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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