Aplicação de laser pulsado Nd:YAG na soldagem do aço super duplex UNS S32750

Abstract

Os aços inoxidáveis Duplex e Super Duplex, 50% austenita e 50% ferrita, combinam as características mais desejáveis dos aços ferríticos e austeníticos, possuem excelente resistência mecânica e à corrosão para uma ampla variedade de meios, com expressiva resistência à corrosão em água do mar e outros ambientes contendo cloreto, devido a seu elevado nível de cromo, molibdênio, e nitrogênio. Quando soldado a região do metal de solda desses aços perdem suas características de resistência mecânica e à corrosão devido ao desbalanceamento das fases ferrita e austenita. No presente trabalho foi analisado a influência do processo de soldagem autógena a laser Pulsado Nd:YAG nas características mecânicas e microestruturais da junta soldada, variando a taxa de sobreposição dos pulsos de 40 a 90% em chapas de aço inoxidável Super Duplex UNS S32750 com 1,5 mm de espessura. Utilizou-se uma fonte laser pulsada Nd.YAG, United Winner 150A, com potência máxima de 150 W. A energia do pulso de soldagem foi fixada em 10J, potência de pico de 2 kW, largura temporal de 5 ms e frequência variando entre 1,5 e 9,0 Hz. Como gás de proteção utilizou-se argônio puro com vazão de 10 l/min. A caracterização microestrutural foi realizada através de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que o aumento da taxa de sobreposição da junta de 40% até 90% aumenta a resistência mecânica e a dureza do metal de solda. Em relação à microestrutura do metal de solda observou-se uma ferritização da mesma com pequena fração volumétrica de austenita nas regiões de contorno de grão. Não foi observada a presença de fases frágeis no metal de solda.

Duplex Stainless steels and Super Duplex 50% austenite and 50% ferrite, combine the most desirable traits of ferritic and austenitic steels possess excellent mechanical strength and corrosion resistance to a wide variety of ways, with substantial corrosion resistance in seawater and other environments containing chloride, due to its high level of chromium, molybdenum, and nitrogen. When welded to the weld metal region of these steels lose their mechanical strength features and corrosion due to the imbalance of the ferrite and austenite phases. In this paper we analyzed the influence of the welding process autogenous laser Pulsed Nd: YAG laser on the mechanical and microstructural features of the welded joint, by varying the overlap rate of pulses from 40 to 90% in stainless steel plates Super Duplex UNS S32750 with 1.5 mm thick. We used a pulsed laser source Nd.YAG, United Winner 150A, with maximum power of 150 W. The power of the welding pulse was set at 10 J, peak power of 2 kW, temporal width of 5 ms and frequency ranging from 1.5 and 9.0 Hz. As shielding gas used is pure argon with a flow rate of 10 l / min. Microstructural characterization was performed by optical microscopy and scanning electron microscopy. The results showed that increasing the overlap rate of 40% to 90% joint strength increases and the hardness of the weld metal. Regarding the welding ferritização observed a metal microstructure thereof with small volume fraction of the austenite grain boundary regions. It was observed the presence of brittle phases in the weld metal.