AVALIAÇÃO MICROESTRUTURAL DE JUNTAS SOLDADAS PELOS PROCESSOS GTAW/FCAW DE AÇOS INOXIDÁVEIS AISI 347 COM DIFERENTES APORTES DE CALOR

Abstract

The present work analyzed the microstructural evolution in welded joints of austenitic stainless steel stabilized by niobium (AISI 347), for three different heat input. This material, when exposed to diferent thermal conditions of welding, its microstructure may suffer variations, such as phase precipitation, grain size change, crystallographic orientation variations and changes in mechanical properties. Welded joints are formed by three different regions: base metal (BM), heat-affected zone (HAZ) and fusion zone (FZ) where precipitation of different phases may occured. The precipitation must be controlled that not to cause damage to the welded structures of this material. The fusion zone microstructure of this material is formed by an austenitic matrix with delta ferrite precipitates. In order to obtain greater control of the welded joint microstructure and a implementation trend of Industry 4.0, robotized welding was adopted to ensure speed control and welding parameters to optimize the welding time. The root pass was done by the GTAW process, while the remaining passes by FCAW process with three different heat inputs (CP01 – 1,4 kJ/mm/ CP02 – 1,0 kJ/mm / CP03 – 0,8 kJ/mm), in order to analyze how the thermal variation will be influence the microstructure and the crystallographic orientation in the three conditions analised. The results showed that the heat input influenced in the growth and orientation crystallographic of the weld metal grains in the region welded by FCAW process. The weld joint with the highest thermal input (CP01 -1.4kJ/mm) showed a smaller variation of the average grain size of the ZTA in relation to the average grain size of the FZ in the region welded by the FCAW process. In this region the grains were oriented preferably in the direction [001].

O presente trabalho analisou a evolução microestrutural de juntas soldadas de aço inoxidável austenítico estabilizado ao nióbio (AISI 347) como soldado, considerando três diferentes aportes térmicos. Este material quando exposto as condições térmicas de soldagem, pode sofrer variações na sua microestrutura, como a precipitação de fases, mudança no tamanho de grão, alteração na orientação cristalográfica e modificações nas propriedades mecânicas. As juntas soldadas são formadas por três diferentes regiões, metal de base (MB), zona termicamente afetada (ZTA) e zona fundida (ZF) onde pode ocorrer a precipitação de diferentes fases que devem ser controladas para que não provoquem danos à estruturas soldadas desse material. A microestrutura da zona fundida desse material é formada por uma matriz austenítica com precipitados de ferrita delta. Visando obter maior controle da microestrutura do material como soldado e a tendência de implantação da Indústria 4.0, adotou-se a soldagem robotizada afim de, garantir o controle da velocidade, dos parâmetros de soldagem e otimizar o tempo de soldagem. A soldagem da raiz foi realizada pelo processo GTAW (Gas-shielded Tungsten Arc Welding), enquanto soldagem do enchimento e acabamento utilizou-se o processo FCAW (Flux Cored Arc Welding) com três diferentes aportes térmicos, afim de, analisar como o aporte térmico irá influenciar na microestrutura e na orientação cristalográfica das três condições estudas. Os resultados indicam que o aporte térmico influenciou no crescimento e na orientação dos grãos do metal de solda da região do enchimento (FCAW). A junta soldada com o maior aporte térmico (CP01 -1,4kJ/mm) apresentou uma menor variação do tamanho médio do grão da ZTA em relação ao tamanho médio do grão do metal de solda na região do enchimento e com os grãos orientados preferencialmente na direção [001].