MODULO II: PRINCIPIOS BSICOS DE METALURGIA

PAGE 12PRINCIPIOS BSICOS DE METALURGIA

CDIGO ASME, SECCIN IXSOLDADURA: DESARROLLO DE PROCEDIMIENTOS Y CALIFICACIN DE SOLDADORES(Welding: Drawing and Personnel Qualification-Based on ASME Sec. IX Code)TOPICO II:

PRINCIPIOS BSICOS DE METALURGIA

Principios Bsicos de Metalurgia

Introduccin:

Las propiedades de los materiales metlicos dependen de sus estructuras metalrgicas.

Las distintas estructuras se logran de acuerdo a la composicin qumica y los procesos trmicos y mecnicos a los que se somete el material.

La soldadura es un proceso trmico por la propia necesidad de elevar la temperatura hasta lograr la fusin del material.

La soldadura es un proceso mecnico, porque las expansiones y contracciones que se producen por efecto del calor generan tensiones que se traducen en deformaciones o tensiones residuales.

La composicin qumica se logra por efecto de los distintos grados de dilucin de los materiales participantes y los aportes qumicos de los consumibles,

El conocimiento de los principios metalrgicos permite al personal de soldadura prever las consecuencias de una decisin respecto a la multiplicidad de variables de los procesos.

Definicin del contenido

A fin de entender los conceptos de soldabilidad de los materiales, iremos viendo la metalurgia bsica de los aceros, cuales son las fases presentes en los aceros y sus transformaciones por efecto de la temperatura y el tiempo (curvas T.T.T.), y los asociamos a los fenmenos que ocurren durante la soldadura debido al ciclo trmico y su efecto metalrgico y la influencia de los elementos de aleacin

El concepto de soldabilidad relacionado con el proceso tambin ser visto.

Adems, es conveniente que el personal de soldadura conozca cuales son los criterios bsicos para la seleccin de materiales que rigen en el momento del diseo.

TOPICO II: PRINCIPIOS BSICOS DE METALURGIA

1. Introduccin

a. Principios bsicos de metalurgia

b. Metalurgia Bsica de los Aceros:

c. Fases presentes en los aceros y sus transformaciones:

i. El diagrama Hierro Carbono

ii. Curvas T.T.T.

iii. Las Curvas TTT y su aplicacin en la soldadura:

d. Influencia de los elementos de aleacin

e. Fenmenos que ocurren durante la soldadura

f. El Ciclo trmico y su efecto metalrgico

2. Soldabilidad de los materiales:

a. Concepto genrico de Soldabilidad:

b. Concepto metalrgico:

c. Concepto relacionado con el proceso:

3. Seleccin de materiales

a. La deformacin plstica de los aceros y la fractura

b. Las propiedades mecnicas de los aceros estructurales

1 Introduccin Las variables de los procesos inducen distintos tipos de estructuras metalrgicas de los materiales, y de all se derivan las propiedades mecnicas de las juntas.

El conocimiento de los principios metalrgicos permite al personal de soldadura prever las consecuencias de una decisin respecto a la multiplicidad de variables de los procesos.

1.1 Principios bsicos de metalurgiaLos metales en estado slido, estn formados por un conjunto de cristales denominados granos, que tienen diferentes formas y tamaos segn los elementos qumicos que lo componen, la forma de fabricacin del material: Fundido, laminado, forjado, y los tratamientos trmicos de templado, revenidos, etc. a que fue sometido.

Las propiedades de los metales dependen justamente de esos tres factores, composicin, mtodo de fabricacin y tratamientos trmicos.

1.2 Metalurgia Bsica de los Aceros:Se denomina acero a una aleacin de hierro y carbono hasta 1.7% en peso, que puede o no tener agregados de otros elementos de aleacin, tal como el manganeso, silicio e impurezas como el azufre y fsforo.

Para entender el comportamiento de las uniones soldadas de acero durante su ejecucin y su vida en servicio necesario conocer su metalurgia bsica. Dos caractersticas fundamentales de los aceros provocan que existan un amplio rango de propiedades y comportamientos posibles:

a) El hierro y la mayora de sus aleaciones, al ser calentados o enfriados a determinadas temperaturas sufren transformaciones alotrpicas (cambios en la estructura cristalina). Esta transformacin es la razn por la que un acero puede ser tratado trmicamente y obtener en el una gran variedad de propiedades fsicas;

b) Cambios en los contenidos de los elementos de aleacin presentes en los aceros, causan grandes cambios en las propiedades, fsicas, qumicas y mecnicas.

1.3 Fases presentes en los aceros y sus transformaciones: Las transformaciones alotrpicas que presenta el hierro dependen de las temperaturas a las que se encuentre, estas transformaciones estn representadas en una curva de enfriamiento.

Hasta la temperatura de 768(C, el hierro presenta una red cristalina cbica centrada en el cuerpo llamada hierro alfa o ferrita y es magntico.

De 910 a 1400(C, la estructura del hierro es cbica centrada en las caras. Esta estructura recibe el nombre de austenita o hierro gamma, y es no magntica.

Arriba de los 1400(C, y hasta 1536(C, temperatura de fusin, la estructura es nuevamente cbica centrada en el cuerpo y se llama hierro delta.

1.3.1 El diagrama Hierro Carbono:

La figura muestra un diagrama de equilibrio de hierro carbono en el que estn indicados las transformaciones de equilibrio termodinmico, o enfriamiento lento, que sufren los aceros, de acuerdo a las temperaturas y porcentajes de carbono. En este diagrama tambin estn indicados aspectos tales como la solubilidad del carbono en cada forma alotrpica del hierro.Como vimos, el hierro fundido, al enfriarse cambia de la fase lquida a la slida. Los mecanismos de este cambio son dos: la nucleacin de partculas pequeas de la fase nueva y el crecimiento con el aumento del tamao de los ncleos.

Los cristales de hierro lo hacen primeramente como hierro delta y al proseguir el enfriamiento se transforman en austenita, cuyas transformaciones sucesivas resultan de gran importancia prctica.

La austenita puede mantener en solucin slida hasta un 2,06 % de carbono. Existen temperaturas por debajo de las cuales la austenita ya no es estable y tiende a descomponerse en fases que si lo son. Estas fases son la ferrita (que no puede tener en solucin ms de 0,02 % de carbono) y la cementita (compuesto inter metlico con 6,67 % de carbono). Si el enfriamiento es lento, de manera que permita la difusin del carbono a regiones en los que las concentraciones locales sean de 0,02% a 6,67%, la transformacin ser a ferrita y a cementita y se formar un constituyente mezcla de ambas fases denominado perlita.

Si por el contrario el enfriamiento hasta temperaturas cercanas al ambiente es tan rpido que el carbono no puede difundir (como sucede en los tratamientos trmicos de temple) la fase resultante ser la martensita, que tiene una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura es meta estable y muy dura y muy frgil.

La austenita tambin puede transformarse en bainita si es enfriada y mantenida durante un lapso a una temperatura constante, de unos 200 a 450(C aproximadamente.

1.3.2 Curvas T.T.T.:

Si se grafica en coordenadas temperatura vs. Logaritmo de tiempo se obtiene el llamado diagrama TTT tiempo, temperatura, transformacin - diagrama isotrmico curvas C, cuando la temperatura se baja rpidamente.

Estos diagramas muestran la temperatura y el tiempo en que inicia ( 0% ) y finaliza el 100 % de la transformacin de la austenita del acero en perlita, luego en bainita y finalmente en martensita. Complementan, de alguna manera, el diagrama Fe-C de equilibrio termodinmico, o enfriamiento lento.

Como ya sealramos, estos diagramas se alteran segn la composicin de los elementos de aleacin del acero.

Los aceros no aleados tienen una baja capacidad de templabilidad, El temple solo puede realizarse por un enfriamiento muy enrgico. A medida que agregamos elementos de aleacin, el temple puede efectuarse por enfriamiento moderado, lo que permite decir que estos aceros tienen elevado poder de temple.

A fin de evitar los problemas de fragilidad se somete a los aceros a un tratamiento de revenido, que va acompaado por la prdida de dureza. El revenido consiste en someter a la pieza a un calentamiento lento, manutencin durante un tiempo a la temperatura con la finalidad de homogeneizar las estructuras interiores y enfriado calmo.

Las temperaturas a las cuales se realizan los revenidos son variables, dando lugar a distintos grados de prdidas de dureza.

1.3.3.Las Curvas TTT y su aplicacin en la soldadura:

Para un dado material base, podemos predecir al estructura resultante en base al calor aportado, el espesor y la temperatura de precalentamiento, determinando la velocidad de enfriamiento de una junta soldada. Si superponemos la curva de enfriamiento continuo al diagrama TTT del acero a utilizar, podemos determinar en primera aproximacin cuales sern las estructuras metalogrficas y sus propiedades mecnicas esperadas.

En la soldadura de los aceros es importante que las transformaciones resulten en obtener estructuras perlticas o bainticas completas, evitando la formacin de martensita, que como hemos visto, resulta dura y frgil, propensa a la fisuracin.

1.4 Influencia de los elementos de aleacin:

Los elementos de aleacin en los aceros influyen en sus propiedades y en su comportamiento en procesos tales como la soldadura y los tratamientos trmicos.

Carbono: presente hasta un 2%, puede estar disuelto o combinado formando carburos. Aumenta la resistencia mecnica y la respuesta a los tratamientos trmicos, facilitando la capacidad de endurecimiento por temple y disminuye la soldabilidad.

Azufre: generalmente presente como impureza, debido a que forma compuestos de bajo punto de fusin, sulfuro de hierro. Es indeseable para los procesos de soldadura. En contenidos mayores a 0,05% causa fragilizacin en caliente y reduce la soldabilidad. Se presenta como elementos de aleacin principal en aceros de maquinado rpido, resulfurados.

Fsforo: Generalmente presente como impureza. Es indeseable para los procesos de soldadura. En contenidos mayores a 0,04% causa fragilizacin en fro. Se presenta como elemento de aleacin principal en los aceros de maquinado rpido, re fosforados.

Silicio: Se emplea como desoxidante en aceros de bajo carbono por la formacin de dixido de silicio. Se disuelve en el hierro y aumenta la resistencia mecnica y la tenacidad.

Manganeso: Elemento soluble en hierro, mejora las propiedades mecnicas disminuye los efectos del azufre debido a la formacin preferencial de sus compuestos (sulfuro de manganeso) en contenidos mayores a 1 % reduce la soldabilidad,

Cromo: Parcialmente soluble en hierro, tiende a retener la fase ferrita. En aceros de media aleacin, hasta un 9%, aumenta la resistencia a la oxidacin, la templabilidad y la resistencia mecnica a altas temperaturas, reduce la soldabilidad. En contenidos mayores a 12% aumenta la resistencia a la oxidacin y corrosin en tal grado que forma la familia de los aceros inoxidables.

Molibdeno: Generalmente presente en contenidos no mayores al 1%. Aumenta la templabilidad y la resistencia a la corrosin, afina el grano e incrementa la soldabilidad.

Nquel: En los aceros de baja aleacin aumenta la tenacidad y disminuye la templabilidad. En los aceros inoxidables (contenidos mayores al 12% de Cr) se adiciona de un 8 a 35 % y retiene la fase austenita. Mejora la soldabilidad.

Aluminio: Es utilizado como desoxidante, afina el grano mejorando la tenacidad, mejora la soldabilidad.

Gases disueltos: El hidrgeno, el oxgeno y el nitrgeno se disuelven en el hierro fundido y si no son eliminados generalmente lo fragilizan.

El efecto total de los elementos de aleacin influye en el comportamiento de los aceros al ser soldados. Por ejemplo un acero de contenidos bajos de carbono (hasta un 0,10% C) tiene resistencia mecnica relativamente baja, para incrementarla es necesario aumentar el contenido de este elemento pero los aceros con contenidos mayores de 0,30% de C son soldables con dificultad. Pequeas adiciones de Si, Mn, Cr, y Mo aumentan considerablemente la resistencia mecnica en ceros de contenidos de carbono relativamente bajos (del 0,10 al 0,25% de C).

1.5 Fenmenos que ocurren durante la soldadura:

En las operaciones de soldadura por fusin con o sin metal de aporte suceden los siguientes fenmenos:

Calentamiento local rpido de los metales base y de aporte,

Formacin de una zona de metal fundido donde por lo menos en una parte proviene del metal base,

Enfriamiento rpido del conjunto metal base y soldadura,

Gradiente de la temperatura de enfriamiento de la zona fundida y adyacente.

Las caractersticas del ciclo trmico y la cantidad de metal que se funden dependen de numerosos factores geomtricos y tecnolgicos e influyen en la estructura metalrgica, en las propiedades mecnicas y en la sanidad de la unin soldada.

La temperatura mxima alcanzada, la extensin de la zona del metal calentada (zona afectada trmicamente ZAT), la velocidad de solidificacin del metal fundido y la velocidad de enfriamiento dependen principalmente del calor aportado durante la soldadura, de la temperatura de precalentamiento inicial del metal base, del espesor y la geometra de la junta.

La distribucin de las temperaturas desde el eje central de la soldadura hacia el interior del metal base, muestra un gradiente en disminucin, desde la temperatura de fusin, en la zona fundida, hasta valores cercanos a la temperatura ambiente a medida que nos alejamos del centro de la soldadura.

As, en soldadura, distinguimos tres zonas importantes:

La zona de metal fundido de granos columnares,

La zona de metal transformado, o zona trmicamente afectada, adyacente a la soldadura, de re cristalizacin del metal, con granos equiaxiales,

La zona de metal base que no fue calentada suficientemente para producir cambios estructurales en ella, que mantiene la estructura producto de la deformacin en fro, de granos alargados.

La zona fundida presenta una estructura de grano fino, generalmente columnar, y similar a la estructuras tpicas de fundicin, que resulta menos dctil y ms dura y resistente que el metal base.

La zona afectada trmicamente, presenta distintas sub zonas, fundamentalmente una zona de granos crecidos en el lmite de la lnea de fusin y una zona de granos transformados, equiaxiales a medida que nos alejamos de la lnea de fusin. Las caractersticas de stas zonas vara dependiendo de la composicin qumica del metal base, y las propiedades se ajustan en funcin de dicha composicin qumica y la velocidad de enfriamiento curva de temple, dando lugar a la formacin de fases que tienden a ser martensticas.

1.6 El Ciclo trmico y su efecto metalrgico:

EL calor aportado puede ser calculado por la siguiente frmula:

H (joules/pulgada) =

Tensin (voltios) x Corriente (amperios) x1000

Velocidad de paso del electrodo en pulg. /min.

En trminos generales, al aumentar el calor aportado y la temperatura de precalentamiento se incrementan la extensin de la ZAT, la temperatura alcanzada y se disminuye la velocidad de solidificacin y el enfriamiento. Asimismo, al aumentar el espesor del metal base, la velocidad de enfriamiento se incrementa.

Las caractersticas del ciclo trmico, principalmente la velocidad de solidificacin del metal de aporte y la velocidad de enfriamiento del conjunto, influyen en la estructura metalrgica del conjunto, el cual altera las propiedades mecnicas.

Algunos de los efectos del ciclo trmico durante la soldadura son:

Las tensiones residuales del calentamiento localizado que pueden resultar en deformaciones y distorsiones,

Una reduccin de la ductilidad o el endurecimiento en la zona afectada trmicamente puede provocar agrietamiento o fragilidad de la unin soldada,

Se reduce la tenacidad de la junta, principalmente en la ZAT,

En materiales templados y revenidos, disminuye la resistencia mecnica en la ZAT,

Estos efectos pueden ser de mayor o menor intensidad, dependiendo del material que se suelda, y de las velocidades de solidificacin y enfriamiento de la unin.

El tiempo de solidificacin afecta directamente la estructura del metal de soldadura. A mayor tiempo, la estructura es ms gruesa. Esto es importante, ya que en la mayora de los metales, la resistencia mecnica, la ductilidad, la tenacidad y la respuesta al tratamiento trmico se ven afectadas desfavorablemente por una estructura dendrtica gruesa.

Por otra parte, la velocidad de enfriamiento influye en aspectos tales como el crecimiento de grano y en las transformaciones de fase, especialmente cuando se trata de aceros tratables trmicamente.

2 Soldabilidad de los materiales:2.1 Concepto genrico de Soldabilidad:

Los metales en general no exhiben igual facilidad para ser soldados. Esta propiedad, hasta el presente no es cuantificable y solo pueden definirse tendencias e influencias de ciertos parmetros sobre lo que se denomina Soldabilidad.

En forma mas precisa puede definirse a la Soldabilidad como la mayor o menor facilidad con que un metal permite que se obtenga soldaduras sanas y homogneas, que responden las necesidades para las que fueron concebidas, incluyendo los requisitos de fabricacin, no represente un grado excesivo de dificultad o necesitar procedimientos de soldadura elevadamente costosos.

2.2 Concepto metalrgico:Los elementos de aleacin del acero, determinan la templabilidad y la dureza del mismo, condicionando desde ah su soldabilidad. Fundamentalmente el carbono, luego el manganeso y el silicio. La frmula del Carbono equivalente para determinar la soldabilidad satisface este criterio. Una de las tantas expresiones del carbono equivalente es:

Carbono equivalente Ceq. = C % + Mn % + Si % que deber ser menor a 0,62.

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Esta u otra de las tantas y ms complejas frmulas para determinar el Carbono Equivalente, son utilizadas a fin de determinar cul es el cuidado a tomar en cuenta para el enfriamiento de la soldadura. Sirven para determinar cul es la temperatura de precalentamiento que permite una curva de enfriamiento tal que evite la formacin de fases frgiles.

2.3 Concepto relacionado con el proceso:

El proceso de soldadura puede ser una fuente de dificultades a fin de obtener soldaduras libres de fallas, la ms comn de las cuales es la fisuracin, siguindole la ocurrencia de porosidad, falta de fusin, fallas de raz, etc.

La fisuracin de la soldadura puede ser debida, adems de los problemas de templabilidad, a los siguientes factores:

Diseo del cordn de soldadura: Una inapropiada relacin entre ancho y profundidad puede dar lugar a la rotura.

Un electrodo con contenido de humedad en exceso, hace propensa la fisuracin debajo del cordn

Un inadecuado precalentamiento, que no alcanza a evitar el temple.

Una unin con elevada restriccin al movimiento.

El uso de aporte con baja ductilidad.

Un acero con alto contenido de inclusiones no metlicas

Los poros estn asociado a humedad en el aporte, en el metal base a una inapropiada proteccin gaseosa, a la exposicin al viento.

Las faltas de fusin y las fallas de raz pueden deberse a una baja corriente, a la tcnica de soldadura.

Las distintas variables operativas de los proceso de soldadura influyen de manera categrica en el aporte de los aleantes y estructuras finales que se obtienen.

Las propiedades mecnicas de la soldadura (zona afectada trmicamente y metal fundido) estn condicionadas por los aleantes y la obtencin de las estructuras metalrgicas adecuadas.

Realizado un ensayo, si las propiedades mecnicas y qumicas de la soldadura no satisface los requerimientos, la soldabilidad no es la adecuada.

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3 Seleccin de materiales: En esta seccin, trataremos de exponer aquellos conceptos que debe tomar en cuenta el proyectista para seleccionar los materiales a la hora del diseo de la estructura.

Cuando se selecciona un acero para la fabricacin de una pieza se toma en cuenta en primer trmino su resistencia mecnica en forma tal que resulte apto para soportar los esfuerzos a que quedar sometida. Si luego en servicio se produce su rotura, lo ms simple de pensar es que los esfuerzos a que fue sometida han superado su resistencia. Sin embargo, si se considera que el clculo de dimensionamiento se efecta con conocimientos precisos de los esfuerzos y sobrecargas posibles y si todava se tiene en cuenta que se aplican coeficientes de seguridad elevados, es lgico deducir que la rotura en servicio tiene que resultar como consecuencia de casos anormales.

Al dimensionar una estructura, se parte de dos premisas:

1) que el material es isotrpico, (todas sus propiedades son iguales en todas las direcciones), y2) que las tensiones se distribuyen regularmente en la seccin resistente.

Pues bien, ambas premisas son solo aproximaciones, pues sabemos que el acero contiene impurezas que se distribuyen al azar y luego de laminadas se encuentran orientadas preferentemente en una direccin, dando lugar a propiedades mecnicas distintas en las tres direcciones posibles.

Por otra parte, las tensiones varan de un punto a otro por cambios de forma, orificios, etc, provocando puntos de concentracin de tensiones.

An cuando sea posible determinar los esfuerzos en los puntos de concentracin, existen otras causas de irregularidades en las tensiones provocadas por efectos de entalla, debido a defectos superficiales de mecanizado, por ejemplo grietas, inclusiones, tensiones internas, defectos de montaje y otros que pueden ocasionar esfuerzos locales que pongan en peligro la seguridad de la pieza.

Es as entonces que, an frente a un cuidadoso dimensionamiento, siempre es posible que en ciertos puntos se creen tensiones superiores a la resistencia del material y se produzca la rotura. Tal rotura, an localizada, no tardar en propagarse debido al efecto de entalla en el extremo de la primera grieta presente.

El acero, sin embargo, posee una propiedad que lo hace extraordinariamente seguro para soportar esfuerzos superiores a su lmite elstico, y ello es su plasticidad, que no es otra cosa que la aptitud para deformarse sin romperse y en virtud de la cual, cuando se sobrepasa el lmite elstico, sufre una deformacin sin que se inicie la rotura.

Es necesario aclarar que durante el proceso de deformacin plstica y antes de llegar a la rotura, el acero sufre sucesivos aumentos de resistencia a la deformacin, lo que le permite soportar la carga y sin lo cual el acero se rompera al sobrepasarse el lmite elstico. Este fenmeno, caracterstico de los metales, es la acritud.

A bajas temperaturas se eleva el lmite elstico en traccin y se reduce la capacidad de deformacin ductilidad, con lo cual disminuye su autodefensa contra la rotura.

Con el aumento de la velocidad de aplicacin de la carga ocurren efectos anlogos, por ello, un material aparentemente resistente en traccin simple no sera lo mismo en caso de cargas aplicadas bajo esta condicin (golpe).

La fatiga es otra forma de aplicacin de las cargas que hace que el material rompa, an cuando los esfuerzos nominales no lleguen al valor del lmite elstico. La aplicacin de cargas variables que se repiten cclicamente conduce a la necesidad de considerar la resistencia lmite de fatiga que nos exprese la mayor carga variable que se puede aplicar, sin que la rotura se produzca. Esta carga lmite puede ser inferior al lmite elstico en traccin y depende de la amplitud de los esfuerzos, es decir, de la diferencia entre los esfuerzos mximo y mnimo aplicados.

Son muchas las teoras expuestas para explicar la disminucin de la resistencia del acero por aplicacin de cargas cclicas pero en resumen, todo indica que la fatiga se produce como consecuencia de una concentracin local de tensiones, originadas por algn efecto de entalla, que hace que el lmite elstico sea superado localmente y que despus de un cierto nmero de ciclos, provoca la aparicin de grietas que se propagan progresivamente a travs de la seccin resistente hasta que sta queda reducida en forma tal que, ni estticamente, podra resistir los esfuerzos a que se encuentra sometida.

3.1. La deformacin plstica de los aceros y la fractura:

La fractura es la separacin de un cuerpo slido en dos ms partes bajo la accin de una tensin y se puede considerar como resultado de la accin de dos procesos, la iniciacin uy la propagacin de grietas.

Se definen dos tipos de fractura, la fractura dctil, que se caracteriza por una apreciable deformacin plstica antes y durante la propagacin de grietas y la fractura frgil que se caracteriza por una rpida propagacin sin deformacin aparente.

El comportamiento dctil frgil de un acero y su vinculacin con la soldadura no est relacionado solamente por el violento ciclo trmico que impone, las transformaciones metalogrficas que provoca y las tensiones residuales que crea, sino tambin por la presencia o no de entallas, se explica pues, que los diferentes cdigos de aceptacin no admitan grietas o falta de penetracin o fusin y que solo acepten, limitadamente, la porosidad y las inclusiones de escorias, que son entallas menos severas.

3.2. Las propiedades mecnicas de los aceros estructurales:

En el caso de los aceros, el comportamiento de los aceros destinados a la construccin soldada depende de numerosos factores, siendo los ms importantes su composicin qumica, espesor, micro estructura, tensiones residuales y tipo de carga, la limpieza interior pureza.

Por otra parte, sus propiedades ms sobresalientes son su resistencia y ductilidad, su plasticidad o tenacidad a la fractura, su resistencia a la fatiga, sus propiedades vinculadas con la temperatura y su resistencia a la corrosin.

La composicin qumica y el espesor se especifican al seleccionar el acero para un dado diseo.

La micro estructura es el resultado de su proceso de fabricacin en la acera y de su conformado posterior.

Las tensiones residuales y su pureza tambin dependen del proceso de fabricacin y el tipo de carga, la temperatura de servicio y la resistencia a la corrosin estn normalmente determinados por el servicio a que quedar sometida la pieza.

Para el especialista en soldadura, ser la metalurgia un importante factor, pues las propiedades mecnicas del acero estn relacionadas con ella tanto por la forma como por la distribucin de sus constituyentes metalogrficos.

Por otra parte, las tensiones residuales y la pureza del acero tienen, adems, fuerte influencia en la fabricacin de la estructura soldada.

Los datos bsicos relativos a la resistencia y ductilidad se deducen del ensayo de traccin, en el cual se somete a una carga uniaxial una pequea probeta del material. El resultado del ensayo permite construir un diagrama de tensiones - deformaciones para obtener los valores de tensin y deformacin convencionales que nos interesan para el diseo.

As, la tensin de fluencia es convencionalmente determinada por la tensin a la cual la probeta ha sufrido un alargamiento plstico. (Permanente) del 0,2%.

La ductilidad se puede medir como porcentaje de alargamiento y como porcentaje de estriccin.

El porcentaje de alargamiento es la relacin entre el incremento de longitud entre los puntos de medicin inicialmente marcados en la probeta y la distancia inicial entre ellos. El porcentaje de estriccin, o reduccin de rea, es la relacin entre la diferencia de reas inicial y final (despus de la rotura) y el rea inicial.

Las propiedades mecnicas de algunos de los aceros estructurales permite clasificarlos en cuatro grupos segn el rango aproximado de la mnima tensin de fluencia:

1 Aceros al carbono: de 21 a 28 Kg/mm2.

2 Aceros de baja aleacin de media resistencia: 28 a 49 kg/mm2

3 Aceros al carbono y aceros de baja aleacin de alta resistencia, tratados trmicamente: 32 a 70 kg/mm2.

4 Aceros de construccin con aleacin, tratados trmicamente: 63 a 70 kg/mm2.

Las caractersticas particulares de cada uno de los grupos de aceros indicados permiten al proyectista de la estructura su seleccin. La soldabilidad de los aceros queda determinada por la composicin qumica, para lo cual debemos utilizar el criterio del carbono equivalente y determinar las condiciones de velocidad de enfriamiento necesarias para evitar la aparicin de fisuras.

La velocidad de enfriamiento es dependiente de los espesores de los materiales a soldar, del calor aportado o la relacin entre la corriente, la tensin y la velocidad de pasada, y el precalentamiento.

Las estructuras metalrgicas finales de la Zona Afectada Trmicamente de la soldadura y las propiedades mecnicas obtenibles sern producto de la combinacin de cada uno de los elementos o variables anteriormente vistas. La adecuada seleccin de los valores de estas variables podr dar al final el resultado deseado.

ASME CODE, SEC.IX Soldadura: procedimientos y calificacin. Pgina 12 de 14 __ Bernardo D. Kurcbart