Demostenes Ferreira Filho

Weld overlays and dissimilar joints are widely used in industry. In these applications, where different materials are joined, a mixing region known as the partially mixed zone (PMZ) forms between the base material and the weld metal. The effects of the heat generated, accumulated, and the cooling rate during the process can significantly influence the metallurgical and mechanical properties of the materials. This study aimed to evaluate the thermal effects and the influence of shielding gases on the dissimilar welding of a nickel-based alloy (Inconel 625) onto a low-carbon steel substrate using MIG/MAG welding processes. To determine the most suitable shielding gas, five different gas atmospheres—comprising both inert and active components—were systematically investigated. The methodology involved the use of scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), wavelength-dispersive spectrometry (WDS), and Vickers microhardness testing. The main results indicated an increase in Cr, Ni, Mo, and Nb content and a decrease in iron content in the weld metal for all shielding gases tested. With active gases, variations in the percentage of alloying elements were observed in the weld metal region, indicating elemental diffusion near the PMZ. The most favorable results were obtained with the Ar + 25% He shielding gas, which showed the smallest variation in chemical composition between the PMZ and the weld metal, as well as the highest Ni and Cr contents.

Resumo Neste trabalho foram analisados dados dos experimentos em soldagem MIG/MAG, realizados no modo de operação por curto-circuito, utilizando três gases: 100% argônio, argônio mais 25% de dióxido de carbono e 100% dióxido de carbono, possibilitando análises abrangentes dos parâmetros: tempo de curto-circuito; tempo de arco aberto; tensão de curto-circuito; tensão de arco aberto; taxa de subida da corrente; número de curtos e tensão de referência. Foram realizados testes de correlação (Pearson, Spearman, Kendall) para analisar a qualidade dos modelos, incluindo a aplicação de testes de Shapiro-Wilk para verificar a normalidade dos resíduos sendo possível criar uma matriz de correlações com os parâmetros e gases testados. A correlação entre o tempo de arco aberto e o número de curtos, e para o tempo de arco aberto e a taxa de subida da corrente apresentaram forte correlação para todos os gases. As correlações entre a taxa de subida da corrente e o número de curtos, o tempo de curto e a tensão de curto-circuito, assim como a correlação entre a tensão de curto-circuito e a tensão de referência, demonstraram menor significância para todos os gases. Em relação à análise por série temporal, os modelos ARIMA e ETS foram ajustados e avaliados com métricas específicas, indicando a necessidade de melhorias no modelo para aumentar a precisão das previsões.

Friction, wear, and corrosion of engineering components operating in harsh environments can be substantially improved by applying hard, corrosion-resistant coatings to prolong their useful lives. Nickel superalloys are particularly relevant due to their excellent mechanical properties and corrosion resistance at elevated temperatures. Among the various coating techniques, arc welding processes are suitable due to their good deposition rate and reliability. This work aimed to evaluate the effect of the shielding gas and after-deposition heat treatment on the microstructure and mechanical properties of Inconel 625 coatings deposited by the GMAW process. The coatings were deposited onto carbon steel plates using two mixtures of shielding gases (Ar+25%CO₂ and Ar+25%He) without interpass temperature control. The specimens were analyzed both as welded and after heat treatment (heating for 1 h at 1000 °C and air cooling) using Vickers hardness tests, scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and wavelength dispersion spectrometry (WDS). The coatings that used Ar+25%He-shielding gas were harder and showed more precipitate formation, which was associated with the higher cooling rates involved. As for the heat treatment, it led to a reduction in the segregation of the alloying elements in the interdendritic region via diffusion and a reduction in surface hardness.

This study investigates the microstructure and tribological behavior of Inconel 625 overlays applied via GMAW (Gas Metal Arc Welding) with and without a 316LSi stainless-steel intermediate layer on top of A36 steel. The microstructural characterization was conducted via FESEM with EDS. The tribological behavior was evaluated using a tribometer in a reciprocating configuration. The results showed that the wear rate of the Inconel 625 weld overlay with the 316LSi intermediate layer was higher than without it. However, no variations were observed in terms of hardness and the friction coefficient of the Inconel 625 weld overlays. The difference in the behavior of the two coatings was justified due to the microstructure morphology found in each case and chemical composition. When applied without the intermediate layer, Inconel 625 coating’s structure was dendritic, whereas it was cellular otherwise. An increase in the amount of Nb was observed in the layer deposited over 316LSi. This rise likely led to an increase in the number of precipitates and/or Laves phase formation. Thus, the results indicated that the difference in thermal conductivity and dilution between the stainless and carbon steels modifies the morphology of the microstructure of the Inconel 625 weld overlay, decreasing wear resistance when deposited on top of the stainless steel.

RESUMO Um novo tratamento térmico tem sido pesquisado recentemente, cuja denominação é têmpera e partição (T&P), com o intuito de criar aços com austenita estável em sua microestrutura. Inicialmente, esse tratamento foi realizado em aços de alto silício, não obstante, seu potencial alcança outros diversos materiais como os de baixa liga contendo níquel ou manganês. O mesmo consiste em realizar a têmpera entre temperaturas inicial (Ms) e final (Mf) da transformação martensítica, seguidos por um reaquecimento a um estágio isotérmico durante um certo período. Neste trabalho, foi realizado a T&P no aço SAE 4340, austenitizados a 870 °C durante 30 min, então temperado em polímero ao patamar de 240 °C e por fim, particionado em três tempos distintos: 10 s, 30 s, e 90 s. Ainda, foi feito a têmpera e revenimento (TR) no mesmo material para comparações entre as microestruturas e propriedades mecânicas, através de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-x (DRX), além de ensaios de microdureza Vickers. Observou-se uma microestrutura complexa nas amostras oriundas da T&P, diferentemente dos corpos de prova da TR. A partir do DRX, obteve-se indícios de que o tempo de 30 s para o processo de partição foi o mais efetivo em estabilizar a austenita retida. Soma-se a isso, a alta dureza alcançada, chegando ao nível de 696HV1.

Durante o processo de soldagem o aço microligado ASTM A131 Grau AH36 pode apresentar defeitos oriundos dos ciclos térmicos (distorções) que demandarão procedimentos onerosos como o tratamento térmico pós-soldagem. Somando-se a isto, este aço não é indicado a sofrer normalização, normalização seguida por revenimento, ou por têmpera e revenimento. Neste caso, a técnica da dupla camada, que se baseia na deposição controlada dos passes da primeira e segunda camada através da escolha apropriada da relação de energias de soldagem, surge como alternativa. Diante disto, este trabalho teve por objetivo encontrar a relação de energia de soldagem que satisfizesse os critérios de microdureza e macrografia. Para isto foram realizadas soldagens preliminares para cada energia e após isto a comprovação com a soldagem de dupla camada em chapa plana. Os resultados indicaram que as relações de energias de soldagem 5/14 e 5/17 kJ.cm^-1 foram aprovadas, porém a energia de 5/14 kJ.cm^-1 foi a que apresentou o maior afastamento no critério baseado na microdureza. A soldagem com dupla camada comprovou que a relação de energia encontrada foi adequada apresentando microdurezas com valores inferiores ao limite da zona endurecida (300 HV0,1) demonstrando a possibilidade de revenimento ocasionado pela sobreposição dos passes.

In addition to electromagnetic attraction between the arcs in Tandem Pulsed gas metal arc welding (GMAW), arc interruptions, mostly in the trailing arc at low mean current levels, may also occur, which is a phenomenon not widely discussed in the welding field. These arc interruptions must be avoided, since they also represent interruptions in metal fusion and deposition during the welding process, leading to lack of fusion/penetration and/or deposition flaws, adding cost for repairing operations. To improve the understanding on arc interruptions in Tandem Pulsed GMAW and how the current pulsing synchronism between the arcs relates to this phenomenon, this work proposes to evaluate the influence of parameters of adjacent arcs (Tandem Pulsed GMAW) and also of a single arc (GTAW—gas tungsten arc welding), but similarly subjected to magnetic deflection, on the occurrence of arc interruptions/extinctions. High-speed filming was used to help understand the interruption/extinction mechanism. In the case of Tandem Pulsed GMAW, the pulses of current of the leading and trailing arcs need to be almost-in-phase to prevent interruptions in the trailing arc. The distance of 10 mm between the adjacent arcs helped reduce the incidence of trailing arc interruptions, yet keeping a sound weld visual quality. In the case of GTAW, the higher the electrical current flowing through the arcs and the shorter their lengths, the more they resist to the extinction. The trailing arc interruptions in Tandem Pulsed GMAW seem to be determined by the deflection and heat in this arc, and their prevention can be achieved by a balance between these two factors, which is reached by synchronized pulsing currents.