Friction Stir Welding of Duplex Stainless Steels

Duplex stainless steels are successful in a variety of applications such as the food industry, petrochemical and plants for desalination of seawater, where high corrosion resistance and high mechanical strength are required. However, the beneficial microstructure may be change during fusion welding steps and it can compromise the performance of these materials. Friction stir welding is a solid state process avoiding typical problems concerning solidification such as solidification cracks, liquation and segregation of alloying elements. For superduplex stainless steels can avoid unbalanced proportions of ferrite and austenite, formation of secondary deleterious phases and grain growth of ferrite in the heat affected zone. Consolidated friction stir welded joints with full penetration of 6 mm thick were obtained for UNS S32101 and S32205 duplex and S32750 and S32760 superduplex stainless steels. The friction stir welds were submitted to tensile tests indicating an improvement of strength in welded joints showing increased of yield and tensile strength for all studied cases. Regarding the microstructural characterization, an outstanding gran refinement was observed in the welded joint achieving grain sizes as small as 1 ?m. This refinement was associated with the combination of microstructural restoration mechanisms in the dual phase microstructure promoted by severe deformation associated with a high temperature during the welding process.Os aços inoxidáveis duplex são bem sucedidos em uma variedade de aplicações como a indústria alimentícia, petroquímica e para plantas de dessalinização da água do mar, onde alta a resistência à corrosão e alta resistência mecânica são exigidas. Contudo, durante operações de soldagem por fusão pode haver alteração da microestrutura favorável destes materiais comprometendo seu desempenho. O processo de soldagem por atrito com pino não consumível pode gerar juntas no estado sólido evitando os típicos problemas da solidificação da poça fundida como segregação de elementos de liga, formação de trincas de solidificação e liquação; para o caso de aços inoxidáveis superduplex, pode-se evitar proporções desbalanceadas de ferrita e austenita, formação de fases secundárias deletérias e crescimento de grão ferrítico na zona termicamente afetada. Juntas consolidadas com penetração completa foram obtidas usando chapas de 6 mm de espessura para os aços inoxidáveis duplex UNS S32101 e S32205 e superduplex S32750 e S32760. As amostras foram submetidas a ensaios de tração indicando uma melhoria do desempenho mecânica das juntas soldadas com o aumento da tensão de escoamento e do limite de resistência à tração para todos os casos. Em relação à caracterização microestrutural, um pronunciado refinamento da ordem de 1 ?m foi observado na junta soldada. Este refinamento foi associado à combinação de mecanismos de restauração na microestrutura bifásica promovida pela deformação severa junto com a alta temperatura durante o processo de soldagem.211596