Applications and properties of ferritic stainless steels with laser welding
Aplicações e propriedades de aços inoxidáveis ferríticos com soldagem a laser
Palavras-chave:
Laser welding, Nickel-watts, Niobium, Stainless steel, UNS S41003Resumo
This study evaluates the effects of laser welding on UNS S41003 stainless steel plates, which were pre-treated with a nickel-watts bath enriched with niobium. The plates, with an area of 0.36 dm², were subjected to this treatment for 10 minutes at 60°C, with a direct current of 3.2 A and pH 4, resulting in a thin coating. Subsequently, the plates were laser welded in a butt joint configuration, using a power of 1800 W, a welding speed of 2 cm/s, a focal distance of 3.8 cm, and argon as the shielding gas. The samples were categorized into three regions of interest: the fusion zone (FZ), the heat-affected zone (HAZ), and the base metal (BM). Twenty specimens were prepared by wire electrical discharge machining and were allocated for tensile testing, ferritoscopy, and Vickers microhardness testing. The aim is to determine whether the nickel-watts treatment combined with laser welding enhances the mechanical properties of the FZ and HAZ compared to the BM. Vickers microhardness testing will be used to assess hardness variations among the regions, while ferritoscopy will identify the presence of magnetic phases. Scanning electron microscopy (SEM) will provide three-dimensional images to characterize the microstructure and surface morphology. It is anticipated that the FZ and HAZ will exhibit improved tensile and impact resistance compared to the BM, due to the grain refinement induced by the nickel and niobium treatment.
Downloads
Referências
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM E23 − 12C: Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials. West Conshohocken: ASTM International, 2016. 25 p.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. E8/E8M-13A: Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. 13a ed. West Conshohocken: ASTM, 2015. 28 p.
CAETANO, G. Q. Soldagem similar de aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos pelo processo “friction stir welding”. 2016. 170 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. Disponível em: https://repositorio.ufc.br/handle/riufc/18265. Acesso em: 10 set. 2023.
CALLISTER, William D.; RETHWISCH, David G. Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. 910 p. Tradução de: Materials science and engineering: an introduction. ISBN 978-1-118-32457-8.
DE OLIVEIRA, S. J.; MOURA, Y. R. S.; LOPES, C. C.; TEIXEIRA, R. L. P. Efeito do recozimento por micro-ondas sobre eletrodeposito de níquel sobre aço e aço inoxidável. Revista Brasileira de Iniciação Científica, v. 7, n. 4, p. 65-86, 2020. Disponível em: https://periodicos.itp.ifsp.edu.br/index.php/IC/article/view/1516. Acesso em: 15 ago. 2024.
EHER, Anselmo. Estudo e desenvolvimento de um sistema de soldagem a laser ND: YAG para produção de sementes de iodo-125 utilizadas em braquiterapia. 2014. 169 f. Tese (Doutorado) – Curso de Ciências, Tecnologia Nuclear – Aplicações, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2014. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85131/tde-04042019-141204/publico/2014FeherEstudo.pdf. Acesso em: 25 set. 2023.
INSTITUTO AÇO BRASIL. Mercado Brasileiro do Aço: análise setorial e regional. Brasília: Instituto Aço Brasil, 2023. 42 p. Disponível em: https://acobrasil.org.br/site/wp-content/uploads/2023/08/MBA_Edicao-2023_AcoBrasil.pdf. Acesso em: 10 set. 2023.
LACERDA, J. C. de; TEIXEIRA, R. L. P.; ROCHA, A. G.; DA SILVA, D. F. R.; SOUSA, V. S. R. Effect of Mig Welding on the Microstructure and Mechanical Properties of a Stainless Steel UNS S41003. SSRN, 2022. Disponível em: https://ssrn.com/abstract=4256207. Acesso em: 15 ago. 2024.
LIU, Chao; JIANG, Zaihao; ZHAO, Jinbin; CHENG, Xuequn; LIU, Zhiyong; ZHANG, Dawei; LI, Xiaogang. Influence of rare earth metals on mechanisms of localized corrosion induced by inclusions in Zr-Ti deoxidised low alloy steel. Corrosion Science, [S.L.], v. 166, p. 108463, abr. 2020. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0010938X1932400X. Acesso em: 02 nov. 2023.
LUDWIG, Gustavo Alberto; KORB, Matias De Angelis; JÚNIOR, José Carlos de Oliveira; MALFATTI, Célia de Fraga. Obtenção de revestimentos sobre aço inoxidável ferrítico para aplicação em altas temperaturas. In: 13º ENEMET - Encontro Nacional de Estudantes de Engenharia Metalúrgica, de Materiais e de Minas, 2013, São Paulo. Anais [...]. São Paulo: ENEMET, 2013. p. 183-189. DOI 10.5151/2594-4711-23089.
MARQUES, A. V. M.; CARMO, K. M. do; LAGE, W. C.; TEIXEIRA, R. L. P.; LACERDA, J. C. de; TEIXEIRA, C. H. S. B.; SHITSUKA, R. Avaliação do efeito de deformação plástica na dureza, microestrutura e propriedades magnéticas de um aço inoxidável AISI 316L. Matéria (Rio de Janeiro), v. 25, n. 2, e-12611, 2020. DOI: https://doi.org/10.1590/s1517-707620200002.1011. Disponível em: https://www.scielo.br/j/rmat/a/MHSRZKfVBd6XyqvMZFW3cJL/?lang=en. Acesso em: 15 ago. 2024.
NUNES, Isadora Pereira; TEIXEIRA, Ricardo Luiz Perez; SIGNORETTI, Valdir Tesche; LACERDA, José Carlos de. Efeito da eletrodeposição de níquel-nióbio no comportamento em fadiga de um aço SAE 1020. In: 71th ABM Annual Congress, 2016, Rio de Janeiro. Anais [...]. São Paulo: ABM, 2016. p. 321-326. DOI 10.5151/1516-392X-27597. Disponível em: https://abmproceedings.com.br/ptbr/article/efeito-da-eletrodeposicao-de-niquel-niobio-no-comportamento-em-fadiga-de-um-aco-sae-1020. Acesso em: 05 nov. 2023.
OLIVEIRA, Cledenir Costa de. Efeito da geometria de movimentação sobreposta à trajetória de deslocamento linear do feixe LASER sobre a superfície de uma amostra de aço inoxidável AISI 316L para aplicações em microssoldagem. 2019. 128 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/215600/PEMC2069-D.pdf?sequence=-1&isAllowed=y. Acesso em: 25 set. 2023.
SHACKELFORD, James F. Introduction to materials science for engineers. 6. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008. 575 p. Tradução de Daniel Vieira. ISBN 978-85-7605-160-2.
TEIXEIRA, R. L. P.; SILVA, P. C. D. Advancing Metallic Biomaterials for Biomedical Implants: A Comprehensive Integrative Review. Revista de Gestão Social e Ambiental, v. 18, n. 5, e05255, 2024. DOI: https://doi.org/10.24857/rgsa.v18n5-036. Disponível em: https://rgsa.emnuvens.com.br/rgsa/article/view/5255. Acesso em: 15 ago. 2024.
TEIXEIRA, R. L. P.; DE LACERDA, J. C.; FLORENCIO, K. C.; et al. TRIP effect produced by cold rolling of austenitic stainless steel AISI 316L. Journal of Materials Science, v. 58, n. 2, p. 3334–3345, 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-023-08235-7.
TEIXEIRA, R. L. P.; TEIXEIRA, C. H. S. B. Exploring sustainable human manufacturing: industry 4.0, manufacturing, and green marketing for a balanced future: Explorando a manufatura humana sustentável: indústria 4.0, manufatura e marketing verde para um futuro equilibrado. Concilium, v. 23, n. 15, p. 772–790, 2023. DOI: https://doi.org/10.53660/CLM-1784-23M18.
TEIXEIRA, R. L. P.; DE LACERDA, J. C.; CONCEIÇÃO, I. C.; DA SILVA, S. N.; SIQUEIRA, G. O.; MOURA FILHO, F. The Effects of Niobium on the Bioactivity of Ni-Ti-Al-Nb Shape Memory Alloys. Archives of Metallurgy and Materials, v. 66, n. 2, p. 437-442, 2021. DOI: https://doi.org/10.24425/amm.2021.135876. Disponível em: http://www.imim.pl/archives/volume-66-issue-22021. Acesso em: 15 ago. 2024.
