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El carbono afecta la soldabilidad y dureza del acero

El acero al carbono es una aleación de hierro y carbono. El acero de baja aleación incluye carbono y pequeñas adiciones de otros elementos de aleación como cromo, manganeso, molibdeno, etc. hasta un máximo del 5% del contenido total de aleación agregado.

¿Qué sucede cuando aumenta el contenido de carbono? Aumenta la dureza. Pero la dureza del metal debe controlarse porque podría volverse frágil. Dependiendo de la aplicación, la fragilidad puede ser un factor crítico. Piense en una broca que ha estado usando y se rompe mientras está en medio de una operación. Esa herramienta defectuosa podría haberse roto porque tenía un alto contenido de carbono y se volvió bastante frágil. Además de la fragilidad, el límite elástico, la resistencia a la tracción y la oxidación se ven afectados por el aumento de la concentración de carbono .


El aumento de carbono también reduce la soldabilidad, especialmente por encima de ~ 0,25% de carbono. La plasticidad y la ductilidad son similares. Piense en un herrero, donde está martillando la hoja de un cuchillo. Si hay demasiado carbono, el metal podría romperse y no podrá formarse o forjarse en el producto final. Si un producto no se rompe, eso no significa necesariamente que sea de buena calidad. El carbono más alto también reduce la resistencia a la corrosión del aire, lo que provoca la oxidación. La oxidación, por supuesto, podría causar problemas más adelante.


El nivel de carbono incorrecto también podría resultar en la descomposición de la soldadura y la ruptura por tensión por fluencia. Aquí hay una tabla para mostrar de un vistazo cómo el carbono puede afectar el acero:



ASM International hace un gran trabajo al brindar una comprensión básica de la corrosión de la soldadura , incluida la descomposición de la soldadura. Aquí hay un extracto: “Durante la soldadura de aceros inoxidables, a menudo se desarrollan zonas sensibilizadas locales (es decir, regiones susceptibles a la corrosión). La sensibilización se debe a la formación de carburo de cromo a lo largo de los límites del grano, lo que resulta en el agotamiento del cromo en la región adyacente al límite del grano…. Este agotamiento de cromo produce celdas galvánicas muy localizadas. Si este agotamiento reduce el contenido de cromo por debajo del 12% en peso necesario que se requiere para mantener una película protectora pasiva, la región se sensibilizará a la corrosión, lo que resultará en un ataque intergranular. … La corrosión intergranular causa una pérdida de metal en una región que es paralela al depósito de soldadura… Este comportamiento de corrosión se llama decaimiento de la soldadura ”.


La Junta Nacional de Inspectores de Calderas y Recipientes a Presión publicó un artículo sobre “Fluencia y fallas por fluencia” que definía la fluencia como “una deformación dependiente del tiempo a temperatura elevada y tensión constante. De ello se deduce, entonces, que una falla por tal condición se conoce como falla por fluencia o, ocasionalmente, ruptura por tensión. La temperatura a la que comienza la fluencia depende de la composición de la aleación…. Las fallas por fluencia se caracterizan por:


  • abultamiento o ampollas en el tubo

  • fracturas de bordes gruesos a menudo con muy poca ductilidad obvia

  • "grietas por tensión" longitudinales en una o ambas escalas de óxido de DI y DE

  • espesores de escala de óxido externos o internos que sugieren temperaturas más altas de lo esperado

  • huecos intergranulares y grietas en la microestructura ”


Piense en el deslizamiento de la misma manera en que el frío puede afectar las ventanas. Si miras la parte inferior de la ventana después de muchos, muchos años, es posible que veas que son un poco más gruesas que en la parte superior. Ese es el asqueroso. Lo mismo ocurre con las aleaciones.


Dado que la soldadura puede ser un factor crítico en muchas aplicaciones industriales, se debe calcular la equivalencia de carbono . Ese resultado no solo nos da una idea de la dureza y otras cualidades, sino que nos dice la zona afectada por el calor que estamos impactando. Nos permite predecir si, cuando unimos dos metales, serán compatibles o no. También nos dice si debemos tomar precauciones. Las precauciones incluyen el tratamiento térmico prescriptivo con electrodos de bajo hidrógeno y el control de la entrada de calor, que es fundamental para la soldadura experta.


Entonces, ¿cómo evitamos la fluencia y la descomposición de la soldadura? Un buen comienzo sería analizar el metal, incluido el contenido de carbono.


Para ayudar a garantizar la calidad y la integridad del producto, los analizadores XRF portátiles se utilizan para confirmar los elementos en el metal. La fluorescencia de rayos X (XRF) es una tecnología probada para el análisis elemental de aleaciones especiales para garantizar que las aleaciones correctas se combinen en los porcentajes correctos y que el material terminado cumpla con las especificaciones de fabricación precisas. Esto es fundamental para el control de calidad y la garantía de calidad (QA / QC) de los materiales entrantes y los productos terminados salientes. Sin embargo, aunque un analizador XRF con función de elemento ligero es una gran herramienta para medir todos los elementos de aleación, LIBS es una mejor solución para analizar aceros al carbono.



La espectroscopia de degradación inducida por láser (LIBS) es la técnica analítica que utiliza un láser de alto enfoque para determinar la composición química de los materiales. La técnica está disponible en un analizador de mano portátil y es capaz de medir elementos, incluido el carbono, en el campo para la identificación de materiales. LIBS utiliza un láser altamente enfocado que realiza la ablación de la superficie de un material, luego forma plasma en el que el material se descompone en elementos individuales. La mayoría, si no todos los fabricantes de hojas, querrían evitar la preparación de la muestra y el impacto del arco en una hoja acabada. Entonces, si el carbono es importante para el producto terminado, LIBS debe usarse antes de formar la hoja.


Fuente: thermofisher