Caracterización microestructural de la soldadura disímil AL6XN -AID 2205 mediante la técnica de difracción de electrones retrodispersados (EBSD)

Abstract

Microstructural, crystallographic, and chemical evolution of a dissimilar welded joint between the superaustenitic stainless steel AL6XN and the duplex stainless steel AISI 2205 is done in this work. The joint was produced by the Gas Metal Arc Welding (GMAW) process operating in spray transfer mode, using an ERNiCrMo-3 filler metal and a shielding gas mixture of 95%Ar–3%N2– 2%O2. The welding parameters were adjusted to achieve a heat input of 1.6 kJ/mm. Characterization was performed in the weld metal (WM), fusion zone (FZ), dilution zone (DZ), and heat-affected zones (HAZ) using scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive Xray spectroscopy (EDS), electron backscatter diffraction (EBSD), and X-ray diffraction (XRD). The WM analysis revealed pronounced segregation of Nb, Mo, and Ti in interdendritic regions, resulting from non-equilibrium solidification, promoting the predominant formation of Laves phases with AB₂ stoichiometry and composition (Nb,Mo)(Cr,Fe,Ni)2, as well as (Cr,Nb)2N nitrides and titanium carbides (TiC). It was observed that nitrides acted as heterogeneous nucleation sites for the formation of the Laves phase. The analysis of partition coefficients (k = Cs/Ci), obtained by EDS, allowed explaining the variations in precipitate size and distribution. In the HAZ of the duplex 2205 steel, intragranular secondary austenite was identified, formed through solid-state diffusional transformation during the ferritization process, with no evidence of chromium carbide precipitation. The dilution percentage was 12.97% at the AL6XN interface and 13.75% at the 2205 interface. Vickers microhardness measurements showed variations along the joint, consistent with the microstructural heterogeneity. Tensile tests showed that failure occurs at the center of the weld metal (~694 MPa), with localized deformation and ductile fracture by microvoid coalescence.

En este trabajo se estudió la evolución microestructural, cristalográfica y química de una junta soldada disímil entre el acero inoxidable superaustenítico AL6XN y el acero inoxidable dúplex AISI 2205 obtenida mediante el proceso GMAW en modo de transferencia por rocío, utilizando el electrodo ERNiCrMo-3 y una mezcla de gas protector 95%Ar–3%N2–2%O2. Los parámetros de soldadura fueron ajustados para un aporte térmico de 1.6 kJ/mm. La caracterización se llevó a cabo en el metal de soldadura (MS), zonas de fusión (ZF), zonas de dilución (ZD) y zonas afectadas térmicamente (ZAT) de ambas interfases de la soldadura, mediante microscopía electrónica de barrido (MEB), espectroscopía de rayos-X por dispersión de energía (EDS), difracción de electrones retrodispersados (EBSD) y difracción de rayos-X (DRX). El análisis del MS reveló una marcada segregación de Nb, Mo y Ti en regiones interdendríticas, producto de la solidificación fuera de equilibrio, favoreciendo la formación predominante de fases Laves tipo AB₂ de composición (Nb,Mo)(Cr,Fe,Ni)2, así como nitruros (Cr,Nb)2N y carburos de titanio (TiC). Se observó que los nitruros actuaron como sitios de nucleación heterogénea para las fases Laves. El análisis de los coeficientes de partición (k = Cs/Ci) mediante EDS permitió explicar las variaciones en el tamaño y distribución de los precipitados. En la ZAT del acero dúplex 2205 se identificó austenita secundaria intragranular, formada por transformación difusional en estado sólido durante el proceso de ferritización, descartándose la presencia de carburos de cromo. El porcentaje de dilución fue de 12.97% en la interfase AL6XN y 13.75% en la interfase 2205. Las mediciones de microdureza Vickers mostraron variaciones a lo largo de la junta, coherentes con la heterogeneidad microestructural. Los ensayos de tensión muestran que la falla ocurre en el centro del metal de soldadura (~694 MPa), con deformación localizada y fractura dúctil por microcavitación.