¿Por qué es tan difícil soldar acero martensítico? Este artículo se sumerge en las complejidades de la soldadura de este material de alta resistencia, destacando su tendencia a endurecerse y agrietarse. Conocerá las técnicas específicas y las precauciones necesarias para garantizar el éxito de las soldaduras, desde el precalentamiento hasta los tratamientos posteriores a la soldadura. Si conoce estos métodos, podrá conseguir soldaduras duraderas y fiables en acero martensítico.
La microestructura del acero martensítico (MS) es predominantemente martensítica. Presenta una elevada resistencia a la tracción, con una resistencia máxima que alcanza los 1600 MPa. Para mejorar su plasticidad, el acero debe templarse, lo que le permite mantener una conformabilidad suficiente a pesar de su elevada resistencia.
Actualmente, Acero martensítico tiene el mayor nivel de resistencia entre las placas de acero de alta resistencia disponibles en el mercado.
Acero martensítico se clasifica en dos tipos:
El acero martensítico es conocido por su fuerte tendencia al temple, que puede conseguirse enfriando con aire a alta temperatura austenita para formar una estructura de martensita. Sin embargo, el 1Cr13 con bajo contenido en carbono forma una estructura semimartensítica con martensita y ferrita tras el enfriamiento.
El primer tipo de acero martensítico se utiliza principalmente en condiciones generales de resistencia a la corrosión, como en atmósferas, agua de mar y ácido nítrico, así como en componentes que requieren un cierto nivel de resistencia. El segundo tipo se utiliza principalmente para acero resistente al calor.
Los aceros martensíticos tienen una fuerte tendencia al endurecimiento. Cuando se enfrían al aire, los aceros de alta dureza martensita puede producirse. Sin embargo, esto también conduce a la peor soldabilidad entre todos los aceros inoxidables y aceros de alta aleación resistentes al calor.
Durante la soldadura se suelen plantear los siguientes problemas:
Se trata de un problema bien conocido en los aceros martensíticos.
Por un lado, se debe a su alta templabilidad. Por otro lado, también es consecuencia de la escasa conductividad térmica de la martensita, que puede dar lugar a importantes tensión interna durante la soldadura.
En particular, los aceros martensíticos con un alto contenido en carbono y estructuras de soldadura rígidas son propensos a desarrollar soldaduras grietas frías.
Para solucionarlo, suelen ser necesarias medidas como el precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura.
(1) Fragilización por sobrecalentamiento cerca de la costura
Los aceros martensíticos suelen situarse en el límite de la martensita y la ferrita debido a sus características de composición.
Cuando la velocidad de enfriamiento es elevada, pueden formarse grandes granos de martensita cerca de la junta, lo que reduce su plasticidad.
Si la velocidad de enfriamiento es baja, se formará una estructura gruesa de ferrita masiva y carburos, lo que disminuye significativamente la forma de la junta.
Por lo tanto, es esencial controlar la velocidad de enfriamiento durante la soldadura.
(2) Fragilización por revenido
Aceros martensíticos y su uniones soldadas pueden ser susceptibles a la fragilización por revenido, que puede reducir significativamente su tenacidad a la fractura, cuando se calientan y se enfrían lentamente dentro de la gama de temperaturas de 375 a 575°C.
Por lo tanto, es crucial evitar este rango de temperatura durante el tratamiento térmico para prevenir la fragilización por revenido.
Los aceros martensíticos pueden soldarse con todos los tipos de fusión. métodos de soldadura excepto la soldadura con gas, que incluye la soldadura por arco metálico protegido, la soldadura por arco sumergido, la soldadura por arco de tungsteno con argón y la soldadura por arco metálico con argón, entre otras.
Sin embargo, debido a su alta sensibilidad al agrietamiento por frío, es importante limpiar bien la soldadura y secar el varilla para soldar antes de soldar para garantizar unas condiciones de hidrógeno bajo o incluso ultrabajo.
Cuando el grado de restricción de la unión es alto, se recomienda utilizar soldadura por arco de argón tungsteno o argón arco metálico soldadura.
Para minimizar el riesgo de grietas por frío, es importante aumentar el calor de soldadura entrada adecuadamente, evitando el sobrecalentamiento y la fragilización en las proximidades de la soldadura.
La elección de materiales de soldadura debe basarse en la calidad del acero, el método de soldadura y las condiciones de trabajo de la junta.
Para garantizar que la unión funcione como es debido, es importante elegir materiales de soldadura que tengan una composición química cercana a la del metal base. Sin embargo, esto puede provocar que la soldadura y la zona afectada por el calor se endurezcan y se vuelvan quebradizas.
El tratamiento térmico suele ser necesario después de la soldadura para evitar el agrietamiento en frío. Cuando no es posible el tratamiento térmico, los austeníticos de tipo 25-20 y 25-13. soldadura de acero pueden utilizarse para formar soldaduras austeníticas, que pueden aliviar la tensión de soldadura y reducir la tendencia al agrietamiento en frío debido al mayor contenido de hidrógeno.
Las soldaduras austeníticas tienen buena plasticidad y tenacidad, pero poca resistencia, por lo que sólo son adecuadas para uniones en condiciones de carga estática con poca tensión. Además, la gran diferencia de propiedades termofísicas entre la soldadura y el metal base puede dar lugar a tensiones adicionales en la interfaz de la unión cuando se trabaja a altas temperaturas, lo que provoca el fallo prematuro de la unión, por lo que no son adecuadas para aplicaciones a altas temperaturas.
Los electrodos de bajo contenido en hidrógeno se utilizan normalmente para la soldadura por arco con varillas, y deben secarse a 400-450°C durante dos horas antes de soldar. En la soldadura por arco sumergido debe utilizarse fundente de bajo contenido en silicio y alto contenido alcalino o ácido débil, como HJ172, HJ173 o HJ251. Soldadura TIG se utiliza principalmente para la soldadura de respaldo y la soldadura de piezas finas en la soldadura multicapa.
El precalentamiento y el mantenimiento de la temperatura entre pasadas es un paso crucial para evitar las grietas frías durante la soldadura.
La temperatura de precalentamiento debe determinarse en función del contenido de carbono del acero y, a continuación, teniendo en cuenta el grado de restricción de la junta, el relleno composición del metaly el método de soldadura. En la tabla 1 se indican las temperaturas de precalentamiento, los aportes de calor, etc. recomendados en función de la clasificación del contenido de carbono.
Si la junta tiene un alto grado de restricción, es necesario aumentar el temperatura de precalentamiento y la temperatura entre pasadas. La temperatura entre pasadas no debe ser inferior a la temperatura de precalentamiento.
Para soldar con austeníticos soldadura de acero materiales, el precalentamiento o el precalentamiento a baja temperatura puede no ser necesario, dependiendo del espesor de la soldadura.
Tabla 1 Temperatura de precalentamiento e insumo de calor recomendados para martensítico Soldadura del acero
| Fracción másica de carbono (%) | Rango de temperatura de precalentamiento/℃ | Calor de soldadura entrada | Requisitos del tratamiento térmico posterior a la soldadura |
| Por debajo de 0,10 | 100-150 | Potencia calorífica media | Por espesor de pared |
| 0.10~0.20 | 150~250 | Entrada moderada de calor | El tratamiento térmico es necesario para cualquier espesor |
| 0.20-0.50 | 250~300 | Gran aporte de calor | El tratamiento térmico es necesario para cualquier espesor |
El tratamiento térmico posterior a la soldadura es otra medida importante para prevenir las grietas frías durante la soldadura.
Cuando se utilicen materiales de soldadura con una composición similar a la del metal base, la post-soldadura tratamiento térmico de revenido suele ser necesario. Por otro lado, cuando se suelda con materiales de soldadura de acero austenítico, el tratamiento térmico posterior a la soldadura no suele ser necesario.
Para garantizar la transformación completa de austenita en martensita después de la soldadura, es importante evitar el tratamiento de revenido inmediatamente después de la soldadura. La unión debe enfriarse a una temperatura inferior a la Sra. Punto y se mantiene a esa temperatura durante un tiempo determinado antes de someterlo a un tratamiento de revenido a alta temperatura. Esto se debe a que si el revenido se realiza inmediatamente después de la soldadura, el austenita se transformará en perlita y los carburos precipitarán a lo largo del límite de grano de la austenita, haciendo que la unión sea muy frágil.
Sin embargo, para evitar el agrietamiento por frío, el tratamiento de revenido a alta temperatura no debe realizarse después de que la junta se haya enfriado a temperatura ambiente. Normalmente, el tratamiento de revenido se realiza cuando la junta se ha enfriado a 100-150°C.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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