Revista de Metalurgia, Vol 52, No 2 (2016)

Efecto del calor de aporte sobre la transformación microestructural y las propiedades mecánicas en soldadura GTAW de un acero inoxidable ferrítico 409L


https://doi.org/10.3989/revmetalm.068

Jorge A. Delgado
Instituto Politécnico Nacional CIITEC-IPN, México

Ricardo R. Ambriz
Instituto Politécnico Nacional CIITEC-IPN, México

Ricardo Cuenca-Álvarez
Instituto Politécnico Nacional CIITEC-IPN, México

Norma Alatorre
Instituto Politécnico Nacional CIITEC-IPN, México

Francisco F. Curiel
Universidad Autónoma de Coahuila (UAdeC), Facultad de Metalurgia, México

Resumen


Se llevaron a cabo soldaduras sin material de aporte y empleando un electrodo convencional (ER308L) para unir un acero inoxidable ferrítico, empleando el proceso de soldadura de arco con electrodo de tungsteno (GTAW). Los parámetros de soldadura fueron ajustados para obtener tres valores diferentes de calor de aporte. La microestructura revela la presencia de una matriz ferrítica gruesa y placas de martensita en la Zona Afectada por el Calor (ZAC). La dilución entre el metal base y de aporte fue correlacionada con la presencia de austenita, martensita y ferrita en el metal de soldadura. Los ciclos térmicos de la soldadura fueron medidos para correlacionar la transformación microestrutural en la ZAC. Mediciones de microdureza (mapas y perfiles), permitieron identificar las diferentes zonas de las uniones soldadas (metal base, ZAC y metal de soldadura). Se observó un incremento de dureza en el metal de soldadura (~350 HV0,5) y en la ZAC (~310 HV0,5), en relación al metal base (~172 HV0,5), que se ha atribuido a la formación de martensita. La resistencia a la tensión de las uniones soldadas sin metal de aporte aumentó ligeramente con respecto al metal base. En cambio, la ductilidad se incrementó aproximadamente un 25% en relación al material base, lo cual mejoró la tenacidad de las uniones.

Palabras clave


Acero inoxidable ferrítico 409L; Calor de aporte; Ciclos térmicos de soldadura; GTAW; Microdureza; Propiedades a la tensión

Texto completo:


HTML PDF XML

Referencias


Ambriz, R.R., Chicot, D., Benseddiq, N., Mesmacque, G., de la Torre, S.D. (2011). Local mechanical properties of the 6061-T6 aluminium weld using micro-traction and instrumented indentation. Eur. J. Mech. - A/Solids. 30, 307-315. http://dx.doi.org/10.1016/j.euromechsol.2010.12.007

Amuda, M.O.H., Mridha, S. (2013). Grain refinement and hardness distribution in cryogenically cooled ferritic stainless steel welds. Mater. Design. 47, 365-371. http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2012.12.008

ASTM E8 (2004). Standard test methods for tension testing of metallic materials.

Balmforth, M.C., Lippold, J.C. (1998). A preliminary ferriticmartensitic stainless steel constitution diagram. Weld. Res. Supplement. 77, 1s-7s.

Bayraktar, E., Moiron, J., Kaplan, D. (2006). Effect of welding conditions on the formability characteristics of thin sheet steels: Mechanical and metallurgical effects. J. Mater. Process. Tech. 175, 20-26. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.04.007

Bayraktar, E., Katundi, D., Yilbas, B.S., Claeys, J. (2011). Toughness of welded stainless steels sheets for automotive industry. J. Achiev. Mater. Manuf. Eng. 44, 35-41.

Dowling, N.E. (2013). Mechanical behavior of materials, Engineering Methods for Deformation, Fracture and Fatigue, 4th Ed., Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey.

Hakeem, A.M.O., Shahjahan, M. (2009). Microstructural features of AISI 430 Ferritic Stainless Steel (FSS) weld produced under varying process parameter. Int. J. Mech. Mat. Eng. 4, 160-166.

Katundi, D., Tosun-Bayraktar, A., Bayraktar, E., Toueix, D. (2010). Corrosion behaviour of the welded steel sheets used in automotive industry. J. Achiev. Mater. Manuf. Eng. 38, 146-153.

Lakshminarayanan, A.K., Shanmugam, K., Balasubramanian, V. (2009). Effect of welding processes on tensile, impact, hardness and microstructure of joints made of AISI 409M FSS base metal and AISI 308L ASS filler metals. Ironmak. Steelmak. 36, 75-80. http://dx.doi.org/10.1179/174328108X378224

Lakshminarayanan, A.K., Balasubramanian, V. (2012). Sensitization resistance of friction stir welded AISI 409 M grade ferritic stainless steel joints. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 59, 961-967. http://dx.doi.org/10.1007/s00170-011-3552-7

Lippold, J.C., Kotecki, D.J. (2005). Welding Metallurgy and Weldability of Stainless Steels. 2nd Ed., Wiley, Hoboken, New Jersey. PMCid:PMC1287635

McGuire, M. (2008). Stainless Steel for Design Engineers. 1st. ASM International, Ohio, USA.

Mukherjee, M., Pal, T. (2012). Influence of mode of metal transfer on microstructure and mechanical properties of gas metal arc-welded modified ferritic stainless steel. Metall. Mater. Trans. A. 43, 1791-1808. http://dx.doi.org/10.1007/s11661-011-1069-1

Niekerk, C.J.V., Toit, M.D. (2011). Sensitization behaviour of 11-12% Cr AISI 409 stainless steel during low heat input welding. J. S. Afr. I. Min. Metall. 111, 243-256.

Okada, O., Nakata, K., Kasahara, S. (1999). Effects of thermal sensitization on radiation-induced segregation in type 304 stainless steel irradiated with He-ions. J. Nucl. Mater. 265, 232-239. http://dx.doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00733-8

Pekkarinen, J., Kujanp.., V. (2010). The effects of laser welding parameters on the microstructure of ferritic and duplex stainless steels welds. Phys. Proc. 5, Part A, 517-523. http://dx.doi.org/10.1016/j.phpro.2010.08.175

Pham, T.-H., Kim, J.J., Kim, S.-E. (2014). Estimation of microstructural compositions in the weld zone of structural steel using nanoindentation. J. Constr. Steel Res. 99, 121-128. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcsr.2014.04.011

Santos, B., Farias, C., Sobral, M. (2012). Spectral analysis of ultrasonic lamb waves applied to the study of the intermetallic phase presence on plates of AISI 430 ferritic stainless steel submitted to isothermal treatments, 18th World Conference on Nondestructive Testing, pp. 1-10.

Sathiya, P., Aravindan, S., Noorul Haq, A. (2007). Effect of friction welding parameters on mechanical and metallurgical properties of ferritic stainless steel. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 31, 1076-1082. http://dx.doi.org/10.1007/s00170-005-0285-5

Shanmugam, K., Lakshminarayanan, A.K., Balasubramanian, V. (2009). Effect of weld metal properties on fatigue crack growth behaviour of gas tungsten arc welded AISI 409M grade ferritic stainless steel joints. Int. J. Pres. Ves. Pip. 86, 517-524. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijpvp.2009.02.002

Villaret, V., Deschaux-Beaume, F., Bordreuil, C., Rouquette, S., Chovet, C. (2013). Influence of filler wire composition on weld microstructures of a 444 ferritic stainless steel grade. J. Mater. Process. Tech. 213, 1538-1547. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2013.03.026




Copyright (c) 2016 Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)

Licencia de Creative Commons
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional.


Contacte con la revista revmetal@cenim.csic.es

Soporte técnico soporte.tecnico.revistas@csic.es