Analysis of Low-Carbon Steel/Tantalum Interface After Explosive Welding

Análisis de la interfaz acero de bajo contenido en carbono/tántalo tras la soldadura explosiva

El artículo analiza la morfología, la microestructura y la composición química de la capa límite en la soldadura explosiva de chapas de acero con bajo contenido en carbono y de tántalo. En la capa límite aparecen charcos de fusión compuestos por ambos metales y con una composición química heterogénea. Este fenómeno es el resultado de la mezcla incompleta de ambos metales fundidos debido a su rápido enfriamiento y solidificación. Dentro de los charcos de aleación, puede encontrarse un gran número de inclusiones de óxido no metálicas, productos de la desoxidación de las aleaciones fundidas. Las inclusiones no metálicas son redondas (de 0,1 a 2 µm de diámetro) y varían tanto en tamaño como en composición química. El principal componente de las inclusiones no metálicas es Ta₂O₅, que también contiene óxidos de hierro, manganeso y aluminio. El número de inclusiones no metálicas es inusualmente elevado para un acero bajo en carbono y comparable al número de inclusiones no metálicas en las soldaduras. El oxígeno que provoca el gran número de productos desoxidados no se origina en el acero bajo en carbono, ya que este acero es relativamente limpio. La fuente más probable de oxígeno es la cascarilla de óxido de la superficie del acero bajo en carbono, que se limpió mal antes de la soldadura.

INTRODUCCIÓN

El trabajo trata de la desoxidación [1, 2], una reacción química de alta velocidad, tal como se produce en charcos aislados de aleación fundida durante la soldadura explosiva de grandes placas de acero con bajo contenido en carbono y de tántalo. Durante el mismo procedimiento de soldadura de grandes placas de acero bajo en carbono con titanio o aluminio, no se observó este fenómeno [3-4].

Las grandes placas de este tipo son importantes para la fabricación de reactores químicos. Este tipo de material es resistente a la corrosión (tantalio), mientras que la base de acero más gruesa es portadora de importantes propiedades mecánicas. Los materiales compuestos de este tipo de composición son a la vez estructuralmente eficaces y económicos.

Debido a las propiedades y al tamaño de los componentes básicos (acero, tántalo), la soldadura explosiva es, en la actualidad, la única forma eficaz de unir los dos metales en el material ensamblado [5]. Las grandes fuerzas y presiones dinámicas en la interfaz son la particularidad de este tipo de soldadura, en la que se generan localmente grandes fuentes de calor que aumentan las temperaturas por encima del punto de fusión de ambos metales. Esta es la base de la formación de las aleaciones. Grandes cantidades de metal conductor del calor provocan rápidos y grandes cambios de temperatura y afectan al desarrollo de microestructuras. Los charcos aislados de aleaciones fundidas forman una parte importante de la interfaz y contribuyen a la resistencia de la unión. Tras la solidificación, los charcos de acero fundido aleado y tántalo pasan a formar parte de la interfaz en forma de vórtice de ambos metales.