Influência do martelamento pneumático na microestrutura de juntas soldadas em aço ABNT 4130

Abstract

Os processos de soldagem por fusão provocam alterações microestruturais importantes, nas regiões adjacentes a zona fundida, que resultam em propriedades mecânicas diferentes do restante do material que não foi afetado pelas elevadas temperaturas envolvidas no processo. O aquecimento localizado e as elevadas taxas de resfriamento fazem surgir nessa região tensões residuais que levam a redução da tenacidade à fratura e, algumas vezes, a formação de fases de elevada dureza. Isso faz dessa região uma área de fragilidade, que pode reduzir a vida útil do dispositivo. Neste trabalho, foi feita uma avaliação da influência do martelamento pneumático, aplicado para alívio de tensões residuais, na microestrutura e na dureza da zona de ligação entre a zona fundida e a zona termicamente afetada. O material escolhido foi o aço ABNT 4130, muito utilizado na indústria aeroespacial e de petróleo e gás. A espessura da chapa foi de 1,10mm, utilizada em componentes aeronáuticos. O processo de soldagem utilizado foi o GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), popularmente conhecido como TIG (Tungsten Inert Gas). Para avaliar as possíveis mudanças microestruturais, foram realizadas análises metalográficas por Microscopia Ótica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), com Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). Para a caracterização mecânica, foi feito perfil de nanodureza na zona de ligação e perfil de microdureza ao longo da junta. As amostras foram analisadas nas seguintes condições: a) material como recebido; b) material soldado sem martelamento; c) material soldado e martelado a frio. O martelamento foi aplicado na zona de ligação. Os resultados revelaram que o martelamento pneumático promoveu uma alteração microestrutural na ZTA, próximo à zona de ligação.

The fusion welding processes causes important microestrutural changes on the regions near melted zone, which results in mechanical properties different from the rest of mateiral, which was not affected by the hight temperatures involved in the process. The local heating and the hight cooling rates produce in this region residual stresses that lead to a reduction of fracture toughness and, sometimes, formation of hight hadness fhases. It makes this region an area of fragility which can reduce the servisse life of the device. In this study, an appreciation was made about the influence of pneumatic hammering, applied how stress relief, on hadness and microestructure of region beetwen melted zone and thermally affected zone. The material choose was the steel ABNT 4130, widely used in the aerospace and oil and gas industries. The thickness of plate was 1,10mm, used in aeronautical components. The welding process was the GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), popularly known as TIG (Tungsten Inert Gas). To evaluate possible microstructural changes, was made metallographic analysis by optical (MO) and scanning eléctron microscopy (MEV), with Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). For mechanical characterization, was made a nanohardness outline on region beetwen melted zone and thermally affected zone and a microhardness outline through the welded joint, from melted zone until material base. The samples were analyzed under the following conditions: a) material as recived; b) welded without hammering; c) welded and cold hammered. The hammering was applied in the connecting zone. The frist results showed that the pneumatic hammering made a microstructural change in the thermally affected zone, near to connecting zone, consistente with the stress relief hoped.