Structural, chemical and deformation changes in friction welded joint of dissimilar steels

Cambios estructurales, químicos y de deformación en la unión soldada por fricción de aceros distintos

En este trabajo se presentan los principios fundamentales de la soldadura por fricción de aceros disímiles (aceros rápidos y templados) desde el punto de vista de los procesos metalúrgicos y químicos que tienen lugar en la zona de unión. Considerando que los fenómenos que acompañan a la soldadura por fricción son interdependientes, fue necesario determinar experimentalmente los parámetros variables del proceso, para establecer el régimen óptimo de soldadura. Los experimentos se fijaron y realizaron de forma que todas las variables se analizaran en función del tiempo de fricción. Las investigaciones metalográficas incluyeron el análisis de la microestructura de la zona de unión a través de las fases estructurales y los cambios de dureza, debido a la influencia del tratamiento térmico - recocido. El trabajo experimental incluyó el análisis de los cambios geométricos, la estructura de la zona de unión y las características mecánicas básicas de la unión realizada mediante soldadura por fricción.

INTRODUCCIÓN

El proceso de soldadura por fricción pertenece a los procedimientos de unión de metales en estado sólido. La base del proceso de soldadura por fricción es la deformación plástica debida al calentamiento inducido por fricción de las capas de contacto del metal base [1, 2]. La unión se realiza mediante la acción de la fuerza de compresión sobre la zona de contacto, que ha sido llevada al estado de plasticidad. La deformación plástica en caliente, así como la influencia del proceso de recocido de la unión soldada entre el acero rápido y el acero de construcción, provoca cambios en la composición estructural y química de la zona de unión. Estos cambios son consecuencia de la difusión del carbono del acero al carbono al acero aleado. En el acero al carbono se está formando la capa de ferrita descarbonizada. La tendencia a la formación de esta capa se explica por la mejor solubilidad del carbono en la austenita que en la ferrita [3, 4].

La difusión del carbono del acero de construcción al acero rápido es consecuencia de la disolución de los carburos menos estables en el acero de construcción y de la formación de carburos estables en el acero rápido. Las características de resistencia de esos aceros son diferentes a temperaturas elevadas; durante el contacto frontal en caliente provocan una invasión del acero rápido en el templado. Las propiedades termofísicas de estos aceros también son diferentes [5, 6].  Esta es la razón por la que es necesario determinar los parámetros de soldadura para superar las grandes diferencias en la estabilidad térmica de estos dos tipos de aceros.