Efecto Termico En La Soldadura Del Acero A37-24 Es 3m5a6h

EFECTO TERMICO EN LA SOLDADURA DEL ACERO A 37 –24 ES

Raúl Henríquez Toledo Universidad de Antofagasta Departamento de Ingeniería Mecánica Av. Angamos 601; Fono (55)637883; e-mail: [email protected] Antofagasta – Chile

RESUMEN En el presente trabajo se presentan los resultados comparados de los efectos que produce la soldadura en un acero estructural A 37 – 24 ES, considerando dos procesos distintos de soldadura, el tradicional proceso de arco eléctrico protegido, con electrodo metálico recubierto, y el proceso MIG. El trabajo experimental consideró la preparación de las probetas, ejecución de uniones soldadas utilizando ambos procesos de soldadura, medición de temperaturas en forma discreta, a diferentes distancias del centro del cordón, medición de microdurezas y análisis metalográfico. Los resultados de las mediciones de temperatura, de microdurezas y el análisis metalográfico muestran que se producen interesantes diferencias, tanto en las microestructuras como en las propiedades finales obtenidas en ambos procesos, lo que, se espera, contribuya a mejorar las decisiones de los s de los procesos de soldadura.

INTRODUCCION La gran cobertura que han adquirido las aplicaciones de los procesos de soldadura en una gran extensión en el campo de la construcción metálica, las dimensiones cada vez más gigantescas de las obras soldadas, en cuyos conjuntos intervienen los más variados tipos de aceros, y las crecientes exigencias de calidad, que incluyen factores como seguridad, confiabilidad, mayor vida en servicio, menores costos, etc., han conducido a que los ingenieros y técnicos encargados de la supervisión y ejecución de proyectos en que esté involucrado algún proceso de soldadura, se hayan visto obligados a considerar con mayor atención los aspectos metalúrgicos de la soldadura. Los estudios sobre soldabilidad de los aceros son cada vez más frecuentes y profundos, debido a la gran diversidad de éstos, la gran variedad de procesos y factores específicos que pueden adoptarse y, como ya se ha señalado, las exigencias cada vez mayores de calidad, en un sentido amplio. La ciencia llamada Metalurgia de la Soldadura ha sido la llamada a dar el soporte científico – técnico necesario, junto con el aporte de ciencias más tradicionales, como la Metalurgia Física, Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Mecánica de la Fractura, etc.

ASPECTOS TEORICOS Los procedimientos de unión por soldadura tienen tres características fundamentales que los distinguen de otros procesos metalúrgicos y que son las siguientes: a) La fusión, en la que participan tanto el metal base como el metal de aporte. b) La localización de la fusión que da origen a un fuerte gradiente térmico en la masa metálica. c) El cambio de fases que se produce en el metal base como resultado del calor externo aportado al proceso. El análisis de estas tres condiciones, con el apoyo del diagrama de fases de la aleación Fe – C y de las curvas de transformación isotérmica TTT, permite deducir las importantes consecuencias que tendrán su efecto en la determinación de las microestructuras en las diversas zonas de la unión soldada. En la figura 1 se muestra un esquema de una soldadura en forma de V en una plancha de acero. Zona fundida A

B

C

Fig. 1. Zonas típicas en una unión soldada

En la figura 1 se distinguen tres zonas bien definidas, que se originan por el efecto del calor al que han estado sometidas. La zona A, corresponde al metal base que no ha sido afectado ni transformado por el calor de soldadura; a continuación, la zona B, que representa la región donde ha existido recristalización del metal base; la zona C, llamada zona recalentada, en la que el exceso de temperatura hace crecer los granos mucho más que el tamaño de grano original del metal base; finalmente, se encuentra la zona fundida, que corresponde al cordón de soldadura. Cuando se calienta el acero por arriba de 727 °C, se inicia el proceso de transformación de las fases existentes a temperatura ambiente, usualmente ferrita y perlita, en austenita. El límite superior de la transformación depende del contenido de carbono y de los elementos de aleación del acero. El contenido de elementos de aleación hace que el acero se comporte como si tuviera un mayor porcentaje de carbono, por lo que es usual calcular un contenido de carbono equivalente, CE, de acuerdo a la ecuación siguiente:

C E = %C +

Mn Ni Cr + Mo + V + + 20 15 10

celulósico se forma un gran volumen de gases que contiene una mezcla de H2, CO2, H2O y CO, cuando la celulosa del recubrimiento se descompone debido al calor. Los electrodos de tipo calcáreo (CaCO3), se produce CO2 gaseoso y escoria de CaO cuando se descompone el carbonato de calcio. Debido a la ausencia de hidrógeno en este segundo caso, este tipo de electrodos se conoce como electrodos de bajo hidrógeno y se usan habitualmente para soldar metales susceptibles a la fragilización por hidrógeno (por ejemplo, aceros de alta resistencia). b) Proveer de agentes desoxidantes y formadores de escoria. La escoria sólida que se forma protege el metal que ya ha solidificado pero que a{un permanece caliente. c) Proveer de estabilizadores del arco que ayudan a mantener un arco estable durante la soldadura. Estos estabilizadores son compuestos ionizables, tales como oxalato de potasio y carbonato de litio, que ayudan a la conducción de la corriente eléctrica del arco. d) Suministrar elementos de aleación y/o polvos metálicos a la soldadura. Los primeros ayudan a controlar la composición de la soldadura y los segundos contribuyen a aumentar la velocidad de depositación.

(1)

Clasificación de los Procesos de Soldadura Una clasificación de los procesos de soldadura por fusión se muestra en el esquema siguiente: Soldadura por Gas: Soldadura Oxiacetilénica Soldadura al Arco: Soldadura al Aro Protegido Fuentes de Potencia Proceso TIG con Corriente Soldadura con Plasma Constante Proceso MIG Fuentes de Potencia Soldadura al Arco con Voltaje Constante sumergido Soldadura por Haz De Alta Energía : Por Haz de Electrones Por Haz Laser Soldadura por arco eléctrico protegido, con electrodo metálico recubierto En este proceso de soldadura, la unión de los metales se produce mediante una fusión localizada producida por el calor que origina un arco eléctrico que se mantiene entre el extremo de un electrodo recubierto y la superficie del metal base que se está soldando. El núcleo del electrodo recubierto, es decir el alambre metálico, conduce la corriente eléctrica para formar el arco y proporciona el material de relleno para la unión. El recubrimiento del electrodo, el cual contiene diversos compuestos químicos e incluso metales, cumple una o más de las siguientes funciones: a) Provee una atmósfera gaseosa que protege el metal fundido del aire. En los electrodos de tipo

Este proceso tiene la ventaja de que el equipamiento necesario es relativamente simple, portátil y requiere de menor inversión que otros procesos de soldadura al arco. Sin embargo, debido a su limitado poder de protección, este proceso no es recomendable para soldar metales reactivos. Además, la velocidad de depositación está limitada por el hecho de que el recubrimiento del electrodo tiende a recalentarse cuando se emplean corrientes demasiado altas. En la figura 2 se muestra un esquema del proceso de soldadura por arco eléctrico protegido, con electrodo metálico recubierto.

Escoria

Recubrimiento Núcleo Atmósfera gaseosa Arco

Fuente de poder

Metal soldado

Metal Base Fig.2. Esquema del proceso de soldadura al arco eléctrico con electrodo recubierto Proceso MIG En el sistema de soldadura al arco con protección gaseosa más conocido como MIG, el calor necesario para fundir el metal a soldar es producido por un arco eléctrico entre un electrodo continuo (alambre) consumible y el metal base, utilizándose un gas o

mezcla de gases como atmósfera protectora. Este sistema aparece en el año 1948 e inicialmente se usó para soldar aluminio en una atmósfera protectora de Argón. Sin embargo su conocimiento y aplicación universal llegó cuando se demostró que se podía usar este procedimiento para soldar aceros con bajo contenido de carbono, en una atmósfera de CO2. Distribución de la densidad de energía de la fuente de calor

Todos los estudios sobre soldadura muestran que la distribución de la densidad de la energía del arco, debe considerarse en el cálculo del flujo de calor durante la soldadura, especialmente en el cálculo de la forma de la zona de fusión. La figura 3 muestra una representación esquemática de la soldadura de una chapa delgada. Debido al pequeño espesor de la pieza de trabajo, las variaciones de temperatura en el espesor son despreciables, y el flujo de calor se considera bidimensional.

Fuente de Calor Baño Fundido

Zona de Fusión

Y

Velocidad, U X

Fig. 3. Representación esquemática de una soldadura

En la figura 3, el origen del sistema de coordenadas se mueve con la fuente de calor a velocidad constante U, en la dirección negativa del eje X. Excepto en los transientes inicial y final de la soldadura, el flujo de calor en una pieza de suficiente longitud, es estacionario o cuasiestacionario, con respecto al sistema de coordenadas en movimiento. Es decir, para un observador que se mueva junto con la fuente de calor, la distribución de temperatura y la geometría del baño fundido no cambian con el tiempo. La solución analítica, derivada por Rosenthal, para el flujo de calor bidimensional, durante la soldadura, es la siguiente:

⎛ Ux ⎞ ⎛ Ur ⎞ 2π (T − T0 )k s e ⎟⎟ K 0 ⎜⎜ ⎟⎟ = exp⎜⎜ Q ⎝ 2α s ⎠ ⎝ 2α s ⎠

(2)

T0 = Temperatura de la pieza de trabajo, antes de soldar. ks = conductividad térmica del sólido e = espesor de la pieza Q = calor de entrada U = velocidad de soldadura αs = difusividad térmica del sólido (es decir, ks/ρCs, donde ρ y Cs son la densidad y el calor específico del sólido. K0 = Función modificada de Bessel, de segunda clase y de orden cero r = distancia radial desde el origen , (r = (x2 + y2 )1/2) El valor de K0 puede obtenerse de la figura 4. En la tabla 1, se muestran propiedades térmicas aproximadas ⎛ Ux ⎞ ⎛ Ur ⎞ (T varios 2π de − T )kmateriales. e 0

s

Q

⎟⎟ K 0 ⎜⎜ ⎟⎟ = exp⎜⎜ ⎝ 2α s ⎠ ⎝ 2α s ⎠

donde: T = Temperatura TABLA 1. PROPIEDADES TERMICAS DE ALGUNOS MATERIALES MATERIAL

Aluminio Acero al Carbono Acero 9% Ni Acero Austenítico Inconel 600 Cobre Monel 400

Difusividad Térmica α m2/seg 8,5 – 10x10-5 9,1 – 10x10-6 1,1x10-6 5,3x10-6 4,7x10-6 9,6x10-5 8x10-6

Capacidad Térmica Volumétrica ρCs (J°Km3) x 106 2,7 4,5 3,2 4,7 3,9 4 4,4

Conductividad Térmica Punto de k(J/mxsegx°K) Fusión °K 229 41 35,2 24,9 18,3 384 35,2

933 1800 1673 1773 1673 1336 1573

2 ,5

K(0)

2 1 ,5 1 0 ,5 0 0

1

2

3

VALORES DE X FIGURA 4. FUNCION DE BESSEL MODIFICADA, K0 Para el caso de flujo de calor tridimensional, la solución de Rosenthal es la siguiente:

2π (T − T0 )k s R − U (R − X ) = exp Q 2α s

(3)

donde R es la distancia radial desde el origen, (R =

x 2 + y 2 + z 2 ). Debe destacarse que, de

acuerdo a esta última ecuación, las isotermas son simétricas con respecto al cordón de la soldadura, es decir, el eje X.

Límite del Baño fundido, 1530 °C

Estas dos últimas ecuaciones pueden usarse para calcular la distribución de la temperatura en la pieza de trabajo durante la soldadura. Además, la distribución de temperatura en la dirección x, es decir, T versus x, puede convertirse en un diagrama temperatura versus tiempo, es decir el llamado ciclo térmico, haciendo t = x/U. La figura 5 muestra los resultados calculados utilizando la ecuación de flujo tridimensional, para la soldadura de acero AISI 1018, con una velocidad de soldadura de 2,4 mm/seg y un calor de entrada de 3.200 W.

1100 °C 780°C 550 °C

4,8 11 400 °C

0

1 2 3 Fig. 5. Distribución de temperaturas

TRABAJO EXPERIMENTAL Preparación de Probetas Se prepararon 20 probetas, 10 para cada tipo de proceso, de 120 x 100 mm y 5 mm de espesor, con un bisel de 30°, como se muestra en la figura 6. Se usó acero estructural A 37 – 24 ES, cuyas propiedades se muestran en la Tabla 2.

4

5 cm

A cada probeta se le hizo una serie de perforaciones de 1,75 mm de diámetro por 2,5 mm de profundidad, a objeto de localizar allí una termocupla tipo K, de Níquel – Cromo v/s Níquel – Aluminio (Chromel – Alumel). Las perforaciones se ubicaron a 5, 6, 6,5, 7 y 8 mm desde el centro del cordón de soldadura.

120

Proceso de soldadura La soldadura en ambos procesos se llevó a cabo con una corriente de 80 Amperes y fue ejecutada por un soldador calificado, a objeto de evitar distorsiones originadas por la calidad del proceso. Observación metalográfica Después de haber finalizado la operación de soldadura se extrajeron probetas para su preparación y posterior observación metalográfica. La preparación se hizo de forma convencional, culminando con el ataque químico con Nital – 3. Se dejó registro fotográfico de aquellas zonas que se consideró eran más representativas.

100

Medición de microdureza Esta etapa se llevó a cabo utilizando un microdurómetro con una carga de 100 gramos, registrando la dureza cada 0,5 mm a partir del centro del cordón de soldadura. El instrumento utiliza la escala y procedimiento de dureza Vickers.

30° 5

Fig. 6. Probeta de trabajo Tabla 2. Propiedades del acero PROPIEDAD VALOR Tensión de Fluencia, MPa 235 Resist. a la Tracción, kg/mm2 363 Alargamiento en 50 mm, % 22 COMPOSICION QUIMICA ELEMENTO % Máximo Carbono 0,22 Manganeso 1,15 Fósforo 0,04 Azufre 0,05 Selección de electrodos Para el proceso de soldadura al arco eléctrico con electrodo recubierto se utilizó un electrodo E 6010, de 2,4 mm de diámetro, mientras que en el proceso MIG se utilizó un electrodo 70 S – 6, de 0,9 mm de diámetro. Las propiedades de ambos tipos de electrodos se muestran en la Tabla 3. Tabla 3. Propiedades de los electrodos utilizados

PROPIEDAD

TIPO DE ELECTRODO

E 6010 441 500 26

70 S - 6 429 529 26

Tensión de Fluencia, MPa Resist. a la Tracción, MPa Alargamiento en 50 mm, % Reducción de área. % 33 60 COMPOSICION QUIMICA % TIPO DE ELECTRODO ELEMENTO E 6010 70 S - 6 Carbono 0,12 0,10 Manganeso 0,6 1,55 Fósforo 0,01 0,02 Azufre 0,02 0,02 Silicio 0,24 0,95

Proceso de Recocido Se seleccionó un conjunto de probetas que fueron recocidas a 900 °C durante 20 minutos. Posteriormente estas probetas fueron cortadas y preparadas para su observación metalográfica y medición de microdureza. RESULTADOS Temperaturas Las temperaturas medidas para los procesos de soldadura con electrodo recubierto (SMAW) y MIG se muestran en el gráfico de la figura 7. Las líneas de trazos fueron extrapoladas hasta la temperatura de fusión del material, en el centro del cordón de soldadura. 1600 Temperatura, °C

Metal Base

1400 1200 1000 800 600 400 0

2

4

6

8

Distancia al centro del cordón,mm MIG

SMAW

Fig. 7. Temperatura medida a diferentes distancias del centro del cordón de soldadura Dureza La variación de las durezas, en función de la distancia al centro del cordón, en mm, para los dos procesos estudiados se muestra en el gráfico de la figura 8. En el gráfico de la figura 9 se muestra la variación de dureza en función de la temperatura alcanzada en el proceso.

Recocido El efecto del recocido, como es de esperar, se traduce en una disminución sustancial de la dureza, tanto en la zona de soldadura, como en el metal base. Los resultados de las mediciones de microdureza se muestran en el gráfico de la figura 10.

225

225

Dureza Vickers

Dureza Vickers

200

175

200

175

150

125 550 150

750

950

1150 1350 1550

Temperaturam °C MIG

125 550

750

950

1150 1350 1550

Temperaturam °C MIG

SMAW

Fig. 8. Variación de la dureza con la distancia al centro del cordón de soldadura 225

Fig. 10. Efecto del recocido sobre la dureza en la unión soldada En la figura 11 se comparan las durezas para el proceso MIG, en probetas con tratamiento térmico de recocido y sin recocido, en el estado en que quedan después del proceso de soldadura. Una situación similar se muestra en el gráfico de la figura 12, en este caso para el proceso de soldadura con electrodo recubierto.

200

225

200 Dureza Vickers

Dureza Vickers

SMAW

175

150

175

150

125

100 125

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

Distancia al centro del cordón, mm

Distancia al centro del cordón, mm

CON TT MIG

SIN TT

SMAW

Fig. 11. Efecto del recocido en el proceso MIG Fig. 9. Variación de la dureza con la temperatura alcanzada en el proceso

constituyentes son similares a la ftomicrografía anterior. Este tipo de microestructura se encuentra entre 6 y 7 mm desde el centro del cordón, aproximadamente. La temperatura se situó en un rango de 600 a 700°C.

225

Dureza Vickers

200

175

150

125

100 0

1

2

3

4

5

Distancia al centro del cordón, mm CON TT

SIN TT

Fig. 14. Microestructura del metal base (N° 1)

Fig. 12. Efecto del recocido en el proceso de soldadura con electrodo revestido Estudio Metalográfico Se realizó un estudio metalográfico que se dividió en cuatro etapas, siendo éste el orden en que se muestras las fotomocrografías registradas. Muestras soldadas con electrodo recubierto Se seleccionaron ocho puntos los cuales se muestran en la figura 13. Los números corresponden al número de cada fotomicrografía. 1

2

3

4 5

6

7

8

Fig. 15. Microestructura N° 2 La fotomicrografía N° 3 que se muestra en la figura 16, tomada a 6 mm desde el centro del cordón, donde la temperatura alcanzó 800°C, muestra una estructura fina de ferrita y perlita recristalizada, debido a que fue totalmente austenizada. (200X).

12

10 8 6 4 2 0 Distancia al centro del cordón, mm Fig. 13. Localización de metalografías para el proceso con electrodo recubierto

La fotomicrografia N° 1 que se muestra en la figura 14, con 200 aumentos, corresponde al metal base que no sufrido ninguna transformación originada por el calor. Sus constituyentes son 66% de ferrita (más blanca) y 24% de perlita (más oscura), aproximadamente. Este tipo de microestructura se encuentra a partir de los 7 mm desde el centro del cordón. La fotomicrografia N° 2 que se muestra en la figura 15, con 200 aumentos, corresponde al límite exterior de la región en la que se produce la transformación ferrita – perlita → austenita, en la que se ha producido coalescencia de la perlita. Sus

Fig. 16. Micrografía de la zona austenizada La fotomicrografìa Nª 4 de la figura 17 fue tomada a 5 mm del centro del cordón, donde la temperatura alcanzó a 1150ºC. Muestra una microestructura ferrito – perlítica mixta, de granos finos y gruesos. Tomada a 200 aumentos.

Fig. 20. Ferrita Widmanstatten en la zona fundida Fig. 17. Microestructura generada a 1150 ºC La fotomicrografía Nº 5 de la figura 18, tomada a 3,5 mm del centro del cordón, donde la temperatura fue de 1400ºC, aproximadamente, muestra granos bastante grandes, como resultado del sobrecalentamiento. (100X).

La microestructura Nº 8 de la figura 21 muestra la zona fundida constituida por metal de aporte que alcanzó la temperatura de fusión. Su estructura es completamente ferrita Widmanstatten. (200X).

Fig. 21. Microestructura Nº 8

Fig. 18. Microestructura Nº 5

Muestras soldadas mediante proceso MIG Se seleccionaron seis puntos los cuales se muestran en la figura 22. Los números corresponden al número de cada fotomicrografía. 1

La microestructura Nº 6 de la figura 19 fue tomada a 2,8 mm del centro del cordón, donde la temperatura estuvo ligeramente por debajo de la temperatura de fusión. A la izquierda se observa el grano grueso recalentado y a la derecha una mezcla de metal base y metal de aporte. (50X).

12

Fig. 19. Microestructura Nº 6 La microestructura Nº 7 de la figura 20 muestra la zona fundida constituida por metal de aporte que alcanzó la temperatura de fusión. Su estructura es ferrita Widmanstatten incompleta. (200X).

2

3

4

5

6

10 8 6 4 2 0 Distancia al centro del cordón, mm Fig. 22. Localización de metalografías para el proceso MIG

La fotomicrografia N° 1 que se muestra en la figura 23, con 200 aumentos, corresponde al metal base que no sufrido ninguna transformación originada por el calor. Este tipo de microestructura se encuentra a partir de los 7 mm desde el centro del cordón. La microestructura de la figura 24 fue tomada a una distancia entre 6 y 7 mm, donde la temperatura fue levemente inferior a 727ºC. Igual que en el proceso con electrodo recubierto, se observa coalescencia de la perlita. (200X).

Fig. 23. Microestructura Nº 1 en Proceso MIG

Fig. 27. Microestructura Nº 5 en Proceso MIG. Tomada a 4 mm del centro del cordón (200X). Estructura de grano grueso similar a la de Windsmanstatten.

Figura 24. Microestructura Nº 2 en Proceso MIG

. Fig. 28. Microestructura Nº 6 en Proceso MIG. Tomada en la zona fundida (200X). Estructura de grano similar a la de Windsmanstatten. Muestras con tratamiento térmico Proceso Electrodo recubierto En la figura 29 se muestra una microestructura del metal base, con estructura completamente recristalizada, observándose claramente la dirección de laminación. Fig. 25. Microestructura Nº 3 en Proceso MIG. Tomada a 6 mm del centro del cordón (200X). Estructura fina de ferrita y perlita recristalizada.

Fig. 26. Microestructura Nº 4 en Proceso MIG. Tomada a 5,4 mm del centro del cordón (200X). Estructura, mixta, fina y gruesa de ferrita y perlita recristalizada.

Fig. 29. Zona recristalizada del metal base

La microestructura de la figura 30 muestra la zona límite entre el metal de aporte y el metal base. A la derecha se observa el metal de aporte.

Fig. 34. Zona fundida (200X) Fig. 30. Límite entre el metal base y el metal de aporte. (200X) La microestructura de la figura 31 muestra la zona fundida, de estructura ferrito – perlítica.

Fig. 31. Zona fundida en proceso con electrodo recubiero. (200X) Proceso MIG Las microestructuras de las figuras 32, 33 y 34 muestran tres regiones del metal soldado, después del recocido.

Fig. 32. Microestructura del metal base, después del recocido (200X).

Fig. 33. Zona límite (200X)

ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES La figura 7 nos muestra, primero, que en la zona afectada térmicamente (ZAT), las temperaturas son mayores en el proceso con electrodo revestido que en el proceso MIG, alcanzando una diferencia máxima cercana a los 180ºC, y, segundo, que el tamaño de la ZAT alcanza a unos 7 mm, lo que concuerda muy cercanamente con el modelo de Rosenthal (Ec. 3). La figura 8 muestra las variaciones de dureza para ambos procesos. Se observan durezas mayores en el proceso con electrodo recubierto que en el proceso MIG. En ambos procesos, la dureza máxima se alcanza en la interfaz de la zona fundida con el metal de aporte; los altos valores de dureza en la interfaz se explican porque en dicha zona se produce una segregación de elementos de aleación e impurezas, de mayor dureza que el metal original. Este gráfico también nos muestra que las mayores durezas se producen en la zona en que hay una mezcla de metal base y metal de aporte. Otro efecto importante que se observa es el fuerte gradiente térmico, el que, en una distancia de unos 7 mm, cambia desde 1520ºC, la temperatura de fusión de la aleación, a menos de 600ºC; también se aprecia que la extensión de la zona en la que se producen aumentos de dureza, es mayor para el proceso con electrodo revestido que en el proceso MIG. Las figuras 10, 11 y 12 muestran los efectos del recocido. Se observa una disminución de las durezas que alcanza un máximo de 46% en el proceso con electrodo revestido y de 32% en el proceso MIG. La máxima disminución de dureza se produce, prácticamente, en el límite de la zona fundida. En relación con el análisis metalográfico, puede ser de interés hacer una separación en cinco categorías, de acuerdo a las temperaturas alcanzadas en el proceso de soldadura, las que se indican a continuación: a) Zona en la que la temperatura es inferior a la temperatura mínima de transformación (727ºC). A estas temperaturas se produce un rápido aumento de la solubilidad de los elementos o trazas de elementos e impurezas que sean solubles en el

metal base, como resultado del aumento de la temperatura. b) Zona de calentamiento entre 727 y 830ºC, que corresponden a los límites de la transformación austenítica para el contenido de carbono del acero utilizado. En esta región, la perlita se transforma en austenita, que, con el enfriamiento posterior, se transforma nuevamente en perlita “retransformada”, que se dispersan y localizan sin mayores diferencias con la perlita original; la ferrita proeutectoide mantiene sus condiciones originales. c) Zona de calentamiento por encima de 830ºC. En esta zona, la estructura es completamente austenítica, Al producirse el enfriamiento rápido aparecen fenómenos de temple que, por el bajo contenido de carbono de la aleación, originan perlita basta o, en el peor de los casos, bainita superior, lo que no debería ser importante respecto a la pérdida de ductilidad. d) Zona calentada hasta una temperatura en que se produce fusión parcial. En esta zona, los sitios de fusión localizada, debido al significativo aumento de la solubilidad en el estado líquido (más de dos órdenes de magnitud para algunos casos), son más ricos en elementos de aleación, impurezas y gases (H2, O2 y N2, principalmente), que cualquier otro cristal que aún permanece en estado sólido. En el enfriamiento después de realizar la soldadura, en torno a los lugares de fusión local se forma una red rica en estos constituyentes que explica los altos valores de dureza medidos en esta región, debido que al medir microdureza, se puede caer en uno de estos puntos en lugar de la matriz global. e) Zona calentada por encima de la temperatura de fusión (1520ºC). En este sector aparece una forma de cristalización completamente distinta al resto de la zona de soldadura. Se observa, por ejemplo, la estructura de Widmanstatten, con su típica apariencia de placas o agujas de segunda fase que se localizan a lo largo de ciertos planos y direcciones cristalográficas preferenciales de la matriz, conocidas como planos y direcciones “habituales”. Las figuras 14 a 21, ambas inclusive, muestran, para el proceso con electrodo recubierto, la evolución de las microestructuras de acuerdo a la distancia al centro del cordón soldado. Se observa, como es natural, una estructura ferrito – perlítica invariante, a distancias fuera de la ZAT, hasta estructuras tipo Widmanstatten en la zona fundida, particularmente en el centro del cordón. Las figuras 23 a 28 inclusive, muestra una situación similar para el proceso MIG, observándose que no se producen grandes diferencias microestructurales en ambos procesos.

Las microestructuras de las figuras 29 y siguientes muestran la estructura regenerada por el tratamiento térmico de recocido; en las microestructuras de ambos procesos se observa que el metal base que fue afectado por el calor de soldadura se regeneró completamente con el tratamiento térmico. No se observan diferencias significativas entre los procesos con electrodo recubierto y MIG. Una situación similar ocurre con el metal de la zona fundida, observándose, por ejemplo, que la ferrita Widmanstatten fue transformada completamente a una estructura ferrito – perlítica convencional. Probablemente, la conclusión más importante es que el proceso MIG da origen a durezas inferiores y, por consecuencia, mayor ductilidad de la zona soldada. También se observa que la extensión en la que se producen cambios de dureza es inferior en el proceso MIG. Sin embargo, en la práctica, las diferencias no son sustantivas, por lo que se puede concluir que el proceso con electrodo revestido puede ser utilizado con toda seguridad en la soldadura convencional del acero A 37 –24 ES. Finalmente, una ventaja importante del proceso MIG, observada en la práctica del proceso, es que la terminación superficial del cordón de soldadura se presenta limpia libre de escoria. REFERENCIAS ASM, “Metals Handbook”, Vol. 8, 8º Edición. CAP, “Manual de Productos de Acero”. INDURA, “Catálogo de Soldaduras”. Kou, Sindo, “Welding Metallurgy”, John Wiley & Sons, New York, 29 –41, 1987.