Para a segurança e eficiência do custo de estruturas soldadas de aço de alta resistência, um conhecimento preciso do nível e distribuição das tensões residuais de soldagem é essencial pois estas exercem uma influência decisiva na resistência à fissuração e na carga suportada em serviço. Este artigo apresenta metais de adição inovativos nos quais a temperatura de transformação foi deliberadamente ajustada pela composição química. A transformação destes metais de adição martensíticos causa um efeito direto nas tensões residuais nas zonas fundida e afetada pelo calor (ZAC). Estes efeitos são explorados para contrabalancear a contração térmica do material e produzir tensões residuais compressivas na solda. Testes comparativos de soldagem foram feitos em um metal base de alta resistência de 690 MPa usando diferentes metais de adição de BTT. Radiação sincrótona de alta energia foi usada para medir as tensões residuais. O uso desta radiação permite medir as tensões rapidamente e de forma não destrutiva. Os resultados mostram uma dependência significativa da temperatura de transformação no nível e distribuição das tensões residuais resultantes.

For the safety and cost efficiency of welded high-strength steel structures, precise knowledge of the level and distribution of welding- and cooling-specific stresses and residual stresses is essential, since they exert a decisive influence on strength, crack resistance, and finally on the bearable service load. This paper presents innovative filler materials, of which the phase transformation temperature was deliberately adjusted via the chemical composition. The transformation behaviour of these martensitic Low Transformation Temperature (LTT-) filler materials shows direct effects on the local residual stresses in the weld and the HAZ. These effects can purposefully be exploited to counteract the thermally induced shrinkage of the material and to produce significant compressive residual stresses in the weld. Comparative welding experiments were carried out on 690 MPa high-strength base materials using various LTT-filler materials. High energy synchrotron radiation was used for residual stress measurement. Particularly the use of high energy synchrotron radiation makes it possible to detect the residual stress condition fast without destruction of material. Thereby, residual stress depth gradients can be determined simultaneously without removing material. In steel, gradients of up to 150 µm can be resolved in such a way. Furthermore, the application of high energy radiation permits determination of residual stresses of any available residual austenite contents. Results show significant dependence of transformation temperatures on the resulting residual stress level and distribution.

Fissuração a frio é um critério de avaliação relevante para juntas soldadas, sendo afetada pelas tensões residuais resultantes da soldagem. Neste contexto, tensões residuais de compressão podem ter uma influência positiva no sentido de prevenir a fissuração. Uma possibilidade única de já gerar tensões residuais de compressão já durante a execução da soldagem é oferecida pelos materiais de adição conhecidos como de "baixa temperatura de transformação" (BTT). Comparados com metais de adição convencionais, esses apresentam uma temperatura de transformação de fase inferior a qual pode contrapor a contração térmica do material durante o seu resfriamento. Como resultado, claras tensões residuais compressivas podem ser observadas na soldas e áreas adjacentes. A resistência mecânica destes consumíveis potencializa a sua aplicação para a soldagem de aços de alta resistência. Neste trabalho, foram determinadas as temperaturas de transformação de consumíveis BTT. Estas temperaturas foram identificadas usando Análise Térmica Diferencial com Detector Único (SS-DTA) e, adicionalmente, radiação Síncroton foi usada para determinar a cinética de transformação de todas as fases cristalinas envolvidas durante o aquecimento e resfriamento de um ciclo térmico de soldagem simulado.

Cold cracking resistance is a relevant evaluation criterion for welded joints and affected by residual stresses which result from the welding procedure. Compressive residual stresses can thereby have a positive influence on preventing cracking. A unique possibility of generating compressive residual stresses already during the welding procedure is offered by the so-called Low Transformation Temperature (LTT) filler wires. Compared to conventional wires, these materials show decreased phase transformation temperatures which can work against the cooling-specific contraction. In consequence, distinct compressive residual stresses can be observed within the weld and adjacent areas. The strength of these fillers makes them potentially applicable to high-strength steel welding. Investigations were carried out to determine the phase transformation behaviour of different LTT-filler materials. Transformation temperatures were identified using Single Sensor Differential Thermal Analysis (SS-DTA). Additionally Synchrotron radiation was used to measure the transformation kinetics of all involved crystalline phases during heating and cooling of a simulated weld thermal cycle.