Influência do metal de adição e da energia de soldagem na microestrutura e resistência à fadiga de juntas soldadas de aço de alta resistência e baixa liga DIN S700MC - Schwanke, Rui Gustavo Lippert (My University, 2017)
High strength and low alloy steels (HSLA) are attractive alternative in structural applications. Due to the low carbon and alloying elements (Ni, V and Ti) contents, HSLA steels show good levels of toughness and mechanical strength, besides good weldability, allowing use of lighter structural components, fuel economy, as well as the development of environmentally-friendly constructions and sustainable societies. The good combination of mechanical properties allows HSLA steels to be widely used in shipbuilding oil industry and automotive industry. For these applications, welding technology is inevitable, however it produces localized microstructural changes and reduction in the levels of mechanical strenght, residual stresses and undesirable defects, which generate potential problems of security and reliability. These welding defects accentuate the fatigue failure process when mechanical components are subjected to cyclic loads. In this work, the influence of the gas metal arc welding process (GMAW) on microstructure, mechanical properties and fatigue life of the HSLA DIN EN 10149 S700MC steel was studied, applying three welding speeds and two different addition metals (AWS ER 70 S-6 and AWS E 110C-G-M). For this purpose, samples of this HSLA steel and welded joints of these two addition metals were studied by microstructural analysis, uniaxial tension tests, microhardness tests and uniaxial tension fatigue tests. The results showed that the welding speed did not cause significant changes in the microstructure of the weld metal and of the heat-affected zone, in the microhardness and in the tensile strength, when the same weld metal was used. However, higher welding speeds caused the increase of the undercut defect. Besides that, an increase in fatigue life of the component with the decrease in welding speed was verified. When welded samples produced with the same welding speed were compared, an increase in the ratio of acicular ferrite in the weld metal zone, in the tensile stress and, consequently, an improvement in the fatigue life of the component was observe as a function of the increase in mechanical resistance of the weld metal.
Aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) são uma alternativa atraente em aplicações estruturais. Devido ao baixo teor de carbono e de elementos de liga (Ni, V e Ti), os aços ARBL apresentam bons níveis de tenacidade e de resistência mecânica, além de boa soldabilidade, permitindo assim, o uso de componentes estruturais mais leves, a economia no consumo de combustível, bem como o desenvolvimento de construções ambientalmente corretas. A boa combinação de propriedades mecânicas permite que os aços ARBL sejam amplamente utilizados na construção naval, na indústria petrolífera e na indústria automotiva. Para estas aplicações, a tecnologia de soldagem é inevitável, a qual produz alterações microestruturais localizadas e redução dos níveis de resistência mecânica, tensões residuais e defeitos indesejáveis, que geram problemas potenciais de segurança e de confiabilidade. Estes defeitos de soldagem acentuam o processo de falha de fadiga, quando componentes mecânicos são submetidos a cargas cíclicas. Neste trabalho, estudou-se a influência do processo de soldagem por arco elétrico com atmosfera de proteção gasosa (GMAW) na microestrutura, propriedades mecânicas e resistência à fadiga do aço ARBL DIN EN 10149 S700MC, aplicando três velocidades de soldagem e dois diferentes metais de adição (AWS ER 70 S – 6 e AWS E 110C-G-M). Para isso, corpos de prova deste aço ARBL e juntas soldadas desses dois metais de adição foram estudadas por meio de análises microestruturais, ensaios de tração uniaxial, microdureza e ensaios de fadiga por tração uniaxial. Os resultados mostraram que a velocidade de soldagem não causou alterações significativas na microestrutura do metal de solda e da zona termicamente afetada, na microdureza e na resistência à tração, quando foi utilizado o mesmo metal de solda. Porém, maiores velocidades de soldagem causaram o aumento do defeito de mordedura. Além disso, verificou-se um aumento da vida em fadiga do componente com a diminuição da velocidade de soldagem. Quando comparadas as amostras soldadas com uma mesma velocidade de soldagem, observou-se um aumento da proporção de ferrita acicular no metal de solda, um aumento da tensão de ruptura e, consequentemente, uma melhora da vida em fadiga do componente, em função do aumento da resistência mecânica do metal de solda.
Keywords: Aço de alta resistência - Soldabilidade; Aço de alta resistência - Propriedades mecânicas; Materiais - Fadiga; Resistência de materiais; Steel, High strength - Weldability; Steel, High strength - Mechanical properties; Materials - Fatigue; Strength of materials