Evaluación microestructural y mecánica del acero AHSS CP780 soldado por medio del proceso de soldadura GMAW-pulsado y GMAW-pulsado brazing

Abstract

Complex phase (CP) steel possess superb mechanical properties which make them very attractive materials for automotive industry applications. These steel are usually coated with a zinc film to improve their corrosion resistance. A critical challenge regarding their manufacturing processing is to perform welding by conventional fusion arc methods, since the high thermal input causes the evaporation of the protective zinc layer, leading to the presence of porosity and decreasing their anti-corrosion performance. Also, they favor phase transformation and grain growth in the heat affected zone (HAZ), diminishing the mechanical properties. The gas and metal arc welding process with the pulsed transfer mode in Brazing joints (GMAW-P Brazing) is characterized by low heat input that allows to join steels of high strength and low weldability. The aim of this research was to study the effect of the usage of the GMAW-P Brazing process on the microstructural changes of an advanced high strength CP-780 steel with respect to the GMAW-P welding process. Joints of CP-780 steel were carried out by using an ER-CuAl-A2 filler metal for the GMAW-P Brazing process and ER-80S-D2 for the GMAW-P process employing two levels of heat input. The phases in the weld bead and the HAZ, as well as the monitoring of the evaporation of zinc were analyzed by means of scanning electron microscopy (SEM). The mechanical properties of the welded joints were evaluated by tension, microhardness, and vertical impact tests. It was found that there was a greater surface of Zn evaporation in the joints welded with the GMAW-P process compared to those welded by the GMAW-P Brazing process.

Los aceros al carbono de fases complejas poseen excelentes propiedades mecánicas, que los hacen atractivos para diversas aplicaciones en el sector automotriz. En algunos casos, estos aceros son recubiertos con zinc para mejorar su resistencia a la corrosión (galvanizado o galvanneal). Realizar uniones soldadas por métodos convencionales de arco eléctrico representa un desafío, puesto que el elevado aporte térmico provoca la evaporación de la capa de zinc conduciendo a la presencia de porosidad y disminución de la resistencia a la corrosión. Asimismo, propicia transformación de fases y crecimiento del grano en la zona afectada térmicamente, y con ello la disminución de las propiedades mecánicas. El proceso de soldadura de gas y arco metálico con el modo de transferencia pulsado Brazing (GMAW-P Brazing) se caracteriza por un bajo aporte térmico que permite uniones de aceros de alta resistencia de baja soldabilidad recubiertos con zinc. El objetivo de esta investigación fue estudiar el efecto del uso del proceso GMAW-P Brazing sobre los cambios microestructurales de un acero avanzado de alta resistencia CP 780 (780MPa como esfuerzo último (UTS)) con respecto al proceso de soldadura GMAW-P. Se realizaron uniones empleando un metal de aporte ER-CuAl-A2 para el proceso GMAW-P Brazing y ER-80S-D2 para el proceso GMAW-P empleando dos calores de aporte diferentes. Se analizaron las fases presentes en el cordón de soldadura y la ZAT (Zona afectada térmicamente), y el seguimiento de la evaporación del zinc por medio de microscopía electrónica de barrido (MEB). Las propiedades mecánicas de las uniones soldadas se evaluaron mediante ensayos de tracción, microdureza y de impacto vertical. Los resultados mostraron una mayor evaporación de Zn superficial en las uniones soldadas con el proceso GMAW-P comparadas con el proceso GMAW-P Brazing.