El acero con alto contenido de carbono se refiere a un tipo de acero al carbono con un contenido de carbono (c) superior al 0,6%.
Es más propenso a endurecerse en comparación con el acero de medio carbono y forma martensita con alto contenido de carbono, que es propensa a la formación de grietas en frío.
La estructura martensítica formada en la zona de soldadura afectada por el calor tiene propiedades duras y quebradizas, lo que conduce a una disminución significativa de la plasticidad y tenacidad de la unión. Como resultado, la soldabilidad del acero con alto contenido de carbono es deficiente y se debe utilizar un proceso de soldadura especializado para mantener el rendimiento de la unión.
Debido a su escasa soldabilidad, el acero con alto contenido de carbono no se utiliza habitualmente en estructuras de soldadura.
El acero con alto contenido de carbono se utiliza principalmente en piezas de máquinas que requieren alta dureza y resistencia al desgaste, como ejes giratorios, engranajes grandes y acoplamientos.
Para conservar el acero y simplificar la tecnología de procesamiento, estas piezas de las máquinas suelen unirse mediante soldadura.
La fabricación de maquinaria pesada también puede implicar soldar piezas de acero con alto contenido de carbono.
Al desarrollar el proceso de soldadura para componentes de acero con alto contenido de carbono, es importante analizar minuciosamente los posibles defectos de soldadura e implementar las medidas adecuadas para el proceso de soldadura.
1. Soldabilidad del acero con alto contenido de carbono.
1.1 Método del arco
El acero con alto contenido de carbono se utiliza principalmente en estructuras que requieren alta dureza y resistencia al desgaste, y generalmente se suelda mediante soldadura por arco con electrodo, soldadura fuerte o soldadura por arco sumergido.
1.2 Materiales de construcción
Soldar acero con alto contenido de carbono no necesariamente requiere que la unión y el metal base tengan la misma resistencia.
Para la soldadura por arco con electrodos, normalmente se utilizan electrodos con bajo contenido de hidrógeno, con una fuerte capacidad de desulfuración, bajo contenido de hidrógeno difusible en el metal depositado y buena tenacidad.
Si se requiere la resistencia del metal de soldadura y del metal base, se debe seleccionar un electrodo de bajo hidrógeno del grado apropiado.
Sin embargo, si no se requiere la resistencia del metal de soldadura y del metal base, se debe seleccionar un electrodo con un bajo contenido de hidrógeno y un nivel de resistencia inferior al del metal base.
Es importante evitar seleccionar un electrodo con un nivel de resistencia superior al del metal base.
Si no es posible precalentar el metal base durante la soldadura, se puede utilizar un electrodo de acero inoxidable austenítico para evitar el agrietamiento en frío en la zona afectada por el calor, lo que da como resultado una estructura austenítica con buena plasticidad y resistencia al agrietamiento.
1.3 P reparación de techo
Para limitar el contenido de carbono en el metal de soldadura, se debe reducir la velocidad de fusión. Como resultado, durante la soldadura se utilizan comúnmente ranuras en forma de U o V. Es importante limpiar cualquier mancha de aceite y óxido dentro de los 20 mm a ambos lados de la ranura.
1.4 Recalentamiento
Al soldar con electrodos de acero estructural, el precalentamiento es necesario y debe realizarse antes de soldar. La temperatura de precalentamiento debe controlarse dentro del rango de 250°C a 350°C.
1.5 Tratamiento entre capas
En la soldadura multicapa y multipasada, la primera pasada generalmente se realiza utilizando un electrodo de baja corriente y diámetro pequeño.
La pieza de trabajo generalmente se coloca en soldadura semivertical, o la varilla de soldadura se utiliza para oscilar hacia los lados, lo que permite calentar rápidamente toda la zona del metal base afectada por el calor, logrando así los efectos de precalentamiento y preservación del calor.
1.6 Tratamiento térmico de soldadura
Inmediatamente después de soldar, la pieza debe colocarse en un horno calefactor y someterse a un aislamiento térmico a 650 °C para un recocido sin tensiones.
2. Defectos de soldadura de acero con alto contenido de carbono y medidas preventivas.
El acero con alto contenido de carbono tiene una fuerte tendencia a endurecerse, lo que lo hace susceptible a agrietarse en frío y en caliente durante la soldadura.
2.1 Medidas preventivas para grietas térmicas
(1) Control de la Composición Química de la Soldadura
Es importante controlar estrictamente el contenido de azufre y fósforo y aumentar adecuadamente el contenido de manganeso para mejorar la estructura de la soldadura y reducir la segregación.
(2) Control de la forma de la sección de soldadura
La relación de aspecto debe ser ligeramente mayor para evitar la segregación en el centro de la soldadura.
(3) Soldadura de alta rigidez
Para soldar con alta rigidez, se deben seleccionar los parámetros, la secuencia y la dirección de soldadura adecuados.
(4) Medidas de precalentamiento y enfriamiento lento
Si es necesario, se deben implementar medidas de precalentamiento y enfriamiento lento para evitar el agrietamiento en caliente.
(5) Aumento de la alcalinidad o flujo del electrodo
Aumentar la alcalinidad del electrodo o fundente puede reducir las impurezas en la soldadura y aumentar la segregación.
2.2 Medidas preventivas (4 )
(1) Precalentamiento y enfriamiento lento
El precalentamiento antes de soldar y el enfriamiento lento después de soldar pueden reducir la dureza y fragilidad de la zona afectada por el calor y acelerar la difusión de hidrógeno en la soldadura.
(2) Selección de medidas de soldadura apropiadas
(3) Adopción de una secuencia adecuada de montaje y soldadura.
Para reducir la tensión de restricción en uniones soldadas y mejorar el estado de tensión de las piezas soldadas, se debe emplear una secuencia adecuada de ensamblaje y soldadura.
(4) Selección adecuada de materiales de soldadura
La varilla de soldadura y el fundente deben estar secos y usarse inmediatamente antes de soldar.
(5) Eliminación de contaminantes
Antes de soldar, se deben eliminar completamente el agua, el óxido y otros contaminantes de la superficie del metal base alrededor de la ranura para reducir el contenido de hidrógeno difusible en la soldadura.
(6) Tratamiento de deshidrogenación
Se debe realizar un tratamiento de deshidrogenación inmediata antes de soldar para garantizar que el hidrógeno se elimine por completo de la unión soldada.
(7) Recocido de alivio de tensión
Inmediatamente después de la soldadura, se debe realizar un tratamiento de recocido con alivio de tensiones para favorecer la difusión del hidrógeno en la soldadura.
