La soldabilidad se refiere a la capacidad de un material para soldarse en componentes que cumplan requisitos de diseño específicos bajo condiciones de construcción definidas y que satisfagan requisitos de servicio predeterminados.
La soldabilidad está influenciada por cuatro factores: material, método de soldadura, tipo de componente y requisitos de uso.
I. Aleación de hierro y carbono
1 . Visión general
La aleación Hierro-Carbono es una aleación binaria compuesta de hierro y carbono. Es el tipo de material a base de hierro más utilizado. El acero al carbono y el hierro fundido son materiales de aleación de hierro y carbono. Las aleaciones con menos de 0,0218% de carbono se conocen como hierro puro industrial. Las aleaciones de hierro y carbono con menos del 2,11% de carbono se denominan acero.
Las aleaciones con más de 2,11% de carbono se conocen como hierro fundido. Además de carbono, el acero al carbono y el hierro fundido contienen impurezas como silicio, manganeso, azufre, fósforo, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno; Estas impurezas pueden afectar las propiedades del acero.
Tabla 2-1: Soldabilidad de varios tipos de acero al carbono
| Nombre | contenido de carbon | Dureza típica | Usos típicos | Soldabilidad |
| Acero bajo en carbono | ≤0,15% | HRB | Chapas especiales y chapas perfiladas finas, tiras y alambres de soldadura. | Excelente |
| 0,15%~0,25% | 30-35HRB | Perfiles, placas y barras estructurales | Bien | |
| Acero al carbono medio | 0,25%~0,60% | 42-46HRC | Piezas y herramientas mecánicas. | Medio (normalmente requiere precalentamiento, se recomienda un método de soldadura con bajo contenido de hidrógeno) |
| Acero de alto carbono | >0,60%-1,00 | 55HRC | Muelles, moldes | Débil (requiere método de soldadura con bajo contenido de hidrógeno, precalentamiento y poscalentamiento) |
Aunque la resistencia del acero al carbono es relativamente baja, es fácil de fundir, tiene una procesabilidad excelente y es económico. Tiene una forjabilidad, soldabilidad y rendimiento de corte superiores. El acero al carbono normalmente se suministra al mercado en varias formas y tamaños, como acero redondo, acero cuadrado, acero para vigas en I y barras de refuerzo.
El acero con bajo contenido de carbono, con un contenido de carbono tan bajo como 0,25% o menos, y un contenido mínimo de M y Si, tiene una baja tendencia a endurecerse, lo que lo convierte en el tipo de acero más soldable. Además de C, M y Si, impurezas como S, P, O, N en el acero al carbono pueden afectar sus propiedades mecánicas, el agrietamiento en frío de las uniones soldadas, el agrietamiento en caliente y la sensibilidad a la fragilidad por envejecimiento. Las propiedades mecánicas del acero común con bajo contenido de carbono se muestran en la Tabla 2-2.
Tabla 2-2 Propiedades mecánicas del acero con bajo contenido de carbono
| Nota | Nivel | Prueba de tracción (no inferior) | Prueba de impacto | Prueba de flexión en frío 180°, B=2a |
||||
| Límite de elasticidad /MPa |
Resistencia a la tracción /MPa |
Tasa de alargamiento | Temperatura /℃ |
Energía de absorción de impacto Charpy V-Notch (longitudinal) /J≥ | ||||
| Diámetro del núcleo de flexión d |
||||||||
| Muestra longitudinal | Muestra transversal | |||||||
| Q195 | – | 195 | 315-430 | 33 | – | – | 0 | 0.5a |
| Q215 | A | 215 | 335-410 | 31 | – | – | 0.5a | El |
| B | 20 | 27 | ||||||
| Q235 | A | 235 | 370-500 | 26 | – | – | El | 1.5a |
| B | 20 | 27 | ||||||
| – | 0 | |||||||
| D | -20 | |||||||
| Q275 | A | 275 | 410-540 | 22 | – | – | 1.5a | 2a |
| B | 20 | 27 | ||||||
| W. | 0 | |||||||
| D | -20 | |||||||
| Q245R | – | 245 | 400-520 | 25 | 0 | 31 | 1.5a | |
| (20g,20R) | ||||||||
Formas:
- Q195, Q215 y Q235 presentan buena plasticidad y pueden laminarse para formar placas de acero, barras de refuerzo, tubos de acero y más.
- Q255 y Q275 se pueden laminar para formar acero estructural, placas de acero, etc.
Generalmente, no se lleva a cabo ningún tratamiento térmico después del conformado. La mayoría de ellos se utilizan directamente en estado laminado en caliente.
2. Soldabilidad del acero al carbono
El acero al carbono y el acero de baja aleación se clasifican según su composición química en tres grupos: acero al carbono, acero de baja aleación y acero aleado, siendo el acero al carbono (comúnmente denominado acero al carbono) el más utilizado.
Además del carbono, que es el principal elemento de aleación del acero al carbono, también hay silicio (Si<0,5%), manganeso (Mn<0,8%) e impurezas inevitables como azufre y fósforo.
El acero de baja aleación se deriva del acero al carbono y se añaden intencionalmente uno o más elementos de aleación para obtener ciertas propiedades. Por ejemplo, acero de 16Mn.
Clasificación y uso de aceros aleados:
- Acero de aleación estructural
- Acero para herramientas de aleación
- Acero de rendimiento especial
Contenido total de elementos de aleación:
- Acero de baja aleación: <5%
- Acero de aleación media: 5% – 10%
- Acero de alta aleación: >10%
1. Análisis de soldabilidad del acero con bajo contenido de carbono.
La soldabilidad del acero al carbono se deteriora al aumentar el contenido de carbono. Al seleccionar los materiales de soldadura, no sólo deben coincidir con el material original en composición y propiedades, sino que también deben evitarse elementos nocivos como el azufre y el fósforo en el metal de soldadura.
Al soldar acero al carbono con un contenido de carbono superior al 0,25%, se debe minimizar la fuente de hidrógeno.
Las razones mecánicas del agrietamiento durante la soldadura de acero al carbono son tensiones de restricción estructurales y tensiones térmicas desiguales. Habrá que tomar diferentes medidas tecnológicas en función del contenido de carbono.
Para el acero con bajo contenido de carbono, se debe prestar especial atención para evitar grietas causadas por tensiones de restricción estructural y tensiones térmicas desiguales. Además de prevenir las fisuras provocadas por estas tensiones, el acero con alto contenido en carbono debe principalmente prevenir las fisuras provocadas por el endurecimiento.
La soldabilidad del acero al carbono depende principalmente de su susceptibilidad al agrietamiento en frío, al agrietamiento en caliente y de la tenacidad de la unión. El contenido de carbono del acero y del metal depositado tiene el impacto más significativo en el craqueo en frío del acero al carbono.
Equivalente de carbono: CE=C+Mn/6+Si/24
Para el acero al carbono, el contenido de silicio es relativamente bajo y no supera el 0,5%. A veces se puede ignorar su impacto. A medida que aumenta el valor del Carbono Equivalente (CE), aumenta la propensión al agrietamiento en frío y se deteriora la soldabilidad. Normalmente, cuando el valor de CE supera el 0,40%, aumenta la sensibilidad al agrietamiento en frío.
La tendencia de las zonas de soldadura y afectadas por el calor a endurecerse, y su susceptibilidad al agrietamiento en frío, no sólo están relacionadas con la composición, sino que el impacto de la estructura en el rendimiento es aún más significativo. Dada una composición determinada, la estructura depende de la velocidad de enfriamiento, que se puede determinar a través de su estructura SHCCT (Transformación de enfriamiento continuo de zona afectada por calor simulada). La Figura 2-2 presenta el diagrama SHCCT del acero Q235 (A3).
Controlar la velocidad de enfriamiento del área de soldadura es un método crucial para cambiar el tipo de estructura y dureza de la zona de soldadura, reduciendo así la aparición de grietas por frío.
A medida que aumenta el espesor de la soldadura, o cuando la temperatura ambiente es más baja durante la soldadura, o la energía del alambre de soldadura es más baja, la disipación de calor se acelera y la velocidad de enfriamiento de la junta soldada aumenta, lo que a su vez aumenta la tendencia a las grietas por frío.
Las juntas en T y las juntas traslapadas tienen un área de disipación de calor mayor en comparación con las juntas a tope, lo que acelera la velocidad de enfriamiento en la zona de soldadura y la hace propensa a la formación de estructuras endurecidas.
El precalentamiento, el aumento de la temperatura entre las pistas o capas de soldadura o las medidas de poscalentamiento también pueden reducir la velocidad de enfriamiento durante la soldadura.
El endurecimiento del acero al carbono se debe principalmente a la formación de estructuras martensíticas. La martensita es una solución sobresaturada de carbono en α-Fε, y su dureza está relacionada tanto con el contenido de carbono en el acero como con la cantidad de martensita formada. La cantidad de martensita está influenciada por la velocidad de enfriamiento; una velocidad de enfriamiento muy rápida puede producir 100% martensita, logrando así la mayor dureza.
Hidrógeno y grado de restricción
El hidrógeno en el área de soldadura proviene principalmente de los materiales de soldadura y de la humedad en la zona de soldadura. El hidrógeno disuelto en la soldadura se puede reducir utilizando materiales de soldadura con bajo contenido de hidrógeno, aumentando la temperatura de secado de los materiales de soldadura, reduciendo el contenido de humedad en el gas protector o disminuyendo la humedad en el área de soldadura.
Un aumento en el espesor de la placa de acero o la rigidez de la estructura aumentará el grado de restricción, aumentando así la sensibilidad al agrietamiento inducido por hidrógeno.
Los tres principales inductores de la sensibilidad al agrietamiento en frío son la estructura endurecida, el hidrógeno y la tensión de restricción. Cuando la composición del acero es fija, cuanto mayor es la proporción de la estructura endurecida, menor es el contenido crítico de hidrógeno requerido para provocar el agrietamiento en frío y menor es la tensión de restricción requerida, aumentando así la tendencia al agrietamiento en frío.
Cuando la estructura y el contenido de hidrógeno son fijos, cuanto mayor es el grado de restricción, mayor es la sensibilidad al craqueo en frío. Por lo tanto, en la tendencia del acero al carbono al agrietamiento en frío, los tres factores de estructura endurecida, hidrógeno y tensión de restricción se promueven entre sí y son interdependientes.
grieta caliente
La susceptibilidad al craqueo en caliente está estrechamente relacionada con impurezas como el azufre (S) y el fósforo (P) en el acero. Durante la soldadura de acero al carbono con alto contenido de S y P, los compuestos de S y P de bajo punto de fusión se acumularon en los límites de los granos en la zona afectada por el calor, causando grietas de asentamiento cerca de la línea de fusión de la zona afectada por el calor.
Para láminas de acero más gruesas, los sulfuros distribuidos a lo largo de diferentes zonas de segregación pueden provocar grietas laminares en las juntas en T y otras. Cuando la tasa de dilución del material base es alta, ingresan más S y P en la costura de soldadura, lo que puede causar fácilmente grietas en caliente en la costura de soldadura.
Para evitar esto, el diseño de la unión o la operación del proceso deben evitar que la costura de soldadura tenga una forma estrecha y profunda. Los cordones de soldadura por arco de acero con bajo contenido de carbono generalmente tienen una mayor resistencia al agrietamiento en caliente.
lágrima laminar
El acero hirviendo tiene un mayor contenido de oxígeno y una banda de segregación notable en el centro del espesor de la placa, lo que puede causar grietas y porosidad durante la soldadura. Existe cierta tendencia a la rotura laminar al soldar chapas gruesas y además presenta un alto grado de sensibilidad al envejecimiento. La temperatura de transición frágil de la unión soldada también es mayor.
Por tanto, el acero en ebullición no se suele utilizar en la fabricación de estructuras sujetas a cargas dinámicas o que funcionen a bajas temperaturas.
Cambios en el rendimiento de la zona afectada por el calor durante la soldadura.
El principal cambio está en la ductilidad de la unión, que depende de la composición del acero, del estado del tratamiento térmico del material base antes de la soldadura y del proceso de soldadura térmica. El acero al carbono se entrega principalmente en estado laminado en caliente, pero para algunos aceros estructurales al carbono de alta calidad y aceros estructurales al carbono para fines especiales, el estado de entrega también se puede controlar mediante laminación, normalización, normalización + revenido o templado + revenido.
Durante el proceso de enfriamiento del acero, se aplica una gran tensión a una temperatura más baja antes de que la austenita se descomponga, lo que aumenta la velocidad de nucleación de la fase de ferrita. Los granos resultantes se refinan significativamente, mejorando así drásticamente su resistencia y ductilidad.
Ciertos métodos de soldadura tienen fuentes de calor dispersas o energía lineal excesivamente alta, como la soldadura con gas y la soldadura con electroescoria. Estos métodos hacen que los granos en la zona de grano grueso del área de la soldadura afectada por el calor se vuelvan aún más grandes, reduciendo así la resistencia al impacto de la junta. En consecuencia, a menudo se requiere un tratamiento térmico posterior a la soldadura para estructuras importantes.
En conclusión, el acero con bajo contenido de carbono tiene un bajo contenido de carbono y un contenido muy bajo de elementos de aleación. Por lo tanto, utilizando métodos de soldadura convencionales, no se producirán estructuras endurecidas ni grietas por frío en las juntas. Siempre que los materiales de soldadura se seleccionen correctamente, se pueden lograr uniones de soldadura satisfactorias.
2. Métodos de soldadura
No existen requisitos específicos para elegir un método de soldadura para acero con bajo contenido de carbono. La selección se puede realizar en función de variables como el espesor del material, la estructura del producto, los requisitos de rendimiento y las condiciones de producción.
La soldadura por arco metálico protegido, la soldadura protegida con gas CO 2 y la soldadura por arco sumergido son métodos de soldadura comunes.
3. Análisis de soldabilidad del acero al carbono medio.
Grieta fría
El acero con medio carbono tiene un equivalente de carbono más alto que el acero con bajo contenido de carbono. Cuando el contenido de carbono supera el 0,25%, aumenta la templabilidad del acero. Durante la soldadura, si la velocidad de enfriamiento es rápida (como se muestra en el diagrama CCT del acero 45 en la Figura 2-3, la velocidad de enfriamiento excede el valor crítico del punto c), se formará una estructura martensítica en la zona afectada por el calor.
La estructura martensítica del acero al carbono medio es más frágil y, bajo la acción de las tensiones de soldadura, está sujeta a agrietamiento en frío y fracturas frágiles. Es más probable que la zona afectada por el calor del acero de medio carbono forme una estructura martensítica endurecida después de la soldadura. Esta estructura es más sensible al hidrógeno y la tensión crítica requerida para el craqueo en frío es menor.
Por tanto, es aconsejable utilizar electrodos con bajo contenido de hidrógeno y aumentar adecuadamente la temperatura de precalentamiento para reducir la tensión residual.
Grietas calientes
Cuando la fracción de masa de carbono en el acero supera el 0,25%, la segregación del propio carbono y su promoción de otros elementos como el azufre (S) y el fósforo (P) se vuelven significativamente prominentes. Este es especialmente el caso cuando el contenido de S y P en el material original se controla cerca del límite superior del valor calificado requerido por la norma. Los sulfuros de bajo punto de fusión pueden provocar una mayor tendencia al craqueo en caliente, particularmente en el pozo del arco.
Por lo tanto, al soldar acero al carbono, es fundamental un control estricto de la fracción de masa de azufre.
poros
Debido al mayor contenido de carbono en comparación con el acero con bajo contenido de carbono, aumenta la cantidad de carbono que ingresa al baño de soldadura. Esto podría conducir potencialmente a la formación de poros de CO durante las reacciones de soldadura metalúrgica, aumentando así la sensibilidad a la formación de poros en la costura de soldadura.
Al soldar acero en ebullición es fundamental asegurarse de que el material de soldadura elegido contenga desoxidantes adecuados para evitar la formación de poros en el cordón de soldadura.
Cambios en el rendimiento de la zona afectada por el calor en soldadura.
La zona afectada por el calor durante la soldadura sufre cambios debido a la aparición de estructuras endurecidas, lo que resulta en un aumento de la resistencia, fragilidad y endurecimiento, así como una mayor susceptibilidad al agrietamiento en frío. El carbono del metal base fundido ingresa al baño de soldadura, lo que provoca un aumento en el contenido de carbono del metal de soldadura. El rendimiento varía entre las trayectorias de soldadura debido a las diferencias en las tasas de dilución.
A medida que aumenta el contenido de carbono en el acero de medio carbono, se deteriora su soldabilidad. Los principales problemas que se encuentran durante la soldadura son el agrietamiento en caliente, el agrietamiento en frío, la porosidad y la fractura frágil, y en ocasiones hay una disminución de la resistencia en la zona afectada por el calor. Cuantas más impurezas haya en el acero y mayor sea la rigidez estructural, más graves se vuelven estos problemas.
Cuando se realizan trabajos de reparación por soldadura en piezas fundidas de acero al carbono medio, se deben tomar precauciones para evitar el agrietamiento en frío durante la soldadura o el agrietamiento debido a una tensión residual excesiva en el área reparada.
4. Métodos de soldadura
Normalmente se utilizan métodos de soldadura con electrodo revestido o con protección de gas CO2. Al agregar superficies resistentes al desgaste o a la corrosión al acero con medio carbono, o al reparar superficies desgastadas más grandes en acero con medio carbono, también se puede utilizar la soldadura por arco sumergido.
5. Análisis de soldabilidad del acero con alto contenido de carbono.
Mala soldabilidad
El acero con alto contenido de carbono, que incluye acero al carbono estructural, piezas fundidas de acero al carbono y acero para herramientas al carbono, contiene más del 0,6% de carbono. La soldabilidad de estos materiales es bastante baja y la soldadura puede dar como resultado martensita dura y quebradiza con un alto contenido de carbono. Tienen una alta tendencia a endurecerse y agrietarse. Dada su escasa soldabilidad y alta dureza, estos tipos de acero se suelen utilizar en componentes o piezas que requieren alta dureza y resistencia al desgaste, más que en la creación de estructuras soldadas.
Métodos de soldadura: la soldadura por arco metálico protegido y la soldadura con gas se utilizan comúnmente para la soldadura de reparación.
II. Acero inoxidable
1. Información general
El acero inoxidable se refiere a un tipo de acero que no se oxida fácilmente en la atmósfera; Es un acero más resistente a la corrosión en condiciones específicas ácidas, alcalinas y salinas. Debido a su excelente resistencia a la corrosión, conformabilidad y tenacidad en un amplio rango de temperaturas, el acero inoxidable se usa ampliamente en petroquímicos, energía nuclear, industria ligera, textiles, alimentos y electrodomésticos.
1. Clasificación del acero inoxidable
(1) Acero inoxidable austenítico
El acero inoxidable austenítico se distingue por sus propiedades no magnéticas, buen rendimiento a bajas temperaturas, conformabilidad y soldabilidad.
(2) Acero inoxidable ferrítico
El acero inoxidable ferrítico se caracteriza por un fuerte magnetismo, fácil conformabilidad, resistencia al óxido y a la corrosión.
(3) Acero inoxidable martensítico
El acero inoxidable martensítico es conocido por su alta resistencia y dureza, aunque su resistencia a la corrosión es ligeramente menor que la del acero inoxidable austenítico y ferrítico.
(4) Acero inoxidable dúplex
El acero inoxidable dúplex tiene un alto límite elástico, resistencia a las picaduras y al agrietamiento por corrosión bajo tensión, y es fácil de moldear y soldar.
(5) Acero inoxidable endurecido por precipitación
El acero inoxidable endurecido por precipitación tiene un contenido de cromo de aproximadamente el 17 % y, junto con elementos como el níquel y el molibdeno, no sólo tiene suficientes propiedades inoxidables, sino que también presenta una resistencia a la corrosión comparable a la del acero inoxidable austenítico.
2. Papel de los elementos de aleación.
Hierro: Es el elemento metálico básico del acero inoxidable.
Cromo: Es el elemento principal que forma la ferrita. Cuando se combina con oxígeno, el cromo forma una película pasiva de Cr2O3 resistente a la corrosión, lo que lo convierte en el elemento esencial para mantener la resistencia a la corrosión del acero inoxidable.
Carbono: Es un fuerte elemento formador de austenita que puede aumentar notablemente la resistencia del acero. Sin embargo, el carbono también puede afectar negativamente a la resistencia a la corrosión.
Níquel: Es el elemento principal que forma la austenita. El níquel puede retrasar la corrosión del acero y el agrandamiento del grano durante el calentamiento.
Molibdeno: Es un elemento que forma carburos. Los carburos que forma son extremadamente estables, lo que impide el crecimiento del grano durante el calentamiento de la austenita y reduce la sensibilidad del acero al sobrecalentamiento.
Niobio, Titanio: Estos son fuertes elementos formadores de carburo que aumentan la resistencia del acero a la corrosión intergranular.
Nitrógeno: Es un fuerte elemento formador de austenita que aumenta significativamente la resistencia del acero.
Fósforo, azufre: estos elementos nocivos del acero inoxidable afectan negativamente su resistencia a la corrosión y sus propiedades de estampado.
3. Propiedades físicas generales del acero inoxidable.
(1) Conducción de calor: la tasa de transferencia de calor del acero inoxidable es relativamente lenta.
(2) Expansión térmica: en comparación con el acero al carbono, el coeficiente de expansión lineal del acero grado 304 es mayor.
(3) Resistencia eléctrica: Generalmente, la resistencia eléctrica de las aleaciones es mayor que la de los metales puros, y lo mismo se aplica al acero inoxidable.
(4) Propiedades magnéticas del acero inoxidable
Tabla 3: Propiedades magnéticas de diversos materiales
| Materiales | propiedades magnéticas | Permeabilidad magnética: μ（H=50e） |
| SUS430 | Magnetismo fuerte | – |
| Hierro | Magnetismo fuerte | – |
| No | Magnetismo fuerte | – |
| SUS304 | No magnético (muestra magnetismo durante el trabajo en frío) | 1,5 (65% de procesamiento) |
| SUS301 | No magnético (muestra magnetismo durante el trabajo en frío) | 14,8 (55% de procesamiento) |
| SUS305 | No magnético | – |
2. Soldabilidad
1. Soldabilidad del acero inoxidable.
La resistencia eléctrica del acero inoxidable es significativamente mayor que la del acero con bajo contenido de carbono. Durante la soldadura, tanto la varilla de soldadura como el material base en el área de soldadura son propensos a calentarse y fundirse. Esto puede provocar que el material base circundante se sobrecaliente, lo que provocará una deformación desigual en el área de soldadura y granos gruesos.
El acero inoxidable tiene un alto coeficiente de expansión lineal y un bajo coeficiente de conductividad térmica, lo que dificulta la disipación del calor. Durante la soldadura, la profundidad de penetración es alta y el calentamiento de la soldadura hace que la estructura se expanda. Durante el enfriamiento se producen importantes deformaciones por contracción y tensiones de tracción, que pueden conducir fácilmente a grietas térmicas.
La zona afectada por el calor (ZAT) en la soldadura puede provocar fácilmente corrosión intergranular. Esto ocurre porque, dentro de la ZAT, el metal base tiene poco cromo en el rango de temperatura de sensibilización (450°C a 850°C), lo que dificulta la pasivación.
Como resultado, su resistencia a la corrosión disminuye significativamente y, por lo tanto, se corroe preferentemente en el ambiente corrosivo correspondiente, ampliando los límites de grano del acero. En este punto, la plasticidad y resistencia del área corroída se han visto gravemente comprometidas, lo que provoca grietas y fracturas frágiles durante el doblado en frío y un sonido no metálico cuando el lugar corroído golpea el suelo.
El acero inoxidable es un tipo de acero relativamente resistente a la corrosión, pero no es completamente inoxidable. Hasta la fecha no se ha inventado ningún acero que no se corroa bajo ninguna circunstancia. Por lo tanto, se diseñan tipos específicos de acero para su uso en determinados entornos.
La resistencia a la corrosión del acero aumenta con el contenido de cromo. Cuando el contenido de cromo alcanza o supera el 12%, la resistencia a la corrosión del acero cambia drásticamente, pasando de propenso a la oxidación a resistente a la corrosión y de no resistente a la corrosión a resistente a la corrosión. Por lo tanto, comúnmente se hace referencia al acero inoxidable como una aleación a base de hierro con un contenido de cromo superior al 12%.
III. Acero resistente al calor
1. Información general
La capacidad del acero para mantener su estabilidad química (resistencia a la corrosión y a las incrustaciones) a altas temperaturas se denomina estabilidad térmica; La propiedad del acero de tener suficiente resistencia a altas temperaturas se llama resistencia térmica. El acero que tiene estabilidad térmica y resistencia al calor se conoce como acero resistente al calor.
1. Clasificación del acero resistente al calor
(1) En el acero perlítico resistente al calor, los principales elementos de aleación son el cromo, el molibdeno y el vanadio, con un contenido combinado normalmente inferior al 5%. Este tipo también se conoce como acero resistente al calor de baja aleación.
(2) El acero martensítico resistente al calor no solo tiene resistencia a altas temperaturas, sino que también tiene una notable resistencia a la corrosión. Los aceros 1Cr13 y 2Cr13 pueden servir como aceros resistentes al calor y como aceros inoxidables.
(3) Acero ferrítico resistente al calor
Este tipo de acero tiene una excelente resistencia a la oxidación y la corrosión a altas temperaturas, pero tiene poca resistencia al calor y es propenso a la fragilidad.
(4) Acero austenítico resistente al calor
Este tipo de acero no sólo tiene una alta resistencia al calor, sino que también tiene una considerable plasticidad, tenacidad y excelentes propiedades de soldadura. Debido a su estructura austenítica monofásica, también tiene una resistencia superior a la corrosión.
2. Soldabilidad
1. Soldabilidad del acero perlítico resistente al calor.
El elemento principal del acero perlítico resistente al calor es el carbono y contiene una cierta cantidad de cromo y molibdeno. Algunas variedades también contienen elementos como vanadio, tungsteno, silicio, titanio y boro. La presencia de estos elementos de aleación hace que la soldadura y la zona afectada por el calor sean propensas a endurecerse.
Después de la soldadura, el enfriamiento por aire puede producir fácilmente martensita dura y quebradiza, lo que no sólo afecta las propiedades mecánicas de la unión soldada, sino que también genera importantes tensiones internas. Combinado con una alta concentración de difusión de hidrógeno, la costura de soldadura y la zona afectada por el calor son propensas a agrietarse en frío.
Además, debido a que el acero perlítico resistente al calor contiene carburos fuertes como niobio, molibdeno y cromo, y generalmente se usa a altas temperaturas, es susceptible a agrietarse al recalentarse.
2. Soldabilidad del acero martensítico resistente al calor.
El acero martensítico resistente al calor incluye principalmente acero con alto contenido de cromo con composiciones simples como Cr13 y 2Cr13, así como acero que agrega elementos de aleación como Mo, V, W, Nb, etc., a la base de cromo 12. Estos tipos de acero tienden a sufrir enfriamiento al aire, lo que resulta en una pobre soldabilidad. Después de la soldadura, generalmente forman martensita de alta dureza y una pequeña cantidad de estructuras bainíticas, lo que lleva al agrietamiento en frío.
3. Soldabilidad del acero ferrítico resistente al calor.
La mayoría del acero ferrítico resistente al calor está compuesto de acero con alto contenido de cromo con w(Cr)>17% y una porción de acero tipo Cr13. Estos tipos de acero no sufren transformación de fase α→Y durante la soldadura y no tienen tendencia a endurecerse. Sin embargo, los granos cerca de la línea de fusión aumentarán rápidamente, provocando fragilidad en la unión soldada.
Cuanto mayor sea el contenido de cromo y cuanto mayor sea el tiempo de residencia a altas temperaturas, más grave será la fragilidad. Esta fragilidad no se puede refinar mediante tratamiento térmico, lo que la hace propensa a agrietarse al soldar estructuras rígidas.
4 . Soldabilidad del acero austenítico resistente al calor.
El acero austenítico resistente al calor tiene una microestructura austenítica como matriz. Este tipo de acero contiene cantidades importantes de níquel, manganeso y nitrógeno, que son elementos formadores de austenita. Tiene una excelente resistencia a altas temperaturas y estabilidad estructural por encima de 600 ℃, combinada con un buen rendimiento de soldadura. Por lo tanto, es el tipo de acero resistente al calor más utilizado en aplicaciones que oscilan entre 600 y 1200 ℃.
