Influencia de los gases de protección sobre las propiedades metalúrgicas y mecánicas en la soldadura de un acero inoxidable 304L mediante el proceso FCAW-G

Abstract

In this research project, the shielding gas influence on mechanical and metallurgical properties of 304L austenitic stainless steel weldments by FCAW-G processes was studied. For this aim three plates with different shielding gases were welded: The first one with 100% argon, in the second one a mixture of 75% argon – 25% CO2, and in the third one 100% CO2. The base metal and weldments were metallographically characterized using optical (LOM) and scanning electron microscopy (SEM) with the purpose of analyze their microstructure and non-metallic inclusions. Also, mechanical testing as uniaxial tensile, Charpy V-notch impact, bending and hardness tests were performed with the purpose of measure the mechanical properties and cleanness of the different welded joints. Results obtained showed that the shielding gas plays an important role on microstructure and mechanical properties of the weldments. Thus, as the CO2 increases in the shielding gas, the density and size of non-metallic inclusions generated by the reaction between the dissociated oxygen from CO2 with the alloying and desoxidant elements added in the filler metal, increases too. Consequently, tensile strength, hardness and absorbed energy were adversely affected when the amount of CO2 was higher than 25% in the shielding gas.

En el presente trabajo de investigación se estudió la influencia de los gases de protección sobre las propiedades mecánicas y metalúrgicas de una unión soldada de un acero inoxidable austenítico 304L mediante el proceso de soldadura FCAW-G. Con este propósito se realizaron tres uniones soldadas, con tres diferentes gases de protección: en la primera se utilizó 100% argón, en la segunda una mezcla de 75% Ar - 25% CO2 y en la tercera 100% CO2. El metal base y las secciones transversales de las uniones soldadas con los diferentes gases de protección, se caracterizaron metalográficamente mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido, con el fin de analizar su microestructura e inclusiones no-metálicas. Así mismo, se realizaron ensayos mecánicos de tensión, impacto Charpy, doblez y dureza en el metal base y uniones soldadas con el fin de determinar sus propiedades mecánicas y sanidad. En general, los resultados obtenidos muestran que el gas de protección tiene una fuerte influencia sobre la microestructura y propiedades mecánicas de la unión soldada. Así, al aumentar la cantidad de CO2 en el gas de protección, aumenta considerablemente la cantidad y el tamaño de las inclusiones no-metálicas formadas por la reacción del oxígeno disociado del CO2 con elementos de aleación y elementos desoxidantes añadidos en el fundente del metal de aporte. Consecuentemente, la resistencia a la tensión, dureza, y resistencia al impacto se ven afectadas cuando la cantidad de CO2 en el gas de protección es mayor a 25%.