Por que a soldagem de aço martensítico é um desafio tão grande? Este artigo aborda as complexidades da soldagem desse material de alta resistência, destacando sua tendência a endurecer e rachar. Você aprenderá sobre as técnicas e precauções específicas necessárias para garantir soldas bem-sucedidas, desde o pré-aquecimento até os tratamentos pós-soldagem. Ao compreender esses métodos, você poderá obter soldas duráveis e confiáveis em aço martensítico.
A microestrutura do aço martensítico (MS) é predominantemente martensítica. Ele apresenta uma alta resistência à tração, com a resistência máxima atingindo 1600 MPa. Para aumentar sua plasticidade, o aço deve ser temperado, o que permite que ele mantenha uma conformabilidade suficiente, apesar de sua alta resistência.
Atualmente, Aço martensítico tem o mais alto nível de resistência entre as placas de aço de alta resistência disponíveis no mercado.
Aço martensítico é categorizado em dois tipos:
O aço martensítico é conhecido por sua forte tendência de têmpera, que pode ser obtida por meio do resfriamento a ar de alta temperatura austenita para formar uma estrutura de martensita. Entretanto, o 1Cr13 com baixa teor de carbono forma uma estrutura semi-martensítica com martensita e ferrita após a têmpera.
O primeiro tipo de aço martensítico é usado principalmente em condições gerais de resistência à corrosão, como em atmosferas, água do mar e ácido nítrico, bem como em componentes que exigem um certo nível de resistência. O segundo tipo é utilizado principalmente para aço resistente ao calor.
Os aços martensíticos têm uma forte tendência ao endurecimento. Quando resfriados ao ar, os aços de alta dureza martensita pode ser produzido. No entanto, isso também leva ao pior soldabilidade entre todos os aços inoxidáveis e aços de alta liga resistentes ao calor.
Os problemas a seguir são comumente encontrados durante a soldagem:
Esse é um problema bem conhecido do aço martensítico.
Por um lado, isso se deve à sua alta temperabilidade. Por outro lado, também é resultado da baixa condutividade térmica da martensita, o que pode levar a uma significativa estresse interno durante a soldagem.
Em particular, os aços martensíticos com alto teor de carbono e estruturas de soldagem rígidas são propensos a desenvolver soldagem rachaduras frias.
Para resolver isso, medidas como o pré-aquecimento e o tratamento térmico pós-soldagem geralmente são necessárias.
(1) Fragilização por superaquecimento próximo à costura
Os aços martensíticos geralmente estão localizados na fronteira entre a martensita e a ferrita devido às suas características de composição.
Quando a taxa de resfriamento é alta, grandes grãos de martensita podem se formar perto da junta, reduzindo sua plasticidade.
Se a taxa de resfriamento for baixa, haverá a formação de uma estrutura grosseira de ferrita maciça e carbonetos, o que diminui significativamente o formato da junta.
Portanto, é essencial controlar a taxa de resfriamento durante a soldagem.
(2) Fragilização da têmpera
Aços martensíticos e seus juntas soldadas podem ser suscetíveis à fragilização por têmpera, o que pode reduzir significativamente sua resistência à fratura, quando aquecidos e resfriados lentamente na faixa de temperatura de 375 a 575°C.
Portanto, é fundamental evitar essa faixa de temperatura durante o tratamento térmico para evitar a fragilização por têmpera.
O aço martensítico pode ser soldado usando todas as técnicas de fusão métodos de soldagem exceto para soldagem a gás, incluindo soldagem a arco de metal blindado, soldagem a arco submerso, soldagem a arco de tungstênio de argônio e soldagem a arco de metal de argônio, entre outras.
No entanto, devido à sua alta sensibilidade a rachaduras a frio, é importante limpar bem a solda e secar o material. Vareta de solda antes da soldagem para garantir condições de hidrogênio baixo ou até ultrabaixo.
Quando o grau de restrição da junta é alto, recomenda-se usar a soldagem a arco de tungstênio com argônio ou a soldagem a arco de argônio com tungstênio. arco metálico soldagem.
Para minimizar o risco de rachaduras por frio, é importante aumentar a calor de soldagem de forma adequada, evitando o superaquecimento e a fragilização nas proximidades da solda.
A escolha de materiais de soldagem deve se basear no tipo de aço, no método de soldagem e nas condições de trabalho da junta.
Para garantir que a junta funcione conforme necessário, é importante escolher materiais de soldagem que tenham uma composição química próxima à do metal de base. No entanto, isso pode fazer com que a solda e a zona afetada pelo calor endureçam e se tornem frágeis.
O tratamento térmico geralmente é necessário após a soldagem para evitar rachaduras a frio. Quando o tratamento térmico não é possível, os aços austeníticos dos tipos 25-20 e 25-13 soldagem de aço podem ser usados para formar soldas austeníticas, o que pode aliviar a tensão da solda e reduzir a tendência de rachaduras a frio devido ao aumento do teor de hidrogênio.
As soldas austeníticas têm boa plasticidade e tenacidade, mas baixa resistência, o que as torna adequadas apenas para juntas sob condições de carga estática com baixa tensão. Além disso, a grande diferença nas propriedades termofísicas entre a solda e o metal de base pode resultar em tensão adicional na interface da junta ao trabalhar em altas temperaturas, levando à falha precoce da junta, portanto, não são adequadas para aplicações em altas temperaturas.
Os eletrodos com baixo teor de hidrogênio são normalmente usados para soldagem a arco com varetas de soldagem e devem ser secos a 400-450°C por duas horas antes da soldagem. A soldagem a arco submerso deve usar fluxo com baixo teor de silício, alto teor alcalino ou ácido fraco, como HJ172, HJ173 ou HJ251. Soldagem TIG é usado principalmente para soldagem de apoio e soldagem de peças finas em soldagem multicamadas.
O pré-aquecimento e a manutenção da temperatura de interpasse são etapas fundamentais para evitar trincas a frio durante a soldagem.
A temperatura de pré-aquecimento deve ser determinada com base no teor de carbono do aço e, em seguida, levando-se em conta o grau de restrição da junta, o material de enchimento e o teor de carbono. composição metálicae o método de soldagem. A Tabela 1 fornece as temperaturas de pré-aquecimento recomendadas, os aportes de calor etc. com base na classificação do teor de carbono.
Se a junta tiver um alto grau de restrição, será necessário aumentar a temperatura de pré-aquecimento e a temperatura de interpasse de acordo. A temperatura de interpasse não deve ser menor do que a temperatura de pré-aquecimento.
Para soldagem com materiais austeníticos soldagem de aço materiais, o pré-aquecimento ou o pré-aquecimento em baixa temperatura pode não ser necessário, dependendo da espessura da solda.
Tabela 1 Temperatura de pré-aquecimento recomendada e entrada de calor para martensítico Soldagem de aço
| Fração de massa de carbono (%) | Faixa de temperatura de pré-aquecimento/℃ | Calor de soldagem entrada | Requisitos de tratamento térmico pós-soldagem |
| Abaixo de 0,10 | 100-150 | Entrada de calor média | Por espessura de parede |
| 0.10~0.20 | 150~250 | Entrada de calor moderada | O tratamento térmico é necessário para qualquer espessura |
| 0.20-0.50 | 250~300 | Alta entrada de calor | O tratamento térmico é necessário para qualquer espessura |
O tratamento térmico pós-soldagem é outra medida importante para evitar trincas a frio durante a soldagem.
Quando são usados materiais de soldagem com uma composição semelhante à do metal de base, a pós-soldagem tratamento térmico de têmpera é normalmente necessário. Por outro lado, ao soldar com materiais de soldagem de aço austenítico, o tratamento térmico pós-soldagem geralmente não é necessário.
Para garantir a transformação completa de austenita em martensita após a soldagem, é importante evitar o tratamento de revenimento imediatamente após a soldagem. A junta deve ser resfriada a uma temperatura abaixo da Ponto da Sra. e mantida nessa temperatura por um tempo especificado antes de ser submetida ao tratamento de têmpera em alta temperatura. Isso ocorre porque, se a têmpera for feita imediatamente após a soldagem, o austenita se transformará em perlita e os carbonetos se precipitarão ao longo do limite de grãos da austenita, tornando a junta muito frágil.
No entanto, para evitar rachaduras a frio, o tratamento de têmpera em alta temperatura não deve ser realizado depois que a junta tiver esfriado até a temperatura ambiente. Normalmente, o tratamento de revenimento é realizado quando a junta esfriou a 100-150°C.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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