Comportamiento a la fatiga de la soldadura disímil IN718-AL6XN

Abstract

Gas tungsten arc welding was used to join plates of Inconel 718 and AL6XN. An ERNiFeCr-2 filler metal was fed by a semi-automatic mechanism. Mechanical properties were determined by tensile, micro hardness, and instrumented Charpy impact tests. The fatigue and crack growth behavior of Inconel 718 and AL6XN also was evaluated. The partial dissolution of secondary phases such as γ’ and γ’’ precipitates gave rise to a soft region (~200 HV1.0) localized in the heat affected zone (HAZ) of the IN718 side. The post weld heat treatment increased the hardness (~395.4 HV0.1) in the HAZ of the IN718 side and in the fusion zone (~341.5HV0.1). However, due to the Nb segregation and carbides formation, the ’’ precipitation is not fully completed. Therefore, the hardness values of the fusion zone did not reach the values of the IN718 base material in the aged condition (~408.5 HV0.1). The heat treatment did not show any effect in the AL6XN side. The yield strength (~426±8.5 MPa) of the as-welded dissimilar joint was very close to the joints with post weld heat treatment (385±3.5 MPa), for this reason, fatigue tests were performed with the dissimilar joints in the as-welded condition. A comparison between Wöhler curves for the monolithic IN718 and AL6XN alloys and the IN718-AL6XN dissimilar welded joint were obtained. Although Vickers micro hardness profiles revealed the presence of a soft region in the HAZ of the IN718 base material, the fatigue crack nucleated at the fusion zone near to the AL6XN and propagated across the weld bead.

Se utilizó un proceso de soldadura con protección gaseosa y electrodo no consumible para realizar la unión de placas de Inconel 718 (IN718) y acero inoxidable superaustenítico AL6XN. El electrodo ERNiFeCr-2 fue utilizado como material de aporte y se alimentó mediante un dispositivo semiautomático. Las propiedades mecánicas fueron determinadas mediante ensayos de tensión, impacto Charpy instrumentado y mediciones de micro dureza. El comportamiento a la fatiga y el crecimiento de grieta también fueron evaluados. La disolución parcial de las fases secundarias γ’ y γ’’ produjo una región blanda (~200 HV1.0) en la ZAT del lado de la placa de IN718. El tratamiento térmico post soldadura incrementó la dureza en la ZAT del lado IN718 (~395.4 HV0.1) y en la zona de fusión (~341.5HV0.1). Sin embargo, debido a la segregación de Nb y la formación de carburos, la formación de γ’’ no se produjo completamente, por lo tanto, los valores de dureza en estas zonas no alcanzaron los valores del material base IN718 en condición de endurecido por precipitación (~408.5 HV0.1). El tratamiento térmico post soldadura no tuvo ningún efecto en el lado de la placa de AL6XN. El esfuerzo de cedencia de las juntas disímiles obtenidas después del proceso de soldadura (~426±8.5 MPa) fue muy cercano al esfuerzo de cedencia de las juntas a las que se le aplicó el tratamiento térmico post soldadura (385±3.5 MPa), por esta razón, se determinó utilizar uniones disímiles tal como fueron obtenidas después de la soldadura para realizar los ensayos de fatiga. Se realizó una comparación entre las curvas de Wöhler para los materiales base IN718, AL6XN y las juntas soldadas disímiles.