Estudo dos efeitos dos parâmetros de soldagem nas características metalúrgicas e propriedades mecânicas de juntas de aço carbono soldadas por arco elétrico

Abstract

RESUMO: O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos dos parâmetros de soldagem nas características metalúrgicas e propriedades mecânicas de juntas de aço carbono soldadas. Taniguchi et al. e Reis Sobrinho et al. estudaram as relações do pré e pós-aquecimentos nas microestruturas resultantes e as propriedades mecânicas de aços com alto teor de cromo e de alta resistência e baixa liga respectivamente, sendo importantes referências neste estudo que analisou limites de escoamento e de resistência, absorção a impacto e dureza resultantes do aporte térmico na soldagem de aço com médio teor de carbono. Usando modelos matemáticos da literatura fundamentados em referências como Kasuya et al. e de Marques e Modenesi, foram estimadas as durezas da Zona Termicamente Afetada (ZTA) pela solda em função dos parâmetros de processo tais como: energia de soldagem, taxa de resfriamento e temperaturas de pré-aquecimento e interpasses. As juntas soldadas foram produzidas usando chapas de aço SAE 1045 com espessura de 12,7 mm como material base, chanfro de 70º e arame sólido do tipo ER70S-6. Foram feitos experimentos com e sem pré-aquecimento e testados pós- aquecimento e alívio de tensões. As amostras da zona fundida e da ZTA foram caracterizadas utilizando microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que o tratamento de pós-aquecimento fornece as melhores propriedades combinadas de resistência mecânica e tenacidade. A dureza da ZTA tende a diminuir com o aumento do tempo de resfriamento. A presença de defeitos tais como porosidades e microtrincas são recorrentes e de difícil controle sendo observada em 70% das amostras. Os efeitos dos tratamentos posteriores à soldagem mais observados foram o refino dos grãos de ferrita poligonal e na forma de precipitação de carbonetos.

ABSTRACT: The purpose of this study was to evaluate the effects of welding parameters on the metallurgical characteristics and mechanical properties of welded carbon steel joints. Taniguchi et al. and Reis Sobrinho et al. have studied the relations between pre- and post-heating on the resulting microstructure and mechanical properties of high chromium content and high strength low alloy steels respectively, being important references in this study which has analyzed the yield and tensile strengths, impact energy and hardness resulting of heat input in welding of medium carbon steel. Using mathematical models of literature based on references as Kasuya et al. and Marques and Modenesi, the hardness from the heat affected zone (HAZ) was estimated in terms of welding process parameters such as heat input, cooling rate added to preheating and interpasses temperatures. The welded joints were produced using SAE 1045 steel plates with thickness of 12.7 mm as base material, chamfer of 70° and ER70S-6 type solid wire. Experiments were performed with and without pre-heating and heat treatments of post-heating and stress relief were tested. Samples of the fusion zone and HAZ were characterized using scanning electron microscopy. The results indicated that treatment of post-heating provides the best combined properties of strength and toughness. The HAZ hardness decreases with the increase of cooling time. The presence of defects such as pores and microcracks are recurring and difficult to control, as observed in 70% of the samples. The more frequent effects of heat treatments subsequent to welding observed were the refining of polygonal ferrite grains and carbide precipitation.