Hot cracking in ferritic stainless steel welds, has limited their industrial application despite the good corrosion resistance in aggressive environments and low cost. Generally, the fabrication and joining of components for any application involve the welding processes, for this reason hot cracking must be overcome in order to produce sound welds. The aim of this study was to analyze the relationship between GTAW process and metallurgical phenomenon associated to hot cracking through circular patch test and experimental design relating welding speed and heat input. Results showed the incidence of hot cracking when the material solidifies as straight, long columnar grains due to the high welding speed, promoting a stress concentrator that is also linked to the formation of austenite. On the other hand, at slow welding speed and low heat input curved grains are result of the solidification, which decreased the hot cracking susceptibility.

El agrietamiento en caliente en uniones soldadas de aceros inoxidables ferríticos ha sido una de las limitantes para su aplicación industrial a pesar del bajo costo y de su elevada resistencia a la corrosión en ambientes agresivos. Generalmente, el uso de los procesos de soldadura es primordial para fabricar o unir componentes en cualquiera de sus aplicaciones, por lo que el agrietamiento en caliente debe ser evitado para lograr un comportamiento óptimo en servicio. Este trabajo, se enfocó en analizar la relación de las variables de soldadura del proceso GTAW y los fenómenos metalúrgicos asociados al agrietamiento en caliente empleando el ensayo de parche circular de soldadura bajo un diseño de experimentos en función de la velocidad de avance y el aporte térmico. Los resultados mostraron una incidencia de agrietamiento en caliente cuando los granos columnares presentan una morfología recta y alargada teniendo una velocidad de avance alta, generándose una concentración de esfuerzos que combinado con el mecanismo de formación de austenita, promueven el origen de la grieta en los bordes de grano. Contrariamente, con una velocidad de avance baja y bajo aporte térmico, las uniones soldadas presentaron granos solidificados en forma curva, lo cual disminuye la susceptibilidad de agrietamiento en el material.

This work investigates the effect of thermal cycling on the microstructure of a stainless steel superduplex, specifically on the sigma phase formation. The examined thermal cycles are similar to those produced in the heat affected zone of stainless steel when applying GTAW welding process. The temperatures and residence time for the cycle was determined using a typical thermal model of temperature distribution. The application of thermal cycles shows the microstructural evolution of steel in the range of 475ºC to 1100ºC with a short heating time and determines the temperature of formation and disolution of the sigma phase, and its maximum temperature of formation. The formation mechanism and chemical composition of the sigma phase is also examined.

Este trabajo investiga el efecto de los ciclos térmicos sobre la microestructura de un acero inoxidable superdúplex específicamente sobre la formación de fase sigma. Los ciclos térmicos examinados son similares a los que se producen en la zona afectada térmicamente del acero inoxidable cuando se aplica el proceso de soldadura GTAW. Las temperaturas y tiempo de permanencia para el ciclo térmico se determinan usando un modelo de distribución de temperatura típico. La aplicación de los ciclos térmicos permite conocer la evolución microestructural del acero en el rango de 475ºC a 1100ºC con un tiempo corto de calentamiento y determinar la temperatura de formación y disolución de la fase sigma, pasando por su temperatura de máxima formación. Se examina la formación preferencial y la composición química de la fase sigma.