Caracterização mecânico-metalúrgica do revestimento de liga de níquel Inconel 625 por GTAW na forma de múltiplas camadas sobre aço carbono

Abstract

Resumo: Ligas à base de Níquel são utilizadas para proteger superfícies de componentes mecânicos em diversos setores industriais como refinarias de petróleo e equipamentos de geração de energia, devido à associação de tenacidade e alta resistência à corrosão. Estas propriedades estão associadas à composição química e à microestrutura dos revestimentos que por sua vez, dependem dos parâmetros de processo e da composição química do componente a ser protegido. Este trabalho avaliou o impacto no processamento de múltiplas camadas de revestimento sobre a composição química, a diluição e a microestrutura obtida nos revestimentos com a liga Inconel 625 (IN625) depositada sobre aço-carbono AISI 1020 pelo processo de Soldagem a Arco Gás-Tungstênio (GTAW). Visando realizar uma análise do efeito da microestrutura sobre as propriedades da liga, uma chapa laminada a quente na espessura de 3 mm foi caracterizada metalurgicamente quanto à microestrutura e fases formadas. As propriedades mecânicas foram avaliadas através de dureza Vickers e ensaios de microtração. A microestrutura dos revestimentos é composta por regiões ? (Ni-CFC) dendríticas e interdendríticas enriquecidas em Molibdênio e Nióbio, com a presença de carbonetos destes elementos. O processamento de múltiplas camadas de revestimento levou a uma redução da diluição entre liga e substrato, obtendo-se assim maior dureza, resistência mecânica e ductilidade para o revestimento na terceira camada. A análise comparativa com a condição laminada permitiu demonstrar a grande importância da microestrutura sobre as propriedades da liga IN625, evidenciando a forte redução da resistência ao escoamento e à tração induzidas pela estrutura dendrítica de solidificação dos revestimentos. Palavras-chave: Engenharia de superfícies. Revestimento com múltiplas camadas. Inconel 625. Microtração. Diluição. Soldagem GTAW. Indústria do Petróleo.

Abstract: Nickel-based alloys are used to protect the surface of mechanical parts in various different industrial sectors, as oil refinery and power generation equipment due to an association of toughness and high corrosion resistance. These properties are associated with the chemical composition and microstructure of the coatings which depend on processing parameters and chemical composition of the substrate to be protected. This work assesses the impact of processing multi-layer coatings on the chemical composition, dilution and microstructure of the Inconel 625 (IN625) alloy coatings deposited by Gas Tungsten Arc Welding (GTAW). The effect of IN625 alloy microstructure on the mechanical properties was assessed comparing the coatings with rolled alloy condition. Therefore, rolled IN625 alloy was also characterized by way of microstructure and phases formed. Vickers hardness and micromechanical tensile testing were adopted to evaluate the mechanical properties of the coatings. Coatings microstructure is comprised of ? (Ni-FCC) dendrites and interdendritic regions containing higher Molybdenum and Niobium, as well as Molybdenum- Niobium carbides. Multilayer processing reduced the dilution with the substrate as well as induced higher hardness, yield and tensile strength and ductility for the third layer coatings. A comparative analysis rolled-coatings highlight the relevance of the microstructure effect on the properties of the IN625 alloy, evidencing a strong reduction on the yield and tensile strenght, both associated with the coating solidification microstructure. Keywords: Surface engineering. Multilayer coatings. Cladding. Inconel 625. Microtensile tests. Dillution. GTAW welding. Oil and gas industry.