Um Modelo Termo-Mecânico-Metalúrgico Acoplado Capturando Importantes Transformações na Soldagem de Aços de Alta Resistência e Baixa Liga

Resumo:

Um desafio bem conhecido é prever as transformações que ocorrem durante a soldagem das ligas metálicas com o objetivo de controlar as propriedades da solda. Desta forma, este estudo apresenta um modelo Termo-Mecânico-Metalúrgico para predizer numericamente a história térmica, as transformações de fase no estado sólido, a microestrutura de solidificação e a distribuição de dureza durante e após a soldagem de aços de alta resistência e baixa liga. O modelo foi implementado numericamente em um código computacional próprio baseado no Método dos Volumes Finitos, o que permitiu rastrear e calcular dinamicamente as frações volumétricas de ferrita, perlita, bainita e martensita na zona afetada pelo calor, além da formação e determinação do espaçamento do braço dendrítico na zona de fusão, enquanto que a distribuição da dureza na zona afetada pelo calor foi calculada aplicando-se a regra da mistura de fases. Para tanto, soldas autógenas usando o processo Gas Tungsten Arc Welding de passe único foram simuladas numericamente e experimentalmente realizadas em amostras do aço de alta resistência e baixa liga AISI 4130, incluindo seu pré-aquecimento com o objetivo de avaliar a eficácia do modelo proposto para simular a soldagem de peças em diferentes condições térmicas iniciais, tendo sido obtida uma estreita concordância entre os resultados calculados e experimentais.

Palavras-chave:
Aços alta resistência e baixa liga; Soldagem; Modelo Termo-Mecânico-Metalúrgico; Simulação numérica; História térmica; Transformações de fase; Dureza