Efeitos de tratamentos térmicos pós-soldagem a LASER na microestrutura, na resistência à corrosão e no comportamento mecânico de um aço inoxidável duplex UNS S32304.

Abstract

Os aços inoxidáveis duplex (AID’s) vêm sendo amplamente empregados nas indústrias químicas, de óleo e gás, papel e celulose, entre outras. Suas aplicações de alta responsabilidade exigem soldas com bom acabamento superficial, boas propriedades mecânicas e boa resistência à corrosão. A soldagem dos AID’s é complexa, pois as transformações de fases que ocorrem durante o processo e no resfriamento irão promover o desbalanceamento de fases e a precipitação de fases deletérias na zona fundida e na zona termicamente afetada (ZTA). Essas descontinuidades microestruturais podem causar efeitos negativos nas propriedades mecânicas e na resistência à corrosão do material. O processo a laser é classicamente reconhecido por ser um processo que promove um cordão estreito e uma ZTA pequena. No entanto, a soldagem a laser nos AID’s promove mudanças microestruturais ainda mais expressivas do que nos processos convencionais. Por esse motivo, a importância de se estudar os tratamentos térmicos pós-soldagem a laser nos AID’s. Nesse contexto, amostras do aço inoxidável duplex UNS S32304 foram submetidas a diferentes condições de soldagem a laser e a tratamentos térmicos subsequentes para analisar seus efeitos na microestrutura, dureza, na resistência à corrosão e no comportamento em tração e em fadiga do material. Para tanto, chapas do referido aço foram soldadas a laser nas seguintes condições: i) velocidade de 600mm/min. e potência de 1000W e ii) velocidade de 2400mm/min. e potência de 2000W. Parte das amostras soldadas foi preservada como soldadas e a outra parte foi submetida a tratamentos isotérmicos em diferentes temperaturas (850ºC, 950ºC, 1050ºC e 1150ºC) por 10 minutos e resfriadas em água. As amostras no estado de entrega, as apenas soldadas e as soldadas com tratamento térmico foram caracterizadas por meio de análises ao microscópio óptico, tiveram suas frações de fases primárias quantificadas e foram submetidas a ensaios de microdureza. Após a análise dos resultados dos experimentos anteriores, as amostras soldadas na primeira condição (menor velocidade) e as amostras soldadas nesta mesma condição e tratadas termicamente a 1150ºC (condição que apresentou melhor qualidade da solda e readequação microestrutural) foram submetidas a ensaios de corrosão. Além disso, ensaios de tração e fadiga foram realizados para três condições: estado de entrega, soldada na primeira condição e soldada na primeira condição e tratadas termicamente a 1150ºC por 10 minutos para efeitos de comparação. Em função das alterações microestruturais promovidas pelo tratamento isotérmico de 10 minutos a 1150°C, esse se mostrou promissor quando o objetivo for diminuir a heterogeneidade estrutural, por meio da readequação das frações volumétricas das fases, e aumentar a resistência à corrosão em juntas soldadas de aços inoxidáveis duplex do tipo UNS S32304. No entanto, em relação ao comportamento mecânico, algumas ressalvas precisam ser feitas. O comportamento em tração foi fortemente influenciado pela presença de descontinuidades volumétricas, que deterioraram consideravelmente a resistência mecânica do material. Em relação à resistência à fadiga, os componentes soldados a laser e tratados termicamente obtiveram um desempenho pior quando comparados aos componentes apenas soldados, permitindo concluir que o simples balanceamento das frações volumétricas de ferrita e austenita não é suficiente para garantir o bom desempenho mecânico da junta soldada.