Controle do ciclo térmico na soldagem à laser Nd-YAG pulsado do aço inoxidável superduplex UNS S32750

Abstract

O aço inoxidável superduplex apresenta microestrutura composta por proporções aproximadamente iguais de austenita e ferrita, o que confere ao material excelente resistência mecânica e à corrosão. Durante a Soldagem desses aços, é desejável que as juntas resultantes do processo mantenham o equilíbrio entre as fases de austenita e ferrita, além de minimizar a formação de fases indesejadas. No entanto, devido à alta velocidade de resfriamento e ao elevado aporte térmico gerado pela maioria dos processos de soldagem, a zona fundida tende a se tornar predominantemente ferrítica. Nesse contexto, a soldagem a laser Nd-YAG surge como uma alternativa promissora para esses materiais, uma vez que fornece energia de forma concentrada e com baixa intensidade, resultando em uma zona termicamente afetada reduzida. Apesar dessa vantagem, ainda é possível observar desequilíbrios entre as fases na zona de fusão. Diante disso, o presente estudo avaliou os efeitos do pré-aquecimento do metal base como estratégia de controle do ciclo térmico durante o processo de soldagem, considerando quatro condições distintas: sem aquecimento e com aquecimento a 100 °C, 200 °C e 300 °C. Esta pesquisa analisou a microestrutura, a microdureza e a resistência à corrosão. O tratamento térmico de pré-aquecimento do metal base promoveu o aumento do teor de austenita após a soldagem, e as amostras pré-aquecidas apresentaram maior resistência à corrosão em comparação com a amostra não aquecida. A microdureza variou de acordo com o teor de ferrita, sendo mais elevada na amostra que não passou pelo tratamento térmico de pré-aquecimento.

Superduplex stainless steel has a microstructure composed of approximately equal proportions of austenite and ferrite, which gives the material excellent mechanical and corrosion resistance. During welding of these steels, it is desirable that the joints resulting from the process maintain a balance between the austenite and ferrite phases, in addition to minimizing the formation of undesirable phases. However, due to the high cooling rate and the high heat input generated by most welding processes, the molten zone tends to become predominantly ferritic. In this context, Nd-YAG laser welding emerges as a promising alternative for these materials, since it provides energy in a concentrated manner and with low intensity, resulting in a reduced heat affected zone. Despite this advantage, it is still possible to observe imbalances between the phases in the fusion zone. Therefore, the present study evaluated the effects of preheating the base metal as a strategy for controlling the thermal cycle during the welding process, considering four different conditions: without heating and with heating at 100°C, 200°C and 300°C. This research analyzed the microstructure, microhardness and corrosion resistance. The preheating heat treatment of the base metal promoted an increase in the austenite content after welding, and the preheated samples presented higher corrosion resistance compared to the unheated sample. The microhardness varied according to the ferrite content, being higher in the sample that did not undergo the preheating heat treatment.