Title

Resposta microestrutural e estado de tensões residuais em aços processados por WAAM com distintos comportamentos metalúrgicos

Microstructural response and residual stress evolution in waam-processed steels with distinct metallurgical behaviors

Authorship

NUNES, THAISSA SAMPAIO; BORGES, ANDRÉ FALCÃO DE OLIVEIRA; VILARINHO, LOURIEL OLIVEIRA; BRANDAO, LUIZ PAULO

NUNES, THAISSA SAMPAIO

I am this author

BORGES, ANDRÉ FALCÃO DE OLIVEIRA

I am this author

VILARINHO, LOURIEL OLIVEIRA

I am this author

BRANDAO, LUIZ PAULO

I am this author

DOI

10.5151/2594-4711-43381

Downloads

Abstract

A manufatura aditiva por deposição a arco (WAAM) tem se consolidado como alternativa para a fabricação de componentes metálicos de grande porte; contudo, ainda persistem limitações na compreensão do efeito das transformações de fase sobre a resposta dos materiais durante o processamento. Neste trabalho, foram comparados o aço inoxidável austenítico 316L e o aço maraging 250, com o objetivo de avaliar a influência da transformação de fase no estado sólido sobre a microestrutura, o estado de tensões residuais e a formação de defeitos. As amostras foram produzidas por WAAM sob condições operacionais semelhantes e caracterizadas por microscopia óptica e difração de raios X. Os resultados mostraram que o aço 316L apresentou microestrutura dendrítica e tensões residuais trativas, enquanto o aço maraging 250 apresentou microestrutura predominantemente martensítica e tensões residuais compressivas de maior magnitude. Observou-se ainda maior suscetibilidade à formação de defeitos no aço maraging 250, incluindo ocorrência de trinca, mesmo na presença de tensões compressivas na direção de construção, indicando que a transformação martensítica pode influenciar a redistribuição das tensões residuais e a integridade da pré-forma durante o processamento. Os resultados evidenciam que a resposta dos materiais processados por WAAM depende não apenas dos mecanismos de solidificação, mas também das transformações de fase no estado sólido.

Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) has emerged as an attractive alternative for the fabrication of large-scale metallic components; however, limitations remain in understanding the effect of phase transformations on material response during processing. In this study, austenitic stainless steel 316L and maraging steel 250 were compared to evaluate the influence of solid-state phase transformation on microstructure, residual stress state, and defect formation. The samples were produced by WAAM under similar operating conditions and characterized by optical microscopy and X-ray diffraction. The results showed that 316L exhibited a dendritic microstructure and tensile residual stresses, whereas maraging 250 presented a predominantly martensitic microstructure and compressive residual stresses of greater magnitude. In addition, maraging 250 showed greater susceptibility to defect formation, including crack occurrence, even in the presence of compressive residual stresses along the build direction, indicating that martensitic transformation may influence residual stress redistribution and the integrity of the preform during processing. These findings demonstrate that the response of materials processed by WAAM depends not only on solidification mechanisms but also on solid-state phase transformations.

Keywords

Manufatura aditiva, WAAM, Transformação de fase, Microestrutura, Tensões residuais

Additive manufacturing, WAAM, Phase transformation, Microstructure, Residual stress