Aplicação de Ni e Co em soldagem do Aço Superduplex UNS S32750 com laser Nd:Yag pulsado

Abstract

A soldagem de aço inoxidável superduplex é muitas vezes considerada uma tarefa delicada que exige o máximo cuidado e experiência por parte do operador. Ao soldar aços superduplex, que são compostos por 50% de austenita e 50% de ferrita, é imprescindível obter juntas soldadas com proporções de fases equilibradas e a menor quantidade de precipitados. Devido à alta velocidade de resfriamento e ao elevado aporte térmico, a zona fundida se revela predominantemente ferrítica. Ao encontro disso, a soldagem a laser Nd:YAG é uma excelente alternativa a esses materiais, pois a energia é relativamente baixa e concentrada no cordão. consequentemente, Zona Termicamente Afetada diminuta, no entanto, ainda há um desequilíbrio de fase na zona de fusão. Vários elementos de liga, incluindo zinco (Zn), cobre (Cu), nitrogênio (N), manganês (Mn), níquel (Ni), cobalto (Co) e carbono (C), contribuem para estabilização da fase austenítica nos aços inoxidáveis. Assim, neste estudo, observamos a capacidade de balancear fases da zona de solda adicionando o elemento gamagênico cobalto e níquel à chapa de aço inoxidável superduplex UNS S32750 por eletrodeposição. Sendo que, o elemento cobalto foi estudado anteriormente e o presente objetivo é analisar estatisticamente a formação de austenita ao repetir o mesmo tempo de eletrodeposição. Com relação ao níquel, o foco é comprovar a capacidade do elemento de estabilizar a austenita. As análises basearam-se na macroscopia e microscopia. Para as amostras de cobalto notou-se que a cada vez era necessário banhos de maiores duração para que a austenita fosse estabilizada, sendo que a amostra que se aproximou do equilíbrio recebeu um banho de cobalto de 136 minutos. Com isso, percebeu-se que a concentração de cobalto reduzia a cada banho, pois na reação eletrolítica a solução oxida e a amostra reduz. Já o níquel, comprovou seu potencial de estabilizar a austenita, atingindo o equilíbrio de fase com um banho de 7 minutos.

The welding of super duplex stainless steel is often regarded as a delicate task that demands maximum care and expertise from the operator. When welding super duplex steels, which consist of 50% austenite and 50% ferrite, it is imperative to achieve welded joints with balanced phase proportions and minimal precipitates. Due to the high cooling rate and significant heat input, the fusion zone tends to be predominantly ferritic. In response to this, Nd: YAG laser welding presents an excellent alternative for these materials, as the energy is relatively low and concentrated in the weld bead, resulting in a small heat-affected zone. However, there remains a phase imbalance in the fusion zone. Various alloying elements, including zinc (Zn), copper (Cu), nitrogen (N), manganese (Mn), nickel (Ni), cobalt (Co), and carbon (C), contribute to the stabilization of the austenitic phase in stainless steels. Thus, this study investigates the ability to balance phases in the weld zone by adding the gamma-genic elements cobalt and nickel to the super duplex stainless steel UNS S32750 plate through electrodeposition. Previous studies have examined the element Co, and the current objective is to statistically analyze the formation of austenite by repeating the same electrodeposition time. Regarding Ni, the focus is on proving the element's capability to stabilize austenite. The analyses were based on both macroscopic and microscopic examinations. For the Co samples, it was noted that longer bath durations were required each time to stabilize the austenite, with the sample approaching equilibrium receiving a 136-minute Co bath. Consequently, it was observed that the Co concentration decreased with each bath, as the electrolyte solution oxidizes and the sample reduces during the electrolytic reaction. Conversely, nickel demonstrated its potential to stabilize austenite, achieving phase equilibrium with a 7-minute bath.