El ABC de la soldadura por arco

CARBONO EQUIVALENTE

En la soldadura por arco de aceros al carbono y de baja aleación, el endurecimiento de la zona afectada por el calor (HAZ) del metal base es causado normalmente por la transformación de la austenita en martensita que resulta de la rápida refrigeración del metal de soldadura. El grado de endurecimiento depende del contenido de la aleación y la velocidad de enfriamiento. Para los aceros al carbono y de baja aleación, el efecto de la composición se evalúa por medio del carbono equivalente desarrollado empíricamente (Ceq). La siguiente fórmula se utiliza más comúnmente para determinar el Ceq, la cual está aprobada por el Instituto Internacional de Soldadura:

En Japón, la siguiente fórmula se utiliza comúnmente para evaluar la capacidad de endurecimiento de aceros al carbono y de baja aleación:

En estas fórmulas, C y otros elementos de aleación representan porcentaje de masa.

Fig. 1: Máxima dureza de la HAZ vs Ceq de un acero dulce de 20 mm de grosor y aceros de alta resistencia a la tracción (Soldadura de cordón-sobre-chapa con un electrodo D5016) [Ref. 1].

Como se muestra en la Fig. 1, la máxima dureza de la HAZ aumenta a medida que aumenta el Ceq, ilustrando el efecto profundo y el efecto directo que el carbono tiene sobre la dureza. Otros elementos de aleación también afectan a la dureza, pero con una menor influencia. En total, afectan a la dureza de la soldadura. Como se indica en la Fig., la dureza máxima de la HAZ de un acero al carbono o de baja aleación puede ser estimada de acuerdo a la fórmula Hmax = (666Ceq + 40) ± 40. Sin embargo, el uso más importante de este concepto no ha sido dado para predecir la dureza, sino la temperatura mínima de precalentamiento necesaria para evitar la formación de martensita dura o una microestructura con una mala ductilidad.

Tal microestructura, en conjunción con la restricción de la junta de soldadura y el contenido de hidrógeno del metal de soldadura, puede causar agrietamiento en frío en la soldadura. Como se muestra en la Fig. 2, agrietamiento debajo del cordón, un tipo de agrietamiento en frío se produce en la HAZ; aumenta en conjunto con el Ceq.

Fig. 2: Efecto del Ceq del metal base en el agrietamiento debajo del cordón (Metal Base: acero de C-Mn de 38 mm de grosor; Electrodo revestido: E6010 de 3.2 mmØ: Condiciones de Soldadura: 100A/25V/25cpm; Longitud del cordón: 32 mm) [Ref. 2].

Por las razones expuestas, el Ceq es un indicador que puede ayudar a predecir la capacidad de endurecimiento o soldabilidad del metal base. Es decir, cuanto mayor sea el Ceq, mayor es la dureza y más alta es la temperatura de precalentamiento esperadas. Esta es la razón por la que el Ceq puede ser incluido en las especificaciones de materiales y los códigos de construcción de soldadura, ya sea como una guía obligatoria o de recomendación para la regulación de la selección del acero o para el control de los procedimientos de soldadura.

» Referencias «

[1] H.Suzuki y H.Tamura. Metalurgia de Soldadura. Libro Completo de la Serie 1 de Soldadura, Sanpo Publications Inc.
　[2] S.Yamamoto. El ABC de la Soldadura por Arco e Inspección. Shinko Welding Service Co., Ltd.

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