that the temperature from the welding process had a significant influence on the reduction of hardness, mechanical strength and microstructural changes, in addition to providing an increase in fracture toughness of the white region and the HAZ, however, the welding did not negatively influence the structural integrity of the welded joints, considering that the lowest values of CTOD were obtained in the hot stamped MB. Furthermore, a gain in fracture toughness of approximately 180% was identified in 22MnB5+NbMo Steel when compared to 22MnB5 Steel without the presence of Nb and Mo, both hot stamped.A estampagem a quente é um processo de conformação de metais, onde o material é aquecido e durante o procedimento de conformação sofre um resfriamento acelerado, realizando a têmpera. Na tentativa de obter melhorarias para o processo, desenvolveu-se um nova liga de aço, adicionando Nb e Mo no aço ao boro 22MnB5. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo fora avaliar a tenacidade à fratura por CTOD nas diferentes regiões das juntas soldadas pelo processo GMAW do aço 22MnB5+NbMo de grande espessura após a estampagem a quente. Inicialmente os corpos de prova foram estampados a quente, austenitizados a 950ºC por 5min e resfriados a uma taxa de 27ºC/s, subsequente efetuou-se a soldagem MAG robotizada, utilizando o metal de adição ER110S-G. Para quantificação das propriedades mecânicas foram realizados ensaios de tração, dureza e tenacidade à fratura por CTOD. Os ensaios de CTOD foram realizados em corpos de prova do tipo SE(B), com solicitação por flexão à três pontos, sob frequência de 10Hz, ΔK de 25,20 MPa√𝑚 e razão de fadiga R=0,1. O monitoramento da pré-trinca deu-se através de clip-gage até atingir a relação de a/W de 0,55. As análises das fraturas foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura. Em conclusão identificou-se que a temperatura proveniente do processo de soldagem teve influência significativa na redução de dureza, resistência mecânica e alterações microestruturais, além de proporcionar aumento da tenacidade à fratura da região branca e da ZTA, porém, a soldagem não influenciou negativamente a integridade estrutural das juntas soldadas, tendo em vista que os menores valores de CTOD foram obtidos no MB estampado a quente. Outrossim, identificou-se um ganho em tenacidade à fratura de aproximadamente 180% no Aço 22MnB5+NbMo quando comparado com o Aço 22MnB5 sem a presença de Nb e Mo, ambos estampados a quente.Submitted by Jucelei Domingues (jucelei@upf.br) on 2022-10-25T17:03:08Z No. of bitstreams: 1 2022LucasSoccol.pdf: 2991264 bytes, checksum: 49bb75b511efb0aca70cbc4e5f6ad9a0 (MD5)Made available in DSpace on 2022-10-25T17:03:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2022LucasSoccol.pdf: 2991264 bytes, checksum: 49bb75b511efb0aca70cbc4e5f6ad9a0 (MD5) Previous issue date: 2022-03-16application/pdfporUniversidade de Passo FundoPrograma de Pós-Graduação em Projeto e Processos de FabricaçãoUPFBrasilFaculdade de Engenharia e Arquitetura – FEARProcessos de fabricaçãoAço - AnáliseEstampagem (Metais)SoldagemENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVILAvaliação da tenacidade à fratura pela técnica de CTOD em juntas soldadas do aço 22MnB5+NbMoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis19247257674327018985005006008147033241558623806-2538089779098232013info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca de teses e dissertações da Universidade de Passo Fundo (BDTD UPF)instname:Universidade de Passo Fundo (UPF)instacron:UPFORIGINAL2022LucasSoccol.pdf2022LucasSoccol.pdfapplication/pdf2991264http://tede.upf.br:8080/jspui/bitstream/tede/2324/2/2022LucasSoccol.pdf49bb75b511efb0aca70cbc4e5f6ad9a0MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82053http://tede.upf.br:8080/jspui/bitstream/tede/2324/1/license.txt1ea0bfd7af108792edd8df732bb777fcMD51tede/23242022-10-25 14:03:08.832oai:tede.upf.br:tede/2324Tk9UQTogQ09MT1FVRSBBUVVJIEEgU1VBIFBSw5NQUklBIExJQ0VOw4dBCkVzdGEgbGljZW7Dp2EgZGUgZXhlbXBsbyDDqSBmb3JuZWNpZGEgYXBlbmFzIHBhcmEgZmlucyBpbmZvcm1hdGl2b3MuCgpMSUNFTsOHQSBERSBESVNUUklCVUnDh8ODTyBOw4NPLUVYQ0xVU0lWQQoKQ29tIGEgYXByZXNlbnRhw6fDo28gZGVzdGEgbGljZW7Dp2EsIHZvY8OqIChvIGF1dG9yIChlcykgb3UgbyB0aXR1bGFyIGRvcyBkaXJlaXRvcyBkZSBhdXRvcikgY29uY2VkZSDDoCBVbml2ZXJzaWRhZGUgZGUgUGFzc28gRnVuZG8gKFVQRikgbyBkaXJlaXRvIG7Do28tZXhjbHVzaXZvIGRlIHJlcHJvZHV6aXIsICB0cmFkdXppciAoY29uZm9ybWUgZGVmaW5pZG8gYWJhaXhvKSwgZS9vdSBkaXN0cmlidWlyIGEgc3VhIHRlc2Ugb3UgZGlzc2VydGHDp8OjbyAoaW5jbHVpbmRvIG8gcmVzdW1vKSBwb3IgdG9kbyBvIG11bmRvIG5vIGZvcm1hdG8gaW1wcmVzc28gZSBlbGV0csO0bmljbyBlIGVtIHF1YWxxdWVyIG1laW8sIGluY2x1aW5kbyBvcyBmb3JtYXRvcyDDoXVkaW8gb3UgdsOtZGVvLgoKVm9jw6ogY29uY29yZGEgcXVlIGEgVVBGIHBvZGUsIHNlbSBhbHRlcmFyIG8gY29udGXDumRvLCB0cmFuc3BvciBhIHN1YSB0ZXNlIG91IGRpc3NlcnRhw6fDo28gcGFyYSBxdWFscXVlciBtZWlvIG91IGZvcm1hdG8gcGFyYSBmaW5zIGRlIHByZXNlcnZhw6fDo28uCgpWb2PDqiB0YW1iw6ltIGNvbmNvcmRhIHF1ZSBhIFVQRiBwb2RlIG1hbnRlciBtYWlzIGRlIHVtYSBjw7NwaWEgYSBzdWEgdGVzZSBvdSBkaXNzZXJ0YcOnw6NvIHBhcmEgZmlucyBkZSBzZWd1cmFuw6dhLCBiYWNrLXVwIGUgcHJlc2VydmHDp8Ojby4KClZvY8OqIGRlY2xhcmEgcXVlIGEgc3VhIHRlc2Ugb3UgZGlzc2VydGHDp8OjbyDDqSBvcmlnaW5hbCBlIHF1ZSB2b2PDqiB0ZW0gbyBwb2RlciBkZSBjb25jZWRlciBvcyBkaXJlaXRvcyBjb250aWRvcyBuZXN0YSBsaWNlbsOnYS4gVm9jw6ogdGFtYsOpbSBkZWNsYXJhIHF1ZSBvIGRlcMOzc2l0byBkYSBzdWEgdGVzZSBvdSBkaXNzZXJ0YcOnw6NvIG7Do28sIHF1ZSBzZWphIGRlIHNldSBjb25oZWNpbWVudG8sIGluZnJpbmdlIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzIGRlIG5pbmd1w6ltLgoKQ2FzbyBhIHN1YSB0ZXNlIG91IGRpc3NlcnRhw6fDo28gY29udGVuaGEgbWF0ZXJpYWwgcXVlIHZvY8OqIG7Do28gcG9zc3VpIGEgdGl0dWxhcmlkYWRlIGRvcyBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcywgdm9jw6ogZGVjbGFyYSBxdWUgb2J0ZXZlIGEgcGVybWlzc8OjbyBpcnJlc3RyaXRhIGRvIGRldGVudG9yIGRvcyBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcyBwYXJhIGNvbmNlZGVyIMOgIFVQRiBvcyBkaXJlaXRvcyBhcHJlc2VudGFkb3MgbmVzdGEgbGljZW7Dp2EsIGUgcXVlIGVzc2UgbWF0ZXJpYWwgZGUgcHJvcHJpZWRhZGUgZGUgdGVyY2Vpcm9zIGVzdMOhIGNsYXJhbWVudGUgaWRlbnRpZmljYWRvIGUgcmVjb25oZWNpZG8gbm8gdGV4dG8gb3Ugbm8gY29udGXDumRvIGRhIHRlc2Ugb3UgZGlzc2VydGHDp8OjbyBvcmEgZGVwb3NpdGFkYS4KCkNBU08gQSBURVNFIE9VIERJU1NFUlRBw4fDg08gT1JBIERFUE9TSVRBREEgVEVOSEEgU0lETyBSRVNVTFRBRE8gREUgVU0gUEFUUk9Dw41OSU8gT1UgQVBPSU8gREUgVU1BIEFHw4pOQ0lBIERFIEZPTUVOVE8gT1UgT1VUUk8gT1JHQU5JU01PIFFVRSBOw4NPIFNFSkEgQSBVUEYsIFZPQ8OKIERFQ0xBUkEgUVVFIFJFU1BFSVRPVSBUT0RPUyBFIFFVQUlTUVVFUiBESVJFSVRPUyBERSBSRVZJU8ODTyBDT01PIFRBTULDiU0gQVMgREVNQUlTIE9CUklHQcOHw5VFUyBFWElHSURBUyBQT1IgQ09OVFJBVE8gT1UgQUNPUkRPLgoKQSBVUEYgc2UgY29tcHJvbWV0ZSBhIGlkZW50aWZpY2FyIGNsYXJhbWVudGUgbyBzZXUgbm9tZSAocykgb3UgbyhzKSBub21lKHMpIGRvKHMpIGRldGVudG9yKGVzKSBkb3MgZGlyZWl0b3MgYXV0b3JhaXMgZGEgdGVzZSBvdSBkaXNzZXJ0YcOnw6NvLCBlIG7Do28gZmFyw6EgcXVhbHF1ZXIgYWx0ZXJhw6fDo28sIGFsw6ltIGRhcXVlbGFzIGNvbmNlZGlkYXMgcG9yIGVzdGEgbGljZW7Dp2EuCg==Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://tede.upf.br/oai/requestbiblio@upf.br || bio@upf.br || cas@upf.br || car@upf.br || lve@upf.br || sar@upf.br || sol@upf.br || upfmundi@upf.br || jucelei@upf.bropendoar:2022-10-25T17:03:08Biblioteca de teses e dissertações da Universidade de Passo Fundo (BDTD UPF) - Universidade de Passo Fundo (UPF)false |
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