Influência do preaquecimento e do sentido de soldagem no processo TIG sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas do aço ABNT 1020

Abstract

No setor metalúrgico, a utilização de aços com baixos teores de carbono e de elementos de liga é muito difundida por proporcionar variadas aplicações de interesse na engenharia. Este fato deve-se à grande versatilidade destes materiais, que apresentam excelentes propriedades tecnológicas (usinabilidade, conformabilidade e soldabilidade, por exemplo) aliadas a um baixo custo. O emprego de processos de soldagem compreende grande parte da fabricação de componentes com tais materiais. No entanto, como para qualquer material soldado, o calor gerado durante o processo afeta a sua microestrutura, não só na região onde ocorre a fusão, mas também em regiões não fundidas, denominadas de zonas termicamente afetadas (ZTA). Em materiais metálicos, estas mudanças microestruturais impactam nas características mecânicas e podem interferir na aplicação em que a junta seria submetida. Para evitar problemas decorrentes desta transformação indesejável algumas técnicas são recomendadas, como tratamentos pós soldagem, visando recuperação microestrutural, ou aquecimento da peça antes do processo, visando a redução dos ciclos térmicos gerados. O conhecimento e domínio dos ciclos térmicos à que as peças são submetidas durante a soldagem, propicia melhor controle sobre o resultado final da junta. Com este intuito, o presente trabalho teve como objetivo a avaliação da influência do preaquecimento da peça e do sentido de soldagem na microestrutura e nas propriedades mecânicas de juntas soldadas com o aço ABNT 1020. Para isto foram realizados procedimentos, através do processo TIG alimentado, sem preaquecimento e com preaquecimento em três temperaturas distintas, variandose, também, o sentido de soldagem. As análises da variação microestrutural e das propriedades mecânicas foram realizadas através de microscopia óptica, ensaio de dureza Vickers e ensaio de resistência à tração. Como resultado percebeu-se que a utilização de preaquecimento resulta em mudanças na microestrutura do aço, porém não produz alteração significativa nas propriedades mecânicas. Do mesmo modo o sentido de soldagem não gerou efeito nas propriedades e microestrutura do material, sugerindo que o ciclo térmico de soldagem, nas condições estudadas, é governado, principalmente, pelo aporte térmico utilizado.In the metallurgical sector, the use of low carbon and low alloy steel is widespread because it provides several applications of interest in engineering. This fact is due to the great versatility of these materials, which present excellent technological properties (machinability, formability, and weldability, for example) allied to low cost. The use of welding processes comprises a large part of the manufacturing of components with such materials. However, as for any welded material, the heat generated during the process affects its microstructure, not only in the region where the melting occurs but also in non-melted regions, called heat affected zones (HAZ). In metallic materials, these microstructural changes impact the mechanical characteristics and can interfere in the application in which the joint would be submitted. To avoid problems arising from this undesirable transformation, some techniques are recommended, such as postwelding treatments, aiming at microstructural recovering, or heating of the part before the process, aiming at reducing the generated thermal cycles. The knowledge and control of the thermal cycles to which the pieces are submitted during welding provides better control over the final result of the joint. With this intention, the present work had as objective the evaluation of the influence of the preheating of the piece and the welding direction in the microstructure, and the mechanical properties of welded joints with the ABNT 1020 steel. For this, procedures were performed through the automated TIG process, without preheating and with preheating at three different temperatures, also varying the welding direction. The microstructural variation and mechanical properties were analyzed through optical microscopy, Vickers hardness test and tensile strength test. As a result, it was noticed that the use of preheating results in changes in the microstructure of the steel but does not produce significant changes in the mechanical properties. Similarly, the welding direction did not affect the properties and microstructure of the material, suggesting that the thermal welding cycle, under the conditions studied, is governed mainly by the heat input used.