Propagação de trincas por fadiga em juntas soldadas do aço inoxidável martensítico tipo CA6NM

Abstract

Resumo: O processo de soldagem determina alterações na microestrutura e nas propriedades mecânicas do metal base, com a formação de estruturas mais duras e frágeis, alterando o comportamento à nucleação e crescimento de trincas por fadiga da junta soldada, assim como os mecanismos de fratura envolvidos em relação ao do metal base. O comportamento ao crescimento de trincas por fadiga da junta soldada do aço martensítico macio CA6NM foi estudado na condição como soldado em corpo de prova compacto, CT, com a finalidade de disponibilizar dados que possibilitem a caracterização das diferentes regiões da estrutura soldada, determinando a situação mais desfavorável para cálculos de projetos de vida residual que utilizem este material. Para o estudo do comportamento à propagação de trincas por fadiga da junta soldada confeccionaram-se juntas soldadas do aço CA6NM por processo MIG. Corpos de prova das diferentes regiões da estrutura soldada foram retirados e ensaiados numa máquina de ensaio universal hidráulica servo-controlada com amplitude de carga constante, analisando-se posteriormente a superfície da fratura em MEV. Os ensaios de velocidade de crescimento de trinca por fadiga determinaram que as constantes Cemda Lei de Paris do metal base são 1,224.1o-8 e 2,63, para a ZTA 7.837.10’11 e 3,82 e para o metal de solda 3,809.10’11 e 3,67, respectivamente, com AK medido em MPaVm e daldN em mm/ciclo. Os mecanismos de fratura observados durante o crescimento de trinca por fadiga do metal base foram intergranular, quasi-clivagem para baixo AK, estrias de fadiga para valores intermediários de AK e estrias de fadiga e coaiescimento de alvéolos para valores elevados de AK. O mecanismo de fratura nas amostras na ZTA foi por estrias de fadiga e no metal de solda ocorreu a formação de fratura apresentando planos de propagação por fadiga e coaiescimento de alvéolos. Os resultados obtidos servirão de base para o desenvolvimento de uma metodologia experimental que considere a influência das tensões residuais na propagação de trincas por fadiga em juntas soldadas para aplicação industrial

Abstract: The welding process determines variations in the microstructure and mechanical properties of the metal base, with the formation of stronger and weaker structures, modifying the behavior relative to the nucleation and growth of fatigue cracks of the welded joint, and the fracture mechanisms involved in relation to the metal base. The behavior of the fatigue crack growth of the welded joint of the soft martensitic Steel CANM was studied in the as welded condition in compact tension test bodies, CT, for getting data in order to characterize the different regions of the welded structure, determining the most unfavorable situation for projects of residual life that use this material. For the study of the behavior to the propagation of fatigue cracks of the welded joint, weldments of the CA6NM Steel were manufactured by the MIG process. Testing bodies of the different regions of the welded structure were removed and tested in a servo-hydraulic universal testing machine with constant load amplitude, and analyzing later the fracture surface in MEV. Fatigue crack growth tests determined that constants C and m of the Paris Law of the metal base are 1,224.1o-8 and 2,63, for ZTA 7,837.10"11 and 3,82 and for the weld metal 3,809.10"11 and 3,67, respectively, with AK measured in MPaVm and daídN in mm/ciclo. Fracture mechanisms observed during the fatigue crack growth of the metal base were intergranular, quasi-cleavage or cleavage and voids, fatigue striations and void coalescence. The fracture mechanisms in the ZTA samples was fatigue striations and in the weld metal occurred the fracture formation of fatigue striations and void coalescence. Gotten results will serve as base for the development of an experimental methodology that considers the influence of the residual stresses in the propagation of fatigue cracks in welded joints for industrial appiication