Metalurgia de La Soldadura Del Acero Inoxidable

8/18/2019 Metalurgia de La Soldadura Del Acero Inoxidable

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Metalurgia de la soldaduradel acero inoxidable


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Aceros inoxidables....• Aceros aleados con contenido de Cr superior a

11 %

• Deben su resistencia a la corrosión a lapresencia de una capa pasiva de óxido en susuperficie

• Esta capa es ... – Densa

– Tenaz

– Adherente

– Refractaria, ETC• Cuando esta capa es removida el acero

inoxidable es atacado por la corrosión

• Elementos de aleación importantes: Fe, Cr, Ni,C, Mn, Si, Nb, Ti, Mo, N


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División...

Grados comunes MartensíticosFerríticos Austeníticos

Grados especiales

Endurecidos por precipitación

Duplex

Superferrítico

Superaustenítico


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División...• Los grados comunes son caracterizados por la fase

metalúrgica predominante presente cuando elacero inoxidable es puesto en servicio

• La fase presente dependerá de los elementos

aleantes existentes y de la historia térmica de laaleación

• Vital importancia para explicar muchosfenómenos relacionados a la soldadura :

Diagramas de fase.

• Debido a que la soldadura implica velocidad deenfriamiento rápida, cierto grado de desviación

respecto a los diagramas de fase debe ser esperado


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1480-

1530

1400-14501480-15301538°CRango de

fusión

590-670690-1020550-720120nΩ.mResistividad

eléctrica

24.4-26.318.7-22.828.760W/(m.K)Conductivid

ad térmica

11.2-12.117-19.0211.6-12.111.7Цm/m.°CCoef.

Expansióntérmica

200200200200GPaModulo de

Elasticidad

7.87.87.87.8

Mg/m3Densidad

Ferríticos AusteníticosMartensíticos Acero alcarbono

UnidadesPropiedad

Propiedades físicas típicas


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Clasificación...• Los grados comunes forjados son clasificados por AISI porsu composición química:

– 2XX Tipo de aleación Cr – Ni – Mn

– 3XX Tipo de aleación Cr – Ni

– 4XX Tipo de aleación Cr

• Las fundiciones son estandarizadas por alloy Casting

Institute Division de la Steel Founders Society of America (HC, HK-30, etc)

• Existe también la designación ASTM

• Otros aceros inoxidables son designados por el nombre deuna aleación comercial

• La mayoría de ellos tiene asignado un número UNS ( Por

ejemplo el 304L tiene la designación UNS S30403)


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Para soldarlos existen tres posibles problemas...

• Fisuración en caliente• Precipitación de carburos-Corrosión

Intergranular

• Formación de fase sigma


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Fisuración de solidificación...

• Bajo condiciones de alta restricción , ocurrenalgunas veces fisuras de orientación aleatoria.

• Son fisuras de pequeña longitud que aparecen conel charco de soldadura al rojo

• Se deben a la aparición de películasintergranulares con constituyentes de bajo puntode fusión ( 800 °C – 900°C)

• Con la existencia de una pequeña cantidad deferrita en el depósito, esta tendencia desaparece


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Ferrita en el depósito...


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El orígen de la ferrita...


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Hay dos formasde

solidificación...


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¿ Cómo predecimos el contenidode ferrita?

• Diagramas constitucionales

• Medición del número de ferrita ( FN)


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Diagrama de Schaeffler


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Precipitación de carburos...

• Los aceros inoxidables tienen una bajasolubilidad de carbono a temperatura ambiente

• Esto se debe a la alta tendencia del C a juntarse

con el Cr y formar carburos principalmente deltipo M23C6 ( FeCr)23C6

• El contenido de Cr de estos carburos está en el

rango de 42-65%. Por lo tanto están fuertementeenriquecidos en cromo.


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Precipitación de carburos...• Los carburos mencionados son un producto natural

del enfriamiento en equilibrio de los acerosinoxidables con alto contenido de C.

• Sin embargo, el C es mantenido en solución por untratamiento de recocido de solubilización ( 1050°C – 1150°C) y un posterior temple.

• Se obtiene una condición de no equilibriometalúrgico.

• Si se aumenta la temperatura el potencial de difusiónde los elementos aleantes ( el C en este caso) seincrementa y los carburos y fases intermetálicas se

pueden precipitar nuevamente.


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Precipitación de carburos...

La precipitación ocurre preferentemente en los

límites de grano...


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Corrosión Intergranular...


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La precipitación de carburos es un procesodependiente del tiempo y la temperatura...


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Efecto de otras variables....

• Ferrita: C se difunde más fácil en ferrita y laferrita tienen menos solubilidad para el C⇒ efectonegativo

• Carbono⇒efecto negativo

• Niquel:Incrementa la actividad del C y disminuyela solubilidad del C⇒efecto negativo

• Silicio: Incrementa la actividad del C ⇒efecto

negativo

• Cromo: Atrasa el area IC⇒efecto positivo

• Ti y Nb: Fuertes formadores de carburos ⇒efecto

positivo


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Formación de fase sigma...• La fase sigma es una fase intermetálica. Es un

compuesto intermetálico FeCr de diferenteestructura que el metal base ( estructuratetragonal)

• Su precipitación produce una disminución de la

tenacidad y un incremento en dureza• Tiene un alto contenido de Cr ( 47% en la aleación

Fe-Cr)

• Para este enriquecimiento local en Cr, este debedebe difundirse es decir necesita calor.

• Se precipita en aceros inoxidables con contenidos

de Cr > 16%


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Formación de fase sigma...

• Cr tienen mayor potencial de difusión en laferrita⇒esta es más suceptible

• Es una fase de equilibrio

• Se requiere una cantidad considerable de ferrita para promover su formación ( > 15 FN)

• La cantidad de fase sigma puede modificarse porotros elementos de aleación

• Crequ: Cr + 0.31*Mn + 1.76*Mo + 1.70*Nb +1.58*Si + 2.44*Ti+ 1.22*Ta+2.02*V+0.97*W-0.266*Ni-0.177*Co

Fórmula de Hull – Fragilización a 820°C


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Fase sigma ... Fase de equilibrio

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