Joining of similar ferritic and austenitic stainless steels by the "friction stir welding" process

• Main Author: Gerbson de Queiroz Caetano
• Other Authors: Cleiton Carvalho Silva
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal do Cearà 2016
• Subjects: Soldagem; AÃo inoxidÃvel; Microestruturas; Propriedades; Welding; FSW; Steel; Stainless steel; Microstructures; Properties; SOLDAGEM
• Online Access: http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=17229

This study aimed to investigate the similar welding of several ferritic and austenitic stainless steels (AISI 304L, AISI 316L, AISI 410S and AISI 444) by the friction stir welding process (FSW), evaluating operational and metallurgical aspects to produce joints without defects. The FSW welding of four materials in this study was performed at the Helmholtz-Zentrum Geesthacht (Germany) due to the establishment of a cooperation agreement with the Universidade Federal do CearÃ. The welding parameters range were based on papers found in literature, for the other kinds of stainless steel, different this study, changes the parameters were changed to determine an acceptable combination of surface finish, absence of cracks and good penetration. The better welding conditions based on surface finish and defects free for each welded steels were subjected to mechanical evaluation through tensile test, bending test and microhardness test. In the same way, for the better welded conditions, samples were extracted to metallographic preparation and evaluated by light microscopy and scanning electron microscopy. The results from microscopy techniques allows the correlation between microstructure with the microhardness profiles, as well as the causes of low mechanical properties for same welds by the identification of defects in the stir zone such, as voids and lack of penetration. The ferritic stainless steels welds showed the best results in mechanical assessment due to grain refinement that occurred in the stir zone and thermomechanical affected zone. The calculation of equivalent heat input showed that for stainless steel AISI 304L and AISI 410S, higher values of heat input determine the highest incidences of chromium carbide precipitation and other possible deleterious phases in the stir zone, however DL-EPR technique and mechanical testing have shown that it is possible to weld the stainless steels by FSW process with excellent corrosion resistance and good mechanical properties. === Este trabalho teve como objetivo, investigar a soldagem similar de diversos aÃos inoxidÃveis ferrÃticos e austenÃticos (AISI 304L, AISI 316L, AISI 410S e AISI 444) pelo processo friction stir welding (FSW), avaliando aspectos operacionais e metalÃrgicos para a produÃÃo de juntas sem defeitos. A soldagem FSW dos quatro materiais em estudo foi realizada no Helmholtz-Zentrum Geesthacht (Alemanha) devido ao estabelecimento de um acordo de cooperaÃÃo com a Universidade Federal do CearÃ. Os parÃmetros de soldagem foram baseados em trabalhos anteriores, para outros tipos de aÃos inoxidÃveis, diferentes deste estudo, e a variaÃÃo realizada na busca de parÃmetros que determinassem uma combinaÃÃo entre acabamento superficial aceitÃvel, ausÃncia de trincas e boa penetraÃÃo. As melhores condiÃÃes soldadas para cada aÃo, com base no acabamento superficial e na ausÃncia de defeitos, foram submetidas a avaliaÃÃo das propriedades mecÃnicas atravÃs dos ensaios de dobramento, microdureza e traÃÃo. Da mesma forma, para as melhores condiÃÃes soldadas, amostras foram extraÃdas para preparaÃÃo metalogrÃfica e avaliadas por microscopia Ãtica e microscopia eletrÃnica de varredura. Os resultados da anÃlise microscÃpica possibilitaram a correlaÃÃo entre microestrutura com os perfis de microdureza, bem como as causas do baixo desempenho mecÃnico para os aÃos inoxidÃveis austenÃticos, com a identificaÃÃo de defeitos na zona de mistura, tais como vazios e falta de penetraÃÃo. Os aÃos inoxidÃveis ferrÃticos apresentaram os melhores resultados na avaliaÃÃo mecÃnica devido ao intenso refino de grÃo que ocorreu na zona de mistura e na zona termomecanicamente afetada. O cÃlculo do aporte tÃrmico equivalente mostrou que para os aÃos inoxidÃveis AISI 304L e AISI 410S, elevados valores de aporte tÃrmico determinam maiores incidÃncias de precipitaÃÃo de carbonetos de cromo e de outras possÃveis fases deletÃrias na zona de mistura, entretanto a tÃcnica EPR-DL e os ensaios mecÃnicos comprovaram que à possÃvel soldar os aÃos inoxidÃveis pelo processo FSW com excelente resistÃncia a corrosÃo e boas propriedades mecÃnicas.