Soldadura del acero 101: ¿Por qué el acero con bajo contenido en carbono es soldable y el acero con alto contenido en carbono no? | MáquinaMFG

Soldadura del acero 101: ¿Por qué el acero con bajo contenido en carbono es soldable y el acero con alto contenido en carbono no?

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Según su composición química, el acero puede dividirse en dos categorías principales: acero al carbono y acero aleado.

Acero al carbono

Los aceros al carbono se subdividen en:

(i) Acero bajo en carbono con un contenido en carbono inferior a 0,25%;

(ii) Acero de carbono medio con un contenido de carbono de 0,25 - 0,6%;

(iii) Acero de alto contenido en carbono superior a 0,6%.

Acero dulce

Leve El acero es un tipo de Acero al carbono con un contenido de carbono inferior a 0,25%. También se conoce como acero dulce debido a su escasa resistencia, baja dureza y blandura.

El acero dulce engloba la mayor parte del acero estructural al carbono ordinario y parte del acero estructural al carbono de alta calidad. Suele utilizarse para piezas estructurales de ingeniería que no requieren tratamiento térmico y para piezas mecánicas que requieren resistencia al desgaste, lo que puede conseguirse mediante carburación u otros tratamientos térmicos.

El acero de carbono medio, que tiene un contenido de carbono de 0,25% a 0,60%, es conocido por su buen rendimiento de trabajo en caliente y de corte, pero soldadura deficiente rendimiento. Tiene mayor resistencia y dureza que el acero con bajo contenido en carbono, pero menor plasticidad y tenacidad. Puede utilizarse directamente en materiales laminados o estirados en frío, o tras un tratamiento térmico sin más tratamiento.

Con un temple y revenido adecuados, el acero semiduro de carbono tiene buenas propiedades mecánicas en general, con una dureza máxima de alrededor de HRC55 (HB538) y una resistencia a la tracción de 600 a 1100 MPa. Esto hace que el acero medio carbono sea el más utilizado entre los materiales de resistencia media.

Además de utilizarse en la construcción, el acero de medio carbono también suele emplearse en la fabricación de diversas piezas mecánicas.

Acero con alto contenido en carbonoCon un contenido de carbono comprendido entre 0,60% y 1,70%, también se conoce como acero para herramientas. Puede ser templado y revenidopero tiene un rendimiento de soldadura deficiente. Herramientas como martillos y palancas están hechas de acero al carbono 0.75%, mientras que herramientas de corte como brocas, tornillos y escariadores se fabrican con acero al carbono de 0,90% a 1,00%.

Comparación de propiedades de soldadura de acero con bajo contenido en carbono y acero con alto contenido en carbono

Comparación de las propiedades de soldadura del acero con bajo contenido en carbono y del acero con alto contenido en carbono

En soldabilidad del acero viene determinada principalmente por su composición química, siendo el carbono el factor más importante. Aunque otros aleantes elementos de acero también pueden afectar a su soldabilidad, su impacto es generalmente mucho menor en comparación con el carbono.

Los aceros con bajo contenido en carbono suelen soldarse bien y no requieren medidas especiales. Sin embargo, a bajas temperaturas o al soldar placas gruesas o requisitos elevados, puede ser necesario el uso de electrodos básicos y precalentamiento. Si el contenido de carbono y azufre del acero bajo en carbono supera el límite superior, deben tomarse medidas como el uso de varillas de soldadura de alta calidad con bajo contenido en hidrógeno, el precalentamiento y postcalentamiento, y la selección adecuada de la ranura para evitar grietas térmicas.

Los aceros con contenido medio de carbono son propensos a agrietarse durante la soldadura, especialmente cuando el contenido de carbono es elevado. Esto se debe a que cuanto mayor es el contenido de carbono, mayor es la tendencia al endurecimiento de la zona afectada por el calor, lo que conlleva un mayor riesgo de fisuración en frío y una menor soldabilidad. El contenido de carbono del metal de soldadura también aumentará a medida que aumente el contenido de carbono del material base, lo que incrementará aún más el riesgo de fisuración.

La presencia de azufre en el acero de carbono medio puede amplificar el riesgo de grietas térmicas durante la soldadura. Para mitigar este riesgo, debe utilizarse un electrodo básico con buena resistencia a las fisuras, y pueden tomarse medidas como el precalentamiento y el postcalentamiento para reducir la tendencia a la fisuración.

Los aceros con alto contenido en carbono son los que presentan la peor soldabilidad debido a su elevado contenido en carbono, lo que provoca una elevada tensión de soldadura y un mayor riesgo de fisuración en caliente y en frío en la zona afectada por el calor. Las soldaduras en acero con alto contenido de carbono también son más propensas a grietas calientes en comparación con el acero de carbono medio. Por ello, el acero con alto contenido en carbono no se suele utilizar en estructuras de soldadura generales y solo se emplea para soldaduras de reparación o recargue de piezas fundidas.

Después de soldar, es importante templar las piezas soldadas para aliviar tensiones, estabilizar la microestructura y evitar grietas, mejorando así el rendimiento de la soldadura.

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