Tratamento térmico em junta soldada: A36 com SAE 4140

Abstract

A união de dois tipos de metais dissimilares por soldagem, sendo um aço-carbono não ligado e outro aço carbono de baixa liga, é utilizada quando há necessidade de construir equipamentos de alto custo e grande responsabilidade. Neste trabalho, utilizou-se o aço SAE 4140 nas regiões da peça onde as solicitações, como, por exemplo, o desgaste abrasivo, são mais significativas, deixando para produzir com aço A36 o restante do produto que não é submetido a grandes esforços. O intuito foi economizar utilizando um aço barato e de baixa resistência, o A36 (C=0,18% a 0,27%, Mn=0,70% a 0,90%, P=0,40%, S=0,50%), na maior porção possível da peça e soldá-la a um material mais nobre e caro, o 4140 (C-0,37% a 0,43% Si-0,10% a 0,35%, Mn= 0,75% a 1,00%, Cr= 0,80 a 1,10%, Mo= 0,15% a 0,25%) usado apenas onde os esforços tribológicos são mais acentuados dureza 340HB, pois dureza elevada implica boa resistência à tração e à fadiga. A soldagem foi realizada com eletrodo revestido E7018 (raiz) e arame tubular E71T1 (enchimento e acabamento). Foram retirados corpos de prova da junta soldada e os mesmos foram submetidos a experimentos para qualificá-los comparativamente. A soldagem foi executada tomando-se cuidados especiais para que não houvesse complicações futuras em função do maior teor de carbono do SAE4140, como por exemplo a utilização de consumíveis de baixo hidrogênio. A composição química do consumível usado na junta apresentou um bom coeficiente de compatibilidade com os dois aços para evitar baixa resistência na junta soldada. Além dos preaquecimentos entre 150°C a 260°C, e pós-aquecimentos, também submeteu-se a peça a tratamento térmico de recozimento para alívio das tensões geradas durante a soldagem em temperatura logo abaixo de 700°C, por um período de três a quatro horas, para evitar transformação de fase. O resfriamento foi realizado ao ar calmo para preservar a usinabilidade.

This kind of union of two types of welding metals, being an unalloyed carbon steel and other low carbon steel alloy, is used when there is a need to build expensive equipment and great responsibility. In this case, one can save time and reduce costs by welding the part of steel workpiece SAE 4140 with another one of steel A36. In this work we used the steel workpiece SAE 4140 in the regions in which the requests, for example, abrasive wear, are more significant, leaving to produce all the the remainder of the product with steel A36 that is not subjected to great lengths. The aim was to save using a cheap and low-strength steel, A36 (C = 0.18% to 0.27%, Mn 0.70% to 0.90%, P = 0,40%, S = 0 50%) to the greatest possible part of the piece and weld it to a more noble and expensive material, 4140 (C = 0.37% to 0.43% Si = 0.10% to 0.35%, Mn = 0.75% to 1.00%, Cr = 0.80 to 1.10%, Mo= 0.15% to 0.25%) used only where the efforts are enhanced, hardness 340HB as high hardness implies in good tensile strength and fatigue. The welding was performed with shielded electrode E7018 (root) and cored wire E71T1 (filling and finishing). Samples were taken from the welded joint and they were subjected to experiments to qualify them comparatively. The welding was performed by taking special care so that there were no further complications due to the higher carbon content of the SAE4140, such as the use of low hydrogen consumables. The chemical composition of the consumable used in the joint showed a good coefficient of compatibility with the two steels to prevent low resistance in the welded joint. Besides the pre-heating between 150 °C to 260 °C and post-heating, also subjected the piece to annealing heat treatment to relieve the stresses generated during the welding temperature below 700 °C, for a period of three to four hours, to avoid the phase transformation. The cooling was conducted to still air to preserve the machinability.