Tratamento térmico e de superfície dos aços 4340 e 300M após soldagem a laser

Abstract

RESUMOO aço de médio carbono e baixa liga SAE 4340 vem passando por diversas modificações e neste processo de desenvolvimento surgiu o aço 300M. Estes aços são usados em condições severas onde são necessárias alta resistência e tenacidade. A compreensão da soldabilidade de aços alta resistência e baixa liga (ARBL) e aços de ultra-alta resistência tem sido objeto de especial interesse. O presente trabalho visa avaliar e comparar a microestrutura e a resistência mecânica em chapas de um aço 4340 e um aço de ultra-alta resistência 300M, após soldagem a laser e tratamentos: térmico de revenimento a 400ºC durante 2 horas e de superfície a plasma (nitretação) a 500ºC no período de 3 horas. Os resultados mostraram que o cordão de solda apresentou alta dureza e pequena zona termicamente afetada.Observou-se também que o aço 300M apresentou trincas na superfície após nitretação a plasma, levando à ruptura prematura dos corpos de prova, após este tratamento de superfície. Pôde-se concluir que a solda a laser e os tratamentos propostos para os aços 300M e 4340 são viáveis, com a manutenção das propriedades de tração em níveis elevados. Palavras-chave: ABSTRACTThe medium carbon-steel low-alloy SAE 4340 has undergone several modifications giving rise to the 300M steel. Both steels have been used in extreme conditions where high strength and toughness are needed. The understanding of the weldability of high-strength low-alloy steels and ultra-high strength steels has been the subject of particular interest. This study aims to evaluate and compare the microstructure and mechanical strength of class 4340 and 300M steel sheets after laser welding and heat treatment. Annealing was carried out at 400°C for 2 hours and surface plasma nitriding at 500ºC during 3 hours. The results showed welds with high hardness and small heat affected zones.It was also observed that 300M steel presented cracks at the surface after plasma nitriding, leading to premature rupture of the specimens. It was concluded that the laser welding and the treatments for the 300M and 4340 steels are viable, with retention of high tensile strength.

Soldagem a laser de aços de ultra-alta resistência

“…Para o aço Maraging 300 os melhores parâmetros de potência foram 1600W para o aço envelhecido e 1800W para o aço não envelhecido e velocidade de soldagem de 20 mm/s (3,9) . As micrografias mostradas nas Figs.…”

“…O DCTA está estudando a substituição do aço 300M pelo aço Maraging 300, que ainda não foi utilizado nos envelopes motores de foguetes (2) . A união por solda é extremamente importante na confecção do envelope motor, embora não se utilize ainda a solda a laser, compreender se há viabilidade e os mecanismos na solda deste aços é bastante relevante (3) . Os aços 4340 foram escolhidos inicialmente por possuírem alta temperabilidade, alta resistência mecânica, elevada tenacidade, contudo usinabilidade e soldabilidade ruins.…”

“…Este aço apresenta, como caracterís-ticas principais, altaprofundidade de têmpera e mantém certa ductilidade e tenacidade a limites de resistência à tração de 1860 a 2070 MPa. Sua temperabilidade é melhor, conferindo ao material alta resistência mecânica em temperaturas mais elevadas (3,6,11) .…”