Effect of nonmetallic inclusions on steel welds metal hot cracking

Efecto de las inclusiones no metálicas en la fisuración metálica en caliente de soldaduras de acero

Las inclusiones no metálicas distribuidas de forma intercristalina aumentan en gran medida la susceptibilidad de la soldadura al agrietamiento en caliente. Las inclusiones de óxido y sulfuro son el resultado de la contaminación del material base o de sus superficies altamente oxidadas y pueden ser consecuencia de reacciones metalúrgicas entre la escoria de soldadura y el material base refundido, mientras que las inclusiones de carburo pueden producirse debido a la mezcla de material base con alto contenido en carbono y material de aportación con bajo contenido en carbono. Por lo tanto, todas las superficies de soldadura deben limpiarse antes de soldar y debe garantizarse la menor mezcla posible de material base con material de aportación durante la soldadura.

INTRODUCCIÓN

En la soldadura, las inclusiones no metálicas tienen siempre una connotación negativa, ya que aumentan la susceptibilidad del acero a la fisuración en caliente, al desgarro laminar y a la formación de grietas debido al recocido después de la soldadura. Las fisuras en caliente están condicionadas metalúrgicamente y son causadas en los aceros por inclusiones no metálicas de tipo sulfuro, óxido y oxisulfuro en relación con las tensiones de tracción[1-5]. Por lo general, se trata de fases de baja fusión (por ejemplo, el punto de fusión del FeO es T_m = 1 370 °C [6], el punto de fusión del FeS es T_m = 1 190 oC [3]) o eutécticas de baja fusión (por ejemplo, el punto de fusión del eutéctico FeS es Tm = 1 190 oC [3]). el punto de fusión del eutéctico FeS - FeO es T_E = 940 oC, el punto de fusión del eutéctico MnS - MnO es T_E ≈ 1 300 oC [3]) que forman formas líquidas intercristalinas incluso después de la cristalización de la matriz metálica (en este grupo también encontramos varios eutécticos mixtos de carburo, fosfuro, boruro y siliciuro en combinación con nitrógeno sulfuroso o sin él [1, 2, 7]). Los oxisulfuros pueden ser globulares (tipo I) o en forma de fi lms eutécticos intercristalinos (tipo II). Su forma depende del contenido de oxígeno en la masa fundida [4]. Las formas intercristalinas eutécticas no deseadas (oxisulfuro de tipo II) se forman cuando el contenido de oxígeno es deO 200 ppm). Los resultados muestran que el contenido de oxígeno debe estar dentro de los límites O = 200 a 400 ppm [8] para conseguir también una buena dureza de la soldadura (consecuencia de la ferrita acicular). Así pues, un contenido de oxígeno elevado pero óptimo en una soldadura también proporciona la forma globular más deseable de las inclusiones de oxisulfuro y una buena tenacidad.

Un fenómeno diferente es la inclusión de sulfuroMnS con un punto de fusión superior al del acero (el punto de fusión del MnS es T_m ≈ 1 600 oC [1-3, 6]), que impide la formación de grietas calientes debidas al azufre . Dado que el MnS puede precipitar intercristalmente debido a una reacción eutéctica L → δ + MnS (T_E ≈ 1 500 oC) o a una reacción eutectoide δ → γ + MnS (T_e ≈ 1 350 oC), y dado que las inclusiones de sulfuro suelen ser de tipo mixto (Mn,Fe)S, también pueden aumentar la susceptibilidad de la soldadura al agrietamiento en caliente [2]. Además, en los aceros microaleados, las inclusiones de sulfuro contienen también circonio, titanio y niobio, que reducen adicionalmente el punto de fusión de una inclusión (Mn, Fe)S [1, 2].