Caracterização mecânica e microestrutura de juntas soldadas em aço SAE4140 termicamente tratado

Abstract

O aço SAE 4140 é um aço de baixa liga por conter menos que 8% no somatório dos elementos de liga, contendo cromo e molibdênio em sua composição. É largamente utilizado nas indústrias agrícola, automobilística e de máquinas e equipamentos e, por isso, muitas vezes são submetidos a tratamentos térmicos de normalização, recozimento, têmpera e revenido. Este projeto busca avaliar a microestrutura e as propriedades mecânicas de juntas soldadas, multipasses, nesse aço SAE 4140, estando ele nas seguintes condições: a) normalizado; b) normalizado com adição de almofada de metal de solda; c) temperado e revenido com tratamento de alívio de tensão após soldagem; d) temperado e revenido; e) tempera e revenimento localizado no chanfro. Estas juntas foram soldadas utilizando-se processo SMAW (Shielded Metal ArcWelding) popularmente conhecido como eletrodo revestido. O eletrodo revestido utilizado foi o E12018G SFA 5.5, para passe de raiz, enchimento, acabamento e contra solda. Este é um dos processos de soldagem praticado nas indústrias. Para avaliar a microestrutura foram realizados ensaios metalográficos, por meio de microscopia ótica, no metal de base, na ZTA (zona termicamente afetada) e na ZF (zona fundida). A avaliação das propriedades mecânicas foram realizadas por meio de ensaio de tração, perfil de dureza. Espera-se com esse estudo, avaliar a melhor condição do metal de base que garanta, com base na microestrutura e nas propriedades mecânicas, uma melhor integridade estrutural da junta soldada.

The ABNT 4140 is a low alloy steel that contains less than 8% in the total amount of alloying elements, including the two main chemical elements as chromium and molybdenum in its composition.This steel is widely used in agricultural, automobile and machinery componentes and is often subjected to various heat treatments such as normalizing, annealing, quenching, tempering and stress relif after welding operations. This lecture aims the evaluation of its various microstructures and mechanical properties of the welded joints, multipass technique, when under the following conditions: a) Standard b) Standardized with the addition of weld metal pad c) Quenched and tempered and stress relief treatment after welding d) Quenched and tempered e) Local quench and tempering in the weld metal These joints were welded using SMAW process (Shielded Metal Arc Weldin) widely known as coated electrode. The filler metal applied was classification AWS E12018G and specificaction SFA 5.5 for root pass, filling and finishing layers. This welding procedure is also widely applied in the metallurgical industries and plateworkshops all over the world. In order to evaluate the metallographic microstructure, tests were carried out by optical microscopy, including the base metal, heat affected zone and molten zone. The evaluation of the mechanical properties were determined by the tensile test, hardness profile and, when necessary, by microhardness. It is spected from this work to have the best evaluation of the base metal conditions to guarantee, based upon its microstructure and mechanical properties, improved and appropriate structural integrity of the weld.