Analysis of the influence of the preheating temperature and PWHT on microstructure and mechanical properties of HAZ of steel AISI 4130 welded by SAW

Atualmente, há a necessidade de se desenvolver aços com alta resistência à propagação de trincas, especialmente em condições de carregamentos cíclicos, ou seja, resistentes à fadiga, na qual sua aplicabilidade se da em função de suas propriedades mecânicas. No presente trabalho estudou-se o efeito do preaquecimento na zona afetada pelo calor do aço AISI/SAE 4130 com composição química modificada, com altos teores de Mo, comparando as propriedades mecânicas e microestruturais nas condições como soldada, tratada termicamente e aplicando a técnica de Metodologia do Preaquecimento Combinado (MPC) com otimização de ciclos térmicos através da combinação do preaquecimento entre o 1º e 3º passe da 1º e 2º camada, respectivamente. A fim de avaliar as propriedades mecânicas, foram realizados ensaios de microdureza, mapeamento de dureza e ensaio de tenacidade ao impacto charpy. Para análise microestrutural, foi realizado microscopia ótica e microscópio eletrônico de varredura (MEV) para analisar as regiões de grãos grosseiros, fino e as intersecções entre as regiões da Zona Afetada pelo Calor (ZAC), quando aplicado o MPC. Como resultado, observa-se que preaquecimento é uma forma efetiva de redução de dureza, chegando a uma redução máxima de 71 HV0,1, quando comparado às temperaturas de preaquecimento entre 150 e 400 ºC. No entanto há um severo efeito deletério na tenacidade, podendo chegar a uma queda de 71% da energia absorvida. O tratamento térmico pós soldagem (TTPS) se mostrou eficiente apenas para amostra soldada com temperaturas de preaquecimento de 150 ºC, para as demais temperaturas não houve benefício, tanto em redução de dureza, quanto na restauração da tenacidade. No entanto, para temperatura de preaquecimento de 230 ºC também foi observado o acréscimo de dureza após o TTPS devido ao efeito de endurecimento secundário por precipitação de carbonetos metálicos (MC). A técnica MPC se mostrou muito eficiente em redução da dureza e restauração da tenacidade, e este fenômeno está associado à capacidade de solubilizar os carbonetos que precipitam durante a soldagem, fenômeno que não ocorre com a aplicação do TTPS.Currently, it is necessary to develop materials with high resistance to crack propagation, especially under conditions of cyclic loading condition such as fatigue resistant, in which its applicability is due to its mechanical properties. In the present work the effect of preheating in the heat-affected zone of the AISI / SAE 4130 steel with modified chemical composition (High Mo) was compared, regarding its mechanical and microstructural properties of each welding condition, As weld, post weld heat treated and applying the Methodology of combined preheating (MCP) with optimization of thermal cycles by combining the preheating between the 1st pass of 1st layer and the 3rd pass of 2nd layer. In order to evaluate the mechanical properties, microhardness tests, hardness mapping and charpy V notch tests were performed. For microstructural analysis, optical and scanning electron microscopy (SEM) were used to analyze the coarse grained regions and the intersections between the Heat Affected Zones (HAZ) regions, when applied to the MPC. As a result, it is observed that preheating is an effective form of reduction of hardness, reaching a maximum reduction of 71 HV0,1, when compared to the preheating temperatures between 150 and 400ºC, however there is a severe deleterious effect in the toughness, dropping up to 71% of the absorbed energy. The post weld heat treatment (PWHT) is efficient only for welded sample with preheating temperatures of 150 ºC, for the other temperatures there was no benefit, either in reduction of hardness or restoration of toughness. However, for the preheating temperature of 230 °C it was observed the increase of hardness after the PWHT due to the effect of secondary hardening by precipitation of metal carbides (MC). The MPC technique proved to be very efficient in decreasing hardness and restoring toughness, and this phenomenon is associated with the ability to solubilize the carbides that precipitate during welding, which is not observed while PWHT is applied