Influencia del calor de entrada sobre el comportamiento a la fractura dúctil Charpy de la ZAC recalentada en uniones soldadas multipasos GMAW en acero HSLA utilizando análisis fractográfico digital

Benjamín Vargas-Arista; Oscar Mendoza-Camargo; Irineo P. Zaragoza-Rivera; Ariosto Medina-Flores; Alberto Cuevas-Salgado; Elizabeth Garfias-García; Felipe García-Vázquez

doi:10.3989/revmetalm.143

Autores/as

Benjamín Vargas-Arista Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Tlalnepantla https://orcid.org/0000-0002-8210-9186
Oscar Mendoza-Camargo Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Tlalnepantla https://orcid.org/0000-0002-7452-1402
Irineo P. Zaragoza-Rivera Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Tlalnepantla https://orcid.org/0000-0003-4858-6488
Ariosto Medina-Flores Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo https://orcid.org/0000-0002-9709-8790
Alberto Cuevas-Salgado Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Tlalnepantla https://orcid.org/0000-0002-2234-2031
Elizabeth Garfias-García Departamento de Materiales, Área de Ingeniería de Materiales, División de CBI, UAM https://orcid.org/0000-0001-7001-4967
Felipe García-Vázquez Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Coahuila https://orcid.org/0000-0003-2839-9650

DOI:

https://doi.org/10.3989/revmetalm.143

Palabras clave:

Energía Charpy, Procesamiento digital de imagen, Proceso GMAW multipasos, ZAC recalentada

Resumen

El efecto del calor de entrada sobre el comportamiento a la fractura de la zona afectada por el calor recalentada en uniones soldadas multipasos de acero ASTM A633 fue evaluado mediante la prueba de impacto, fractografía, microscopia electrónica de barrido y procesamiento digital de imágenes. Los resultados de impacto indicaron una reducción en la energía Charpy como función de la velocidad de alimentación de alambre, lo cual se confirmó mediante fractografias después del procesamiento digital de imágenes que mostraron una reducción en la fracción volumétrica de microhoyuelos en la fractura dúctil acompañada del incremento en la rapidez de alimentación, favoreciendo la fractura frágil con facetas de clivaje transgranular conteniendo marcas de rio. La fracción mínima de microhuecos y el tamaño más largo de facetas mostrando un mayor número de patrones de rio fueron encontrados a la máxima rapidez de alimentación de 200 mm·s^-1. La microestructura heterogénea de la zona afectada por el calor formada por una red de ferrita acicular fina rodeada por ferrita aliotromorfica mostro que el incremento en la rapidez de alimentación indujo un refinamiento de grano por la formación de ferrita acicular, lo cual se relacionó con el deterioro de la energía absorbida y fractura frágil.

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Citas

ASTM A633 (2013). Standard specification for normalized high strength low alloy structural steel plates. ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, pp. 1-3.

ASTM A36M (2014). Standard specification for carbon structural steel. ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, pp. 1-3.

ASTM E23 (2016). Standard test methods for notched bar impact testing of metallic materials. ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, pp. 2-8.

Atkins, G., Thiessen, D., Nissley, N., Adonyi, Y. (2002). Welding process effects in weldability testing of steels. Weld. J. 61-66. http://img2.aws.org/wj/supplement/04-2002- ATKINS-s.pdf.

AWS A5.18 (2005). Specification for carbon steel electrodes and rods for gas shielded arc welding. American Welding Society, Miami FL, USA, pp. 2-6.

DIN EN 1011-2 (2001). Recommendations for welding of metallic materials, Part 2: Arc Welding of ferritic steels. Deutsches Institut fur Normung, Germany, p. 9.

DIN EN 10025-2 (2004). Hot rolled products of structural steels, part 2: technical delivery conditions for non-alloy structural steels. Deutsches Institut fur Normung, Germany, pp. 18-29.

Easterling, K. (1992). Introduction to the physical metallurgy of welding. 2nd ed., Ed. Butterworths, London, England, pp. 1-54. https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-0394-2.50006-X

Furuya, H., Aihara, S., Morita, K. (2007). A new proposal of HAZ toughness evaluation method - Part 1: HAZ toughness of structural steel in multilayer and single-layer weld joints. Weld. J. 86 (1), 1s-8s.

González, G.S., Vargas, A.B., Solís, J., García, V.F. (2010). Effect of wire feed rate on the microstructure and microhardness of multilayer weldment by GMAW process on ASTM A633 steel. 32th Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales, Saltillo, Coahuila, México, pp. 1-11.

Guzmán, F.I., Vargas, A.B., Gasca, D.J.J., Cruz, G.C.E., González, A.M., Del Prado, V.J. (2017). Effect of torch weaving on the microstructure, tensile and impact resistances, and fracture of the HAZ and weld bead by robotic GMAW process on ASTM A36 steel. Soldagem & Inspeção 22 (1), 72-86. https://doi.org/10.1590/0104-9224/si2201.08

Karadeniz, E., Ozsarac, U., Yildiz, C. (2007). The effect process parameters on penetration in gas metal arc welding processes. Mater. Design 28 (2), 649-656. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2005.07.014

Khokhlov, M., Fischer, A., Rittel, D. (2012). Multi-scale stereo-photogrammetry system for fractographic analysis using scanning electron microscopy. Exp. Mech. 52 (8), 975-991. https://doi.org/10.1007/s11340-011-9582-0

Konegger, T. (2013). Image-analytical evaluation of the spatial distribution of particulate fillers in ceramic composites prepared via the polymer-derived ceramics route. Mater. Charact. 86, 9-20. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2013.09.003

Mendoza, O., Vargas, B., Mendoza, J. (2013). Digital processing of fractographic images for welded joints on microalloy steel API 5L X52 aged. IEEE Lat. Am. T. 11 (1), 172-176. https://doi.org/10.1109/TLA.2013.6502798

Nedbal, I., Siegl, J., Kunz, J., Lauschmann, H. (2008). Fractographic reconstitution of fatigue crack history - Part I. FFEMS 31 (2), 164-176. https://doi.org/10.1111/j.1460-2695.2007.01211.x

Qiu, H., Mori, H., Enoki, M., Kishi, T. (2000). Fracture mechanism and toughness of the welding heat-affected zone in structural steel under static and dynamic loading. Metall. Mater. Trans. A, 31 (11), 2785-2791. https://doi.org/10.1007/BF02830338

Salazar-Garrido, J.A., Terán-Gillén, J., García-Cerecero, G., Martínez-Madrid, M., Vargas-Arista, B. (2008). Metallurgical characterization of grain growth on weldment by SMAW process for a steel AISI 4140. 30th Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales, Saltillo, Coahuila, México, pp. 97-105.

Shi, Y., Han, Z. (2008). Effect of weld thermal cycle on microstructure and fracture toughness of simulated heat-affected zone for a 800 MPa grade high strength low alloy steel. J. Mater. Process. Tech. 207 (1-3), 30-39. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.12.049

Terán, M.G., Capula, C.S.I., Velázquez, J.C., Angeles-Herrera, D., Torres, S.E., Querios, B.A. (2017). Fracture toughness and Charpy CVN data for A36 steel with wet welding. Soldagem Insp. 22 (3), 258-268. https://doi.org/10.1590/0104-9224/si2203.04

Thewlis, G. (2004). Classification and quantification of microstructure in steels. Mater. Sci. Tech. 20 (2), 143-160. https://doi.org/10.1179/026708304225010325

UNE EN ISO 15609-1 (2004). Specification and qualification of welding procedures for metallic materials. Part 1: Arc welding. AENOR Spain, pp. 6-10.

Wan, X.L., Wei, R., Wu, K.M. (2010). Effect of acicular ferrite formation on grain refinement in the coarse-grained region of heat-affected zone. Mater. Charact. 61 (7), 726-731 https://doi.org/10.1016/j.matchar.2010.04.004