Effet de l’apport de chaleur lors du soudage sur les propriétés mécaniques

Effet de l’apport de chaleur dans le soudage

L’apport de chaleur dans le bain de fusion et la gouttelette comprend le transfert de chaleur par conduction, convection et chauffage ohmique. L’apport de chaleur pour un processus spécifique dépend de l’énergie de l’arc et de l’efficacité du processus de soudage.

arc de soudage

Influence de l’apport de chaleur sur la ténacité (CVN)

La ténacité du métal fondu est influencée par l’apport de chaleur, la composition chimique, la microstructure et la vitesse de refroidissement de la soudure. Un faible apport de chaleur entraîne un refroidissement rapide et peut avoir une microstructure de ténacité élevée dans l’assemblage soudé, tandis qu’un apport de chaleur élevé entraîne un refroidissement plus lent mais entraîne une ZAT très grossière avec une mauvaise ténacité dans l’assemblage soudé.

Le chercheur a découvert que la plage d’apport de chaleur (HI) de 2 kJ/mm pour des propriétés de ténacité optimales dans le métal fondu de la chimie C-Mn. L’augmentation de l’apport de chaleur a entraîné une augmentation de la taille des billes et de la largeur des grains colonnaires avec une augmentation de la ferrite pro-eutectoïde en remplaçant la ferrite aciculaire au détriment des propriétés de ténacité. Une réduction de la résistance à la traction entraîne une augmentation de l’apport de chaleur produit une croissance des grains dans les régions réchauffées remplaçant les zones à grains grossiers et fins. L’augmentation de l’apport de chaleur a entraîné un plus grand espacement des cellules dendritiques cellulaires, une diminution de la ferrite aciculaire et des lattes de ferrite aciculaire plus grossières.

des valeurs d’apport de chaleur plus faibles offrent de meilleurs résultats de ténacité par rapport à un apport de chaleur plus élevé dans le soudage en acier HSLA. 

Un apport de chaleur élevé entraîne une diminution significative de la ferrite aciculaire avec une structure à gros grains dans le métal fondu, ce qui entraîne une diminution significative des propriétés de ténacité du métal soudé à 0°C. La ferrite aciculaire dans la microstructure affecte de manière significative les propriétés de ténacité à basse température. Une augmentation de la ferrite aciculaire augmente les propriétés de ténacité. Par conséquent, des valeurs d’apport de chaleur plus faibles favorisent la croissance de la ferrite aciculaire (dans le métal fondu est bénéfique pour des propriétés de ténacité plus élevées, car un apport de chaleur plus élevé entraîne une phase plus contrôlée par la diffusion pendant la solidification (transformation d’austénitique en ferrite) et une réduction de la ferrite aciculaire due à diffusion contrôlée.Un faible apport de chaleur entraîne un refroidissement rapide au voisinage de la température A1 forment une ferrite aciculaire qui est plus équiaxe.

Influence de l’apport de chaleur sur la résistance à la traction

La résistance à la traction (TS) et la limite d’élasticité (YS) du métal fondu diminuent avec une augmentation des valeurs d’apport de chaleur. De toute évidence, un apport de chaleur élevé produit une vitesse de refroidissement plus lente, produisant ainsi une microstructure souple avec une limite d’élasticité réduite.

essai de traction

Influence de l’apport de chaleur sur la microstructure du métal fondu

Dans ASTM A572 Gr. 50 matériau qui a une composition chimique similaire à SA516 Gr. 70 avec un apport de chaleur élevé Les soudures SAW ont signalé l’apport de chaleur comme les principaux facteurs contribuant aux propriétés microstructurales. Un apport de chaleur élevé (7,8 kJ/mm-14,3 kJ/mm) a produit un très faible niveau de ferrite aciculaire avec une augmentation de la ferrite primaire et des agrégats de ferrite-carbure. La figure ci-dessous montre que la ferrite aciculaire et la ferrite de seconde phase ont une forte diminution avec l’augmentation des valeurs d’apport de chaleur de 4,8 kJ/mm à 14,3 kJ/mm dans la soudure SAW. La figure ci-dessous montre les changements dans la microstructure du métal fondu dus à l’augmentation de l’apport de chaleur. À des valeurs d’apport de chaleur de 4,8 kJ/mm, la proportion de ferrite aciculaire à un niveau élevé se compare à des niveaux très faibles pour un apport de chaleur élevé de 14,3 kJ/mm.Cette diminution de la ferrite aciculaire s’accompagnant d’une augmentation des agrégats de ferrite primaire et de ferrite-carbure.

Influence de l'apport de chaleur sur la microstructure du métal fondu
Influence de l'apport de chaleur sur la microstructure du métal fondu

La figure ci-dessus montre la microstructure d’un acier faiblement allié à faible teneur en carbone avec une présence prédominante de ferrite aciculaire. Le côté droit montre la structure à un grossissement plus élevé avec une tache noire comme inclusions.

ont analysé qu’un faible apport de chaleur avec des passes de soudure plus élevées produit une structure ferritique par rapport à une structure de graphite en raison d’un apport de chaleur élevé avec un nombre de passes de soudure inférieur dans la zone de soudure du matériau SA 516 Gr 70 en utilisant le procédé SAW.

Influence de l’apport de chaleur sur la dureté du métal fondu

Une augmentation de HI a entraîné une diminution des valeurs de dureté de la soudure. L’apport de chaleur le plus faible produit la dureté la plus élevée et l’augmentation des valeurs d’apport de chaleur entraîne une diminution des résultats de dureté.

Influence de l'apport de chaleur sur la dureté du métal fondu