Title

INFLUÊNCIA DA ENERGIA DO PROCESSO DE SOLDAGEM POR FRICÇÃO E MISTURA NA EVOLUÇÃO MICROESTRUTURAL E NO COMPORTAMENTO MECÂNICO DO AÇO INOXIDÁVEL 304L

INFLUENCE OF ENERGY INPUT IN FRICTION STIR WELDING ON STRUCTURE EVOLUTION AND MECHANICAL BEHAVIOUR OF 304L AUSTENITIC STAINLESS STEEL

Authorship

Plaine, Athos Henrique; Campanelli, Leonardo Contri; Alcântara, Nelson Guedes de; Santos, Jorge Fernandez dos

Plaine, Athos Henrique

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Campanelli, Leonardo Contri

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Alcântara, Nelson Guedes de

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Santos, Jorge Fernandez dos

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DOI

10.5151/2594-5327-21092

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Abstract

Os aços inoxidáveis são uma importante classe de materiais de engenharia, extensamente aplicados em diversas indústrias e ambientes. Esses materiais, frequentemente considerados difíceis de serem soldados pelos métodos de soldagem por fusão convencionais, têm demonstrado um excelente desempenho quando unidos por soldagem por fricção e mistura (SFM), um processo de soldagem no estado sólido. Em SFM, a energia do processo determina a magnitude do ciclo térmico e a intensidade da deformação que ocorre no material durante o processo – energia essa controlada pelos parâmetros de soldagem – afetando características do grão e consequentemente as propriedades mecânicas das juntas. Contudo, um completo entendimento sobre a evolução microestrutural desses materiais durante o processo já mencionado e a sua relação com a energia de soldagem e propriedades mecânicas, principalmente dos aços inoxidáveis austeníticos, se faz necessário. O objetivo deste artigo é estabelecer a relação microestrutura/propriedade/energia de processo de soldas de fricção e mistura com diferentes parâmetros de soldagem. Observações microsestruturais mostraram que todas as soldas apresentaram regiões de soldagem similares, porém com características de grão distintas para cada uma das condições de soldagem. O efeito mais significativo foi observado na zona de mistura, onde o aumento na energia do processo ocasionou a formação de grãos recristalizados equiaxiais, com um considerável crescimento de grão e formação da fase sigma.

Stainless steels are an important class of engineering materials widely used in a variety of industries and environments. These materials, which are usually considered difficult to weld by conventional fusion welding processes, have demonstrated outstanding performance when joined by friction stir welding (FSW), a solid-state joining process. FSW input energy regulates the magnitude of the thermal cycle and the intensity of deformation taking place during the process, and it can be controlled by the welding parameters, affecting the grain features and consequently the mechanical properties of the joints. Nevertheless, there remains a lack of knowledge about the microstrutural evolution of these alloys during FSW, and its correlation with weld energy input and their respective mechanical properties, particularly for austenitic stainless steels. The objective of this article is to establish the microstructure/properties/weld energy input relationships of FS-welds with different welding parameters. Microstructural investigation of the FS-welds showed similar weld zone formation, but presented specific grain features, according to weld zone and energy input. The most significant effect was observed in the SZ. The increase of energy input led to formation of coarse recrystallized grains, a remarkable grain growth and sigma phase formation.

Keywords

Aços inoxidáveis austeníticos; Soldagem por fricção e mistura; Energia de processo; Dureza; Microestrutura; Fase sigma.

Austenitic stainless steel; Friction stir welding; Energy input; Hardness; Microstructure; Sigma phase.