Formación de tensiones residuales en estructuras delgadas de acero de baja aleación y alta resistencia fabricadas por DED-Arc con transformaciones de fase en estado sólido

Resumen Los procesos de Depósito de Energía Dirigida-Arc (DED-Arc) crean tensiones residuales en el material debido a sus gradientes térmicos no uniformes. Estas tensiones residuales interactúan con las cargas en servicio y podrían afectar negativamente la integridad del material. Para entender y mitigar los efectos negativos de estas tensiones, en este estudio se fabricó una estructura delgada de acero de baja aleación y alta resistencia (HSLA) mediante el proceso DED-Arc. La formación de tensiones residuales se estudió mediante difracción de neutrones en la línea central de la estructura. Para incorporar los efectos de la transformación de fase martensítica en la formación de tensiones residuales, se estudió la microestructura del material utilizando microscopía electrónica y óptica. Además, se calcularon las fracciones de fase utilizando métodos de segmentación de imágenes. Además, se realizaron cálculos termodinámicos para entender la cinética de los cambios de fase. Los resultados muestran que la estructura sigue un régimen de tensiones residuales de tracción-compresión-tracción-compresión en la dirección de desplazamiento al moverse desde el lado inferior del sustrato hacia el lado superior de la estructura delgada. Los principales factores que influyen en la formación de estas tensiones son la expansión de volumen debido a las transformaciones de fase martensítica y bainítica, la contracción debido al enfriamiento del material caliente y la flexión de la estructura debido a la interacción entre tensiones de tracción y compresión a diferentes alturas de la pieza.