Efecto de los campos magnéticos en la soldadura del acero inoxidable austenítico AISI-347

Abstract

Plates of as-received (hot rolled) Nb-stabilized AISI-347 austenitic stainless steel, 7 mm in thickness, were gas metal arc welded using an ER-310 filler wire. Some joints were plainly welded (0 mT) whereas in others an electromagnetic field (EMF) was applied during welding with an axial (AEMF; 3 and 15 mT) and a perpendicular (PEMF; 2, 4 and 6 mT) orientation of the magnetic flow lines with reference to the welding torch. The macro and microstructural characterization of the welds was performed and it was related to their mechanical and electrochemical behavior. The findings revealed a reduction in the extent of the heat affected zone (HAZ) for all the joints welded with electromagnetic interaction (EMI) in comparison to the plain weld (0 mT). Besides, the reduction of the grain size in the grain refinement zone (GRZ) was larger for the 3 mT weld with respect to the 0 mT welding condition. Particles of NbC, NbCN y M23C6 were detected and identified in the as-received base metal (BM) by scanning electron microscopy (SEM). The dilution of the BM into the weld pool gave rise to the presence of NbC and NbCN in the weld metal (WM). Characterization of the BM and GRZ by transmission electron microscopy (TEM) revealed the precipitation of ferrite (?), martensite (?) and Laves phase in the austenitic matrix of the BM. In addition, the presence of NbC y M23C6 particles was confirmed in the GRZ for the 0 and 15 mT welded joints. Regarding the mechanical properties, microhardness varied as a function of the grain size, precipitation of NbCN and the presence of oxides, ferrite and twins.

Se soldaron placas de 7 mm de espesor de acero inoxidable austenítico estabilizado con niobio AISI-347 en condición de recibido (rolado caliente) por medio del proceso de soldadura por fusión con arco metálico y protección gaseosa usando el electrodo ER-310. Algunas juntas se soldaron de manera tradicional (0 mT) mientras que en otras se aplicó un campo electromagnético durante la soldadura con un arreglo axial (CEMA; 3 y 15 mT) y perpendicular (CEMP; 2, 4 y 6 mT) de las líneas de flujo magnético con respecto a la torcha de soldadura. Se realizó la caracterización macro y microestructural de las soldaduras y se relacionó con sus propiedades mecánicas y su comportamiento electroquímico. Se encontró una reducción en el tamaño de la zona afectada térmicamente (ZAT) para todas las condiciones de soldeo con interacción electromagnética (IEM) respecto de 0 mT. Además, la reducción en el tamaño de grano en la zona de refinamiento de grano (ZRG) fue mayor para la junta soldada con 3 mT respecto a la de 0 mT. Por medio de microscopía electrónica de barrido (MEB) se identificaron partículas de NbC, NbCN y M23C6 en el metal base (MB). La dilución del MB dio lugar a la presencia de NbC y NbCN en el metal de soldadura (MS). Por medio de microscopía electrónica de transmisión (MET) se caracterizó el MB y la ZRG. Para el MB se observó una matriz austenítica (?) con la precipitación de ferrita (?), martensita (?) y fases laves. Además, en la ZRG para 0 y 15 mT se identificó la presencia de NbC y M23C6. Respecto a las propiedades mecánicas, la microdureza varió en función del tamaño de grano, la precipitación de NbCN, la presencia de ferrita, óxidos y maclas.