Manual ACEROS INOXIDABLES

Sistemas Electrodos y Consumibles para Aceros Inoxidables.

Sistema Electrodos y Consumibles para Acero Inoxidable INDURA S.A., Industria y Comercio Inscripcin en el Registro de Propiedad Intelectual N188546 Reservados todos los derechos. Prohibida la reproduccin de la presente obra, en su totalidad o parcialmente, sin autorizacin escrita de INDURA S.A. Texto elaborado por: Mauricio Ibarra Echeverria, Eduardo Nez Sols y Jos Miguel Huerta Ibez, Gerencia de Desarrollo Tecnolgico y SHEQ. Colaboradores: Judyth Snchez Snchez, Gerencia de Marketing y Gestin Comercial Hctor Fritz Guinez, Gerencia Comercial Otras obras editadas por INDURA: Manual para la recuperacin y proteccin antidesgaste de piezas Manual Sistemas y Materiales de Soldadura Manual de Gases INDURA Catlogo de Procesos y Productos Impresin de este libro: Marzo 2010 2M Impresores Ltda. INDURA S.A. Av. Las Americas 585, Cerrillos, Chile www.indura.net Integrante de las siguientes asociaciones internacionales: A.W.S. : American Welding Society C.G.A. : Compressed Gas Asociation I.O.M.A. : International Oxygen Manufacturers Asociation En Chile, miembro integrante de: ACHS : Asociacin Chilena de Seguridad ASIMET : Asociacin de Industriales Metalrgicos ICARE : Instituto de Administracin Racional de Empresas ICHA : Instituto Chileno del Acero SOFOFA: Sociedad de Fomento FabrilNota: INDURA, investiga e innova en forma permanente sus productos de acuerdo a las ltimas tecnologas que se van desarrollando a nivel mundial. Por lo tanto las caractersticas de los productos aqu descritos pueden variar durante la vigencia de este libro.

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NDICE GENERALTemas generales de soldadura Introduccin Seguridad en soldadura al arco Seguridad al usar una mquina soldadora Posiciones en soldadura Esquemas bsicos Simbologa en soldadura Gua para soldadura de Acero Inoxidable Aceros Inoxidables Ventajas del Acero Inoxidable Principales elementos de aleacin y su inuencia Ferrita, Austenita, Martensita, Cementita, Perlita y Soluciones Slidas Diagrama Cromo-Hierro Clasicacin de acuerdo a su microestructura Aceros Inoxidables Ferrticos Aceros Inoxidables Martensticos Aceros Inoxidables Endurecibles por Precipitacin Aceros Inoxidables Dplex Corrosin Corrosin Generalizada Corrosin Intergranular Corrosin por Picaduras (Pitting) Corrosin Galvnica Corrosin Bajo Tensin (Stress Corrosin Cracking, SCC) Corrosin por Grietas (Crevice) Corrosin Marina Aceros Inoxidables a Bajas Temperaturas Aceros Inoxidables a Altas Temperaturas Resistencia a la Oxidacin (Scaling) Seleccin de Electrodos para Aceros Inoxidables Importancia del contenido de Ferrita Medicin y estimacin del contenido de Ferrita Diagrama de Schaefer Diagrama Delong Soldadura de Aceros Inoxidables Soldadura de Aceros Inoxidables Austenticos Fenmeno a considerar en la soldadura de Aceros Inoxidables Austenticos Recomendaciones Prcticas en Soldadura de Aceros Inoxidables Austenticos Soldadura de Aceros Inoxidables Ferrticos Fenmenos a Considerar en la Soldadura de Aceros Inoxidables Ferrticos Recomendaciones Prcticas en la Soldadura de Aceros Inoxidables Ferrticos Soldadura de Aceros Inoxidables Martensticos Recomendaciones Prcticas en la Soldadura de Aceros Inoxidables Martensticos Resistencia a la Tensin V/S Ductilidad Soldadura de reparacin de Piezas de Gran Seccin Electrodos Arco Manual INDURA 308/308H INDURA 308 L INDURA 309 L INDURA 309 MoL INDURA 25-20 INDURA 29-9S INDURA 316/316H INDURA 316L INDURA 347 INDURA 13/4 INDURA 2209 3 5 7 10 11 12

14 14 15 17 18 19 20 21 21 21 21 21 23 23 23 23 24 24 25 26 26 27 28 29 32 37 40 41 41 42 43 43 45 45

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MIG INDURA 308 L INDURA 309 L INDURA 316L TUBULAR INDURA 308 LT1 INDURA 309 LT1 INDURA 316 LT1 INDURA 308 L-O TIG INDURA 308/308H INDURA 308 L INDURA 309 L INDURA 316 H INDURA 316 L INDURA 2209 Tablas Composicin qumica de los Aceros Inoxidables. Composicin qumica Tpica de Aceros Inoxidables (Material Base) Dureza Tabla Comparativa de Dureza Recomendaciones de electrodos de Acero Inoxidable de acuerdo al material base

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INTRODUCCINLos objetivos del presente manual son: Revisar los fundamentos de la metalurgia del acero inoxidable. Proporcionar informacin sobre los electrodos y alambres de acero inoxidable INDURA. Entregar al usuario recomendaciones prcticas para la soldadura de los diferentes tipos de aceros inoxidables con electrodos INDURA. Proporcionar informacin de referencia para consulta. La responsabilidad del fabricante de productos de soldadura es sugerir las composiciones de los electrodos o alambres, para metales base de acero inoxidable de acuerdo a informacin entregada por el cliente. Las recomendaciones prcticas entregadas para la soldadura de los diferentes tipos de aceros inoxidables son una gua y no pretenden reemplazar el procedimiento denido por los ingenieros de diseo o de materiales y tampoco garantiza la calicacin de los soldadores, por lo tanto el fabricante no asume la responsabilidad por el rendimiento de las piezas soldadas con sus productos. Los electrodos INDURA son fabricados y suministrados bajo un estricto sistema de calidad que cumple los requisitos de la norma ISO 9001 y de las normas AWS. Debido a que INDURA S. A est mejorando constantemente sus productos, se reserva el derecho de cambiar el diseo y/o las especicaciones sin aviso previo. La informacin contenida en las chas tcnicas, se presentan solamente como valores tpicos. Los datos tpicos son obtenidos cuando estn soldados y probados de acuerdo con la especicacin de la AWS. Otras pruebas y procedimientos pueden producir diversos resultados.

RESEA HISTRICAPresente desde 1948, INDURA desarrolla e implementa soluciones tecnolgicas integrales con gases y soldadura para optimizar los procesos productivos de las empresas de diversos mercados, contribuyendo as con su crecimiento y rentabilidad. La compaa nace para satisfacer las necesidades del sector metalmecnico con una moderna planta de electrodos. Ya en 1962 es la puesta en marcha de la primera Planta de Gases de aire, para la produccin de oxgeno, acetileno y nitrgeno. Luego de esto, INDURA comenz a expandirse fuera del territorio nacional. En 1979 se inicio la internalizacin de la compaa a travs de la fabricacin de soladuras en Ecuador. Luego ingresa en 1991, al mercado argentino comercializando soldaduras, gases y equipos que satisfacen las necesidades de los mercados de salud y metalmecnica y resonancia magntica nuclear. 5 aos ms tarde, se extiende hasta Per, principalmente en las reas de minera, metalmecnica y salud. El ao 2005 fue la entrada con operaciones directas, al mercado Mexicano. Durante el 2008, la compaa adquiere la segunda empresa colombiana de gases, Cryogas y comienza sus operaciones en dicho pas. Adems, la Compaa se ha consolidado a nivel internacional, contando con un efectivo canal de distribucin que est presente en Estados Unidos, Canad, Centroamrica, Uruguay, Venezuela y Bolivia. En el sector metalmecnico, INDURA ha desarrollo soluciones tecnolgicas con gases y mezclas gaseosas para los procesos en los cuales los clientes lo requieran, cumpliendo con los ms altos estndares internacionales, acreditando as un servicio de excelencia para cada requerimiento. La experiencia de estos 60 aos en el rea metalmecnica, le ha permitido a INDURA convertirse en un socio estratgico que ofrece a sus clientes una gama extensa de productos y servicios, los que contribuyen en cada aplicacin y en cada industria, como por ejemplo en minera, astilleros, maestranzas, construccin, entre otros.

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Certicaciones y AcreditacionesINDURA y sus empresas relacionadas cuentan con las siguientes Certicaciones y Acreditaciones: Sistema de Gestin de Calidad de INDURA S.A. Aprobado por Lloyds Register of Shipping Quality Assurance de acuerdo a Norma ISO 9001 Sistema de Anlisis de Riesgos y Control de Puntos Crticos de INDURA S.A. Aprobado por Lloyds Register of Shipping Quality Assurance. De acuerdo con Codex Alimentarius Annex to CAC/RCP1-1969, Rev.4 (2003) Sistema de Gestin Medioambiental de SOLDADURAS CONTINUAS LTDA. Aprobado por Lloyds Register of Shipping Quality Assurance. De acuerdo a Norma ISO 14001 / NCh-ISO 14001 of. 97 Laboratorio de Ensayos Qumicos del CENTRO TCNICO INDURA LTDA. Aprobado por el Instituto Nacional de Normalizacin, INN, Segn NCh-ISO 17025 of. 2001 Laboratorio de Ensayos no Destructivos del CENTRO TCNICO INDURA LTDA. Aprobado por el Instituto Nacional de Normalizacin, INN, Segn NCh-ISO 17025 of. 2001 Laboratorio de Ensayos Mecnicos del CENTRO TCNICO INDURA LTDA. Aprobado por el Instituto Nacional de Normalizacin, INN, Segn NCh-ISO 17025 of. 2001 Sistema de Gestin del CENTRO TCNICO INDURA LTDA. Aprobado por BVQI De acuerdo a Norma ISO 9001 / NCh ISO 9001 of. 2001 Sistema de Gestin del CENTRO TCNICO INDURA LTDA. Aprobado por BVQI De acuerdo a NCh 2728 of. 2003 Sistema de Gestin del CENTRO TCNICO INDURA LTDA. Aprobado por BVQI De acuerdo a BS EN ISO 9001

Ventajas de preferir productos y servicios INDURAElegir la lnea de productos y servicios INDURA presenta ventajas en Productividad, Calidad, Seguridad y Medio Ambiente para nuestros clientes, dichas ventajas se sustentan en:

Cumplimiento de normas internacionales y nacionales:Adicionalmente a las acreditaciones detalladas anteriormente, INDURA cumple con las Normas AWS, adems de ser auditado peridicamente por organismos certicadores como la American Bureau of Shipping (ABS), Lloyds Register of Shipping (LRS), Germanischer Lloyd (GL), Nippon Kaiji Kyokai (NKK) y Canadian Welding Bureau (CWB).

Cobertura nacional e internacional:INDURA posee cobertura nacional e internacional dada por una amplia red de plantas productivas, sucursales y distribuidores.

Asesora tcnicaINDURA ofrece a sus clientes asesora en terreno, en sus sucursales de venta y a travs de su Call Center.

Centros de formacin tcnica CETI:INDURA ofrece a travs de su Centro Tcnico CETI variados servicios como: capacitacin, calicacin de procedimientos, calicacin de soldadores, inspeccin, laboratorio de ensayos no destructivos, laboratorio mecnico y laboratorio qumico.

Variedad de productos para amplia gama de aplicaciones:INDURA ofrece una amplia variedad de productos en soldadura, gases y equipos para una amplia gama de aplicaciones.

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SEGURIDAD EN SOLDADURA AL ARCOCuando se realiza una soldadura al arco, durante la cual ciertas partes conductoras de energa elctrica estn al descubierto, el operador tiene que observar con especial cuidado las reglas de seguridad, a n de contar con la mxima proteccin personal y tambin proteger a las otras personas que trabajan a su alrededor. En la mayor parte de los casos, la seguridad es una cuestin de sentido comn. Los accidentes pueden evitarse si se cumplen las siguientes reglas:

IMPORTANTE:Evite tener en los bolsillos todo material inamable como fsforos, encendedores o papel celofn. No use ropa de material sinttico, use ropa de algodn. INDURA; como empresa miembro de AWS (www.aws.org) se suscribe a las normativas de seguridad de este organismo. Para mayor informacin ver: AWS Z49.1: 2005 Safety in Welding, Cutting, and Allied Processes; Seguridad en Soldadura Corte y Procesos Anes. AWS F3.2M/F3.2:2001 Ventilation Guide for Weld Fume; Gua para Ventilacin de Humos de Soldadura. Cada pas posee legislacin y reglamentos asociados a los procesos de Soldadura y Corte. Consulte las normativas asociadas a seguridad en Soldadura y procesos anes vlidos para su pas.

Proteccin personalSiempre utilice todo el equipo de proteccin necesario para el tipo de soldadura a realizar. El equipo consiste en: 1. Mscara de soldar, proteje los ojos, la cara, el cuello y debe estar provista de ltros inactnicos de acuerdo al proceso e intensidades de corriente empleadas. 2. Guantes de cuero, tipo mosquetero con costura interna, para proteger las manos y muecas. 3. Coleto o delantal de cuero, para protegerse de salpicaduras y exposicin a rayos ultravioletas del arco. 4. Polainas y casaca de cuero, cuando es necesario hacer soldadura en posiciones vertical y sobrecabeza, de ben usar se estos adi ta men tos, para evi tar las se ve ras que ma du ras que pue dan oca sio nar las salpicaduras del metal fundido. 5. Zapatos de seguridad, que cubran los tobillos para evitar el atrape de salpicaduras. 6. Gorro, protege el ca be llo y el cuero ca be llu do, es pe cial men te cuan do se hace sol da du ra en posiciones.

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Proteccin de la vistaLa proteccin de la vista es un asunto tan importante que merece consideracin aparte. El arco elctrico que se utiliza como fuente calrica y cuya temperatura alcanza sobre los 4.000C, desprende radiaciones visibles y no visibles. Dentro de estas ltimas, tenemos aquellas de efecto ms nocivo como son los rayos ultravioleta e infrarrojo. El tipo de quemadura que el arco produce en los ojos no es permanente, aunque s es extremadamente dolorosa. Su efecto es como tener arena caliente en los ojos. Para evitarla, debe utilizarse un lente protector (vidrio inactnico) que ajuste bien y, delante de ste, para su proteccin, siempre hay que mantener una cubierta de vidrio transparente, la que debe ser sustituida inmediatamente en caso de deteriorarse. A n de asegurar una completa proteccin, el lente protector debe poseer la densidad adecuada al proceso e intensidad de corriente utilizada. La siguiente tabla le ayudar a seleccionar el lente adecuado:

Inuencia de los rayos sobre el ojo humano: Sin lente protector

Con lente protector

Escala de cristal inactnico a usar (en grados), de acuerdo al proceso de soldadura, torchado y cortePROCEDIMIENTO DE SOLDADURA O TCNICAS RELACIONADAS INTENSIDADES DE LA CORRIENTE EN AMPERES0,5 1 2,5 5 10 15 20 30 40 60 80 100 125 150 175 200 225 250 275 300 350 400 450 500

Electrodos recubiertos MIG, sobre metales pesados MIG, sobre aleaciones ligeras TIG, sobre todos los metales y aleaciones MAG Torchado arco-aire Corte por chorro de plasma Soldadura por arco de microplasma 2,5 3 4 5 6 7 8 9 10 9

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Nota: Las reas en azul corresponden a los rangos en donde la operacin de soldadura no es normalmente usada. Segn las condiciones de iluminacin ambiental, pueden usarse un grado de proteccin inmediatamente superior o inferior al indicado en la tabla. La expresin metales pesados abarca los aceros y sus aleaciones, el cobre y sus aleaciones, etc.

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SEGURIDAD AL USAR UNA MQUINA SOLDADORAAntes de usar la mquina de soldar al arco debe guardarse ciertas precauciones, conocer su operacin y manejo, como tam bin los accesorios y he rra mien tas adecuadas. Para ejecutar el trabajo con facilidad y seguridad, deben observarse ciertas reglas muy simples:

Circuitos con corriente: En la mayora de los talleres el voltaje usado es 220 380 volts. El operador debe tener en cuenta el hecho de que estos son voltajes altos, ca pa ces de inferir graves lesiones. Por ello es muy importante que ningn trabajo se haga en los cables, interruptores, controles, etc., antes de haber com pro ba do que la m qui na ha sido desconectada de la energa, abriendo el interruptor para des e nergi zar el circuito. Cual quier in spec cin en la mquina debe ser hecha cuando el circuito ha sido desenergizado.

Mquina soldadora (Fuente de poder)Recomendaciones para la instalacin, operacin y mantencin: Siga las siguientes recomendaciones para la instalacin de su equipo: Slo personal calicado debe realizar la instalacin elctrica del equipo. No instale o ponga el equipo cerca o sobre supercies combustibles o atmsferas inamables. No sobrecargue el cableado de su instalacin elctrica. Respete el ciclo de trabajo que requiere su equipo para permitir su periodo de enfriamiento. Recuerde que el periodo de trabajo continuo de su equipo depende del amperaje utilizado. Revise cuidadosamente el automtico y el circuito de alimentacin. Cubra los bornes de la mquina de soldar. Asegrese que el cable de soldadura posea la seccin y las caractersticas necesarias para conducir la corriente que se requiere, no utilice cables en mal estado o inadecuados. Desconecte la energa elctrica cuando realice la conexin del enchufe del equipo a la fuente de energa.

Circuitos con corriente

Lnea a tierra: Todo circuito elctrico debe tener una lnea a tierra para evitar que la posible formacin de corrientes parsitas produzca un choque elctrico al operador, cuando ste, por ejemplo, llegue a poner una mano en la carcasa de la mquina. Nunca opere una mquina que no tenga su lnea a tierra. Cambio de polaridad: El cambio de polaridad se realiza para cambiar el polo del electrodo de positivo (polaridad invertida) a negativo (polaridad directa). No cambie el selector de polaridad si la mquina est operando, ya que al hacerlo saltar el arco elctrico en los con tac tos del in te rrup tor, destruyndolos. Si su mquina soldadora no tiene selector de polaridad, cambie los terminales cuidando que sta no est energizada.

Cambio de polaridad

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Cambio del rango de amperaje: En las mquinas que tienen 2 o ms escalas de amperaje no es recomendable efectuar cambios de rango cuando se est soldando, esto puede producir daos en las tarjetas de control, u otros componentes tales como tiristores, diodos, transistores, etc. En mquinas tipo cla vi je ros no se debe cam biar el amperaje cuando el equipo est soldando ya que se producen serios daos en los contactos elctricos, causados por la apa ri cin de un arco elc tri co al interrumpir la corriente. En mquinas tipo Shunt mvil, no es aconsejable regular el amperaje soldando, puesto que se puede daar el mecanismo que mueve el Shunt.Cambio de rango de amperaje

Seguridad en operaciones de soldadura Condiciones ambientales que deben ser consideradas: Riesgos de incendio: En el lugar de trabajo pueden estar presentes atmsferas peligrosas. Siempre tenga presente que existe riesgo de incendio si se juntan los 3 componentes del tringulo del fuego (combustible, oxgeno y calor). Observe que basta que se genere calor, (ni siquiera es necesaria una chispa) y recuerde que existen sustancias con bajo punto de inamacin. Algunas recomendaciones prcticas para prevenir riesgos de incendio son las siguientes: Nunca se debe soldar en la proximidad de lquidos inamables, gases, vapores, metales en polvo o polvos combustibles. Cuando el rea de trabajo contiene gases, vapores o polvos, es necesario mantener perfectamente aireado y ventilado el lugar mientras se suelda. Antes de iniciar un trabajo de soldadura siempre identique las potenciales fuentes generadoras de calor y recuerde que ste puede ser transmitido a las proximidades de materiales inamables por conduccin, radiacin o chispa.

Circuito de soldadura: Cuando no est en uso el portaelectrodos, nunca debe ser dejado encima de la mesa o en contacto con cualquier otro objeto que tenga una lnea directa a la supercie donde se suelda. El peligro en este caso es que el portaelectrodo, en contacto con el circuito a tierra, pro vo que en el trans for ma dor del equipo un cor to circuito. La soldadura no es una operacin riesgosa si se respetan las medidas preventivas adecuadas. Esto requiere un conocimiento de las posibilidades de dao que pueden ocurrir en las operaciones de soldar y una precaucin habitual de seguridad por el operador.

Cuando las operaciones lo permiten, las estaciones de soldadura se deben separar mediante pantallas o protecciones incombustibles y contar con extraccin forzada. Los equipos de soldar se deben inspeccionar peridicamente y la frecuencia de control se debe documentar para garantizar que estn en condiciones de operacin segura. Cuando se considera que la operacin no es conable, el equipo debe ser reparado por personal calicado antes de su prximo uso o se debe retirar del servicio. Utilice equipo de proteccin personal. Disponga siempre de un extintor en las cercanas del rea de trabajo. Las condiciones de trabajo pueden cambiar, realice test tan a menudo como sea necesario para identificar potenciales ambientes peligrosos.Riesgos de incendio

Circuito de soldadura

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Ventilacin: Soldar en reas connadas sin ventilacin adecuada puede considerarse una operacin arriesgada, porque al consumirse el oxgeno disponible, a la par con el calor de la soldadura y el humo restante, el operador queda expuesto a severas molestias y enfermedades.Ventilacin

Seguridad en soldadura de estanques Soldar recipientes que hayan con te ni do ma te ria les inamables o combustibles es una operacin de soldadura extremadamente peligrosa. A continuacin se detallan recomendaciones que deben ser observadas en este tipo de trabajo: a) Preparar el estanque para su lavado: La limpieza de recipientes que hayan contenido combustibles debe ser efectuada slo por personal experimentado y bajo directa supervisin. No deben emplearse hidrocarburos clorados (tales como tricloroetileno y tetracloruro de carbono), debido a que se descomponen por calor o radiacin de la soldadura, para formar fosfgeno, gas altamente venenoso. b) Mtodos de lavado:

Humedad: La humedad entre el cuerpo y algo electricado forma una lnea a tierra que puede conducir corriente al cuerpo del operador y producir un choque elctrico. El operador nunca debe estar sobre una poza o sobre suelo hmedo cuando suelda, como tampoco trabajar en un lugar hmedo. Deber conservar sus manos, vestimenta y lugar de trabajo continuamente secos.

La eleccin del mtodo de limpieza depende generalmente de la sustancia contenida. Existen tres mtodos: agua, solucin qumica caliente y vapor. c) Preparar el es tan que para la ope ra cin de soldadura: Al respecto existen dos tratamientos: Agua Gas CO2 o N2 El proceso consiste en llenar el estanque a soldar con alguno de estos uidos, de tal forma que los gases inamables sean desplazados desde el interior.

Humedad

Venteo con aguaVenteo

Venteo con gasVenteo AbiertoCO2 o N2

Agua

Zona de soldadura Nivel de aguaDrenaje cerrado

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POSICIONES EN SOLDADURADesignacin de acuerdo con ANSI/AWS A3.0:2001

Plano

Horizontal

Vertical

Sobrecabeza

Soldadura lete

1F

2F

3F

4F

Soldadura de ranura en plancha

1G

2G

3G

4G

Soldadura de ranura en tuberas

La tubera se rota mientras se suelda

La tubera no se rota mientras se suelda

1G

2G

5G

6G

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ESQUEMAS BSICOS

Esquemas Bsicos de Soldadura

Tipos de unin

A tope

Esquina

Traslape

Borde

Tipo T

Tipos de soldadura

Filete

Ranura

Recubrimiento

Relleno

Tapn

Formas de bisel

Cuadrado

Tipo J

Bisel simple

Bisel V doble

Bisel en V simple

Doble Bisel simple

Tipo U

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SIMBOLOGA EN SOLDADURALa simbologa en la especicacin de trabajos de soldadura es una forma clara, precisa y ordenada de entregar informacin de operacin. Existe para ello una simbologa estndar que ha sido adoptada para la mayora de los procesos de soldadura. A continuacin se muestra los diferentes signicados que existen en una simbologa de soldadura.

Ubicacin estndar de los elementos de la simbologa en soldadura

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ACEROS INOXIDABLESOrigen del Acero Inoxidable Existen muchas versiones diferentes sobre el origen del acero inoxidable. Una de ellas arma que poco antes de la Primera Guerra Mundial, un comerciante francs en chatarra se dio cuenta que un can permaneca brillante y limpio entre un montn de oxidados caones. Las investigaciones revelaron que se haba agregado una cantidad excesiva de cromo al acero bsico durante la fabricacin de este can especial. As, el acero inoxidable, habra sido descubierto por casualidad. En 1905-1906 Quillet (Francia) fue la primera persona en producir y explorar, metalrgica y mecnicamente, los aceros inoxidables en las composiciones que entran en las tres clases principales: Austenticos, Ferrticos y Martensiticos. Sin embargo, l no descubri el fenmeno de la pasividad (la resistencia sobresaliente de los aceros inoxidables a las soluciones qumicas ms corrosivas que atacaran fcilmente a los aceros al carbono). Entre 1908-1910 la investigacin de Monnartz (Alemania) dio a conocer la inoxidabilidad de estos aceros como funcin de la pasividad. l not la importancia del mnimo de aproximadamente 11% de cromo, la necesidad de bajo carbono, el hecho de que el carbono poda estabilizarse y la contribucin del molibdeno para realizar la resistencia a la corrosin. En la actualidad el Instituto Americano del Hierro (AISI) enumera aproximadamente 60 tipos convencionales. En los aos recientes los aceros inoxidables para endurecimiento por precipitacin (PH) han emergido como la cuarta clase. Ms recientemente, los aceros inoxidables dplex, que contienen aproximadamente 50% de Ferrita y 50% de Austenita estn siendo promovidos como para ambientes agresivos en donde la resistencia a la corrosin por tensiones es de gran importancia. Qu es el Acero Inoxidable Los aceros inoxidables son aleaciones a base de hierro, con bajo contenido de carbono y un mnimo de 11% de cromo. La mayora de los grados comerciales contiene al menos 11% de cromo y hasta 0.8% de carbono. Algunos grados contienen nquel como segundo elemento de aleacin. Cuando el contenido total de la aleacin excede aproximadamente el 50%, la designacin resistente al calor es ms aplicable que inoxidable. Su principal caracterstica es su alta resistencia a la corrosin. Esta resistencia es debido a la formacin

espontnea de una capa de xido de cromo en la supercie del acero. Aunque es extremadamente na, esta pelcula invisible est firmemente adherida al metal y es extremadamente protectora en una amplia gama de medios corrosivos. Dicha pelcula es rpidamente restaurada en presencia del oxgeno, y as daos por abrasin, corte o mecanizados son reparados rpidamente (ver Fig.1 , 2 y 3). Para aumentar la resistencia a la corrosin o para requerimientos de fabricacin especcos, el cromo puede aumentarse y pueden aadirse otros elementos tales como nquel o molibdeno. Con aproximadamente 11% de Cromo, se formar una pelcula protectora suciente para soportar un ambiente poco agresivo como puede ser el interior de una vivienda, pero con el tiempo, si este acero presta servicio a la intemperie, acabar corroyndose. Con alrededor de 18% de Cromo, el acero esta en condiciones de soportar las mas rigurosas condiciones atmosfricas. El grado de impenetrabilidad de la capa de xido en ciertos ambientes depende no slo de la composicin de la aleacin, sino tambin en el medio especfico, de la temperatura de ste, y de la concentracin del agente corrosivo. Figura 1. El acero inoxidable forma una capa de xido de cromo.

Figura 2. Cuando es rayado, esta pelcula protectora es removida.

Figura 3. La capa protectora es restaurada.

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VENTAJAS DEL ACERO INOXIDABLE Resistencia a la corrosin Todos los aceros inoxidables tienen una alta resistencia a la corrosin. Los grados de baja aleacin, resisten la corrosin en condiciones atmosfricas; los grados altamente aleados pueden resistir la corrosin en la mayora de los medios cidos, incluso a elevadas temperaturas. Resistencia a la alta y baja temperatura Algunos grados resisten grandes variaciones trmicas y mantendrn alta resistencia a temperaturas muy altas, otros demuestran dureza excepcional a temperaturas criognicas. Facilidad para la fabricacin La mayora de aceros inoxidables pueden ser cortados, soldados, forjados y mecanizados con resultados satisfactorios. Resistencia mecnica La caracterstica de endurecimiento por trabajo en fro de muchos aceros inoxidables, se usa en el diseo para reducir espesores y as, los costos. Otros aceros inoxidables pueden ser tratados trmicamente para hacer componentes de alta resistencia. Esttica El acero inoxidable est disponible en muchas terminaciones superciales. Se mantiene fcilmente dando por resultado una alta calidad. Propiedades higinicas. La facilidad de limpieza del acero inoxidable lo hace la primera opcin en hospitales, cocinas, e instalaciones alimenticias y farmacuticas. Ciclo de trabajo El acero inoxidable es un material durable, y es la opcin mas barata considerando el ciclo vital.

PRINCIPALES ELEMENTOS DE ALEACIN Y SU INFLUENCIA Cromo Formador de Ferrita y Carburo. Principal responsable de la resistencia a la corrosin y de la formacin de la pelcula de xido. No presenta aporte signicativo en la resistencia a altas temperaturas y al creep. Nquel Formador de Austenita. Mejora la resistencia general a la corrosin en lquidos no oxidantes. Mejora la tenacidad y la ductilidad. Reduce la conductividad del calor. Aumenta la resistencia elctrica. Aumenta la resistencia a la fatiga. Aumenta la capacidad de ser soldado. Se aade a los grados con cromo para mejorar las propiedades mecnicas. Molibdeno Formador de Ferrita y Carburo. Mejora la resistencia a temperaturas elevadas y al creep. Mejora la resistencia general a la corrosin en medios no oxidantes, y la resistencia a la corrosin por picadura en todos los medios.

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FERRITA, AUSTENITA, MARTENSITA, CEMENTITA, PERLITA Y SOLUCIONES SLIDAS Ferrita y Austenita El hierro puro solidica a 1536 C en una forma cristalina llamada Ferrita, la cual tiene una estructura cbica centrada en el cuerpo (BCC), formada por un tomo en cada una de las ocho esquinas y un tomo en el centro (ver Fig. 4). Al enfriarse a 1392 C, la estructura se transforma a Austenita, la cual es una estructura cbica centrada en las caras (FCC) formada por un tomo en cada una de las ocho esquinas y un tomo en cada cara (ver Fig.4). A 911 C la fase se transforma nuevamente en Ferrita, forma estable a temperatura ambiente (ver Fig.4). Aunque estructuralmente son iguales, la Ferrita a alta temperatura se denomina Ferrita delta (), mientras que la Ferrita a baja temperatura se conoce como Ferrita alpha (). A su vez la estructura de Austenita se denomina por la letra gama ().

SOLUCIONES SLIDAS Consideremos una aleacin de hierro con aproximadamente 13% de cromo. Los tomos de hierro (Fe) y de cromo (Cr) son aproximadamente del mismo tamao y alrededor de uno de cada siete tomos ser de Cr. Esta distribucin de tomos en un cristal, en el que los tomos del segundo elemento se distribuyen uniformemente en la estructura del cristal base se conoce como sustitucional. Cuando los tomos se encuentran en sitios exactamente similares a los tomos de Fe, la solucin slida se conoce como sustitucional. Si se aade carbono (C) a la aleacin, los tomos de C, siendo ms pequeos que los tomos de Fe o de Cr, se distribuyen en los intersticios entre los otros tomos y se forma una solucin slida intersticial. PROPIEDADES DE LA FERRITA Es una solucin slida de carbono en hierro alfa. Su solubilidad a la temperatura ambiente es del orden de 0.008% de carbono, por esto se considera como hierro puro. La mxima solubilidad de carbono en el hierro alfa es de 0,02% a 723 C. La Ferrita es la fase ms blanda y dctil de los aceros, es magntica, cristaliza en una red cbica centrada en el cuerpo (BCC), tiene una dureza aproximada de 90 Brinell, una resistencia a la traccin de unos 28 (kg/mm2) y un alargamiento del orden de 35%. El contorno de los granos es ligeramente curvilneo. Se encuentra libre en los aceros de menos de 0.89% de carbono. En conjunto con la Cementita forma Perlita.

Figura 4. Celdas cristalinas BCC, FCC y BCT La Martensita corresponde a un arreglo de tomos que tienen una estructura tetragonal centrada en el cuerpo (BCT) (como BCC pero elongada en una direccin). Durante el enfriamiento rpido, la transformacin tpica de Austenita a Ferrita que se esperara en un acero con bajo contenido de carbono, se ve interrumpida por la presencia de carbono y de mayor contenido de elementos de aleacin, junto con la falta de tiempo para alcanzar un equilibrio mayor. Debido a que las estructuras martensticas son duras y frgiles, es necesario un tratamiento trmico posterior (revenido) para reducir su dureza y resistencia y aumentar su ductilidad al nivel requerido para la mayora de las aplicaciones industriales.

Figura 5. Microestructura del acero al carbono, cristales blancos de Ferrita

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PROPIEDADES DE LA AUSTENITA Est formado por una solucin slida de carbono en hierro gamma. Es blanda, dctil, tenaz y no magntica. El contorno de los granos es rectilneo. Es estable por encima de la temperatura crtica Ac1. La cantidad de carbono disuelto, vara hasta 2.05 % C, que es la mxima solubilidad a la temperatura de 1130 C. Est formada por cristales cbicos centrados en las caras (FCC). Su resistencia vara de 590 a 885 MPa (de 60 a 90 Kg/mm2) .

PROPIEDADES DE LA PERLITA Es el microconstituyente eutectoide que contiene el 0.8 %C, formado por capas alternadas de Ferrita y Cementita, esta posee un 88 % de Ferrita y 12 % de Cementita. Tiene una dureza de 250 Brinell, resistencia a la traccin de 80 kg/ mm2 y un alargamiento del 15%. Su nombre se debe al aspecto que adquiere al iluminarla. La Perlita aparece en general en el enfriamiento lento de la Austenita y especicamente por la transformacin isotrmica de la Austenita en el rango de 650 a 723C.

Figura 6. Microestructura de la Austenita PROPIEDADES DE LA CEMENTITA Es el carburo de hierro de frmula Fe3C. Contiene 6.67%C y 93.33% de Fe. Es el microconstituyente ms duro y frgil de los aceros al carbono, alcanzando una dureza Brinell de 700 (68 HRC). En los aceros con ms de 0.9%C forma una red que envuelve los granos de Perlita. Forma parte de la Perlita como lminas paralelas separadas por otras lminas de Ferrita. Tambin aparece en los aceros hipoeutectoides que no han sido bien templados.

Figura 8. Microestructura de la Perlita, Ferrita en Blanco PROPIEDADES DE LA MARTENSITA Es el constituyente de los aceros templados. Es una solucin slida sobresaturada de carbono en Ferrita. Se obtiene por enfriamiento rpido de los aceros desde su estado austentico a altas temperaturas. El contenido de carbono suele variar desde muy poco carbono hasta el 1%. La Martensita tiene una dureza de 50 a 68 Rc (495 a 745 HB), resistencia a la traccin de 170 a 250 kg/mm2, un alargamiento del 0.5 al 2.5 %, es muy frgil y presenta un aspecto acicular. Los aceros templados suelen quedar demasiado duros y frgiles, inconveniente que se corrige por medio del revenido que consiste en calentar el acero a una temperatura inferior a la crtica inferior (723C), dependiendo de la dureza que se desee obtener, enfrindolo luego al aire.

Figura 7. Microestructura del acero 1%C, red blanca de Cementita

Figura 9. Microestructura de la Martensita

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DIAGRAMA CROMO-HIERRO La Figura 10 muestra el diagrama de equilibrio estable Cr-Fe, su anlisis presenta una forma adecuada de revisar los conceptos bsicos detrs de los diferentes tipos de aceros inoxidables: ferrticos, martensticos, austenticos, dplex y endurecibles por precipitacin.2000 1800 1600 1400BCC Ferrita FCC Austenita Lquido

T (C)

1200 1000 800 600 400 200 0 0 20 40Sigma

BCC

60

80

100 Cr

Fe

% Cr

Figura 10. Diagrama de Fases Cromo-Hierro Del anlisis del diagrama Cr-Fe se deduce lo siguiente: a) Las aleaciones hierro-cromo, con menos de 12% de cromo, transforman su estructura ferrtica a austentica (fase gamma, ) durante el calentamiento. Por enfriamiento rpido hasta la temperatura ambiente, conseguiremos transformar la Austenita en Martensita (aceros inoxidables martensticos). b) Las aleaciones de hierro con contenidos de cromo entre 12 y 13% forman a elevadas temperaturas estructuras bifsicas ( y ) que enfriadas rpidamente a temperatura ambiente, presentarn una estructura formada por Ferrita y Martensita (aceros ferrticos-martensticos). c) Las aleaciones hierro-cromo con ms de 13% de Cr, mantienen su estructura ferrtica, desde temperatura ambiente hasta el punto de fusin. Durante el calentamiento, dicha estructura no atraviesa el campo austentico (fase gamma), luego no puede austenizarse y posteriormente templarse para formar Martensita. Estos corresponden a los denominados aceros inoxidables ferrticos. Es importante limitar el contenido de carbono para prevenir que el campo gamma se expanda y prevenir la formacin de Martensita (ver Fig. 11).

Figura 11. Influencia del carbono ampliando el bucle Gamma Del diagrama de Inuencia del carbono, se deduce lo siguiente: a) En el diagrama hierro-cromo, el bucle gamma se expande a la derecha al aumentar el contenido de carbono de la aleacin. El carbono favorece la formacin de fase gamma. b) Cabe Sealar que si el carbono alcanza 0.6% el lmite del bucle gamma queda limitado para un cromo aproximado del 18%. Por lo tanto, con carbono superior al 0.4% ya no se amplia el bucle y el exceso de carbono queda en el acero formando distintos tipos de carburos de hierro y cromo que dependen de la temperatura , del contenido de carbono y de cromo. c) Las aleaciones hierro-cromo-carbono, con contenidos de cromo superior a 27% son ferriticas. d) Se pueden conseguir aleaciones hierro-cromo-carbono de hasta aproximadamente 17% de cromo que sean martensticas a temperatura ambiente.

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CLASIFICACIN DE ACUERDO A SU MICROESTRUCTURA Los tres tipos principales de aceros inoxidables utilizados en la industria son las clases Martenstica, Ferrtica y Austentica, nombres derivados de la fase predominante que se encuentra a temperatura ambiente. Una cuarta clase, los tipos PH (Precipitation Hardening) o de Endurecimiento por Precipitacin, ha alcanzado importancia en las ltimas dcadas. En los ltimos aos, la clase Dplex ha despertado gran inters.

Caractersticas bsicas Elevada resistencia a la corrosin en una amplia gama de ambientes corrosivos, generalmente mejor que la de los aceros Martensticos o Ferrticos, pero son vulnerables al agrietamiento por corrosin bajo tensiones (SCC) en ambientes de cloruro. Excelente soldabilidad, mejor que los grados Ferrticos y Martensticos. Sobresaliente maleabilidad y ductilidad, mejor que los grados Ferrticos y Martensticos. Muy buenas propiedades criognicas y buena resistencia a alta temperatura. La plasticidad de la estructura de la Austenita, transmite a estos aceros, su tenacidad, reduccin en rea y excelente resistencia al impacto aun a temperaturas criognicas. Endurecible solamente por trabajo en fro. Los aceros inoxidables Austenticos no pueden ser templados para obtener Martensita, ya que el Nquel estabiliza la Austenita a temperatura ambiente e incluso por debajo de ella. Comparado con el acero al carbono posee menor punto de fusin, menor conductividad trmica, mayor resistencia elctrica y coeficientes de expansin trmica aproximadamente 50% mayores. Las caractersticas magnticas de los metales de aporte de acero inoxidable austentico varan desde no magnticos como en los Tipos 310, 320 y 330 completamente austenticos a notablemente magnticos como en el Tipo 312, que contiene ms de un 25% de Ferrita. La mayora de los aceros inoxidables austenticos comunes tales como 308(L), 309(L), 316(L) y 347 son levemente magnticos debido a la presencia de algo de Ferrita. Aplicaciones tpicas Algunos aceros completamente austenticos pueden ser usados a temperaturas tan bajas como 270 C. Plantas y equipos qumicos. Equipos para procesamiento de alimentos. Usos arquitectnicos.

20Austenticos

Contenido de Nquel

15Duplex

10Endurecibles por precipitacin

5Martensticos Ferrticos

12

15

20 Contenido de Cromo

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Figura 12. Relacin entre el contenido de cromo y nquel en los distintos grupos de aceros inoxidables Aceros Inoxidables Austenticos La clase austentica contiene nquel como segundo elemento principal de aleacin. El Ni se utiliza para suprimir la transformacin de la Austenita y hacerla estable incluso a temperatura ambiente y ms baja. As, cuando el nquel se agrega al acero inoxidable en cantidades sucientes, la estructura cambia a Austenita. Los metales de aporte serie 300 de acero inoxidable Austentico (con contenido de Cr que vara desde 15-32% y contenido de Ni de 8-37% aproximadamente) se utilizan en la mayor parte de las aplicaciones de soldadura ya que ellos son mucho ms soldables que los aceros inoxidables ferrticos, martensticos o de endurecimiento por precipitacin.

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ACEROS INOXIDABLES FERRTICOS Se caracterizan por una estructura ferrtica a cualquier temperatura ya que no presentan transformacin de Ferrita en Austenita durante el calentamiento ni transformacin martenstica en el enfriamiento. Por esta razn no hay posibilidad de cambios de fase. Como se observa en el grco 11, si a un acero inoxidable se le aumenta el porcentaje de Cr y se limita la cantidad de C la vertical que representa a aleacin se situar a la derecha del bucle gamma y el acero ser ferrtico a cualquier temperatura, ya que no atraviesa ninguna lnea de transformacin, y no podr ser templado, como por ejemplo los inoxidables tipo 430, 442, y 446. Los aceros Ferrticos son conocidos como los aceros inoxidables de cromo directo. Su contenido de cromo que vara entre 10.5% (Tipo 409) y el 30% (Tipo 448), pero con bajo contenido de carbono. Ejemplos son los aceros AISI 405, 430, 442 y 446. La ms comn de las aleaciones es la tipo 430 (UNS S43000), con 16% a 18% de cromo, 0.12% mx. de carbono. Caractersticas bsicas

Menor ductilidad que los aceros austenticos, debido a la inherente menor plasticidad de la estructura cbica centrada en el cuerpo del hierro alfa. Maleabilidad no tan buena como los grados austenticos pero suciente para trabajarlos fcilmente en fro. Menor tenacidad que los grados austenticos. Alcanzan su mxima ductilidad y resistencia a la corrosin en la condicin de recocido. La Ferrita generalmente disminuye la dureza y la resistencia al impacto a temperaturas criognicas. Son bastante magnticos y estn expuestos a la desviacin de arco (Soplo magntico). Excelente resistencia al pitting y a la corrosin por rendija (Crevice) inducida por cloruros. Se les preere en general por su resistencia a la corrosin y bajo costo, ms que por sus propiedades mecnicas. Aplicaciones tpicas

Soldabilidad frecuentemente mayor que los grados martensticos pero menor que los grados austenticos. Resistencia a la corrosin algo superior a la de los aceros inoxidables martensticos, pero inferior a la de los grados austenticos. La presencia de cromo incrementa dicha resistencia. La ausencia de nquel reduce la resistencia general a la corrosin y los hace susceptibles en muchos medios como por ejemplo en H2S ,NH4Cl, NH4NO3 y soluciones de H6Cl2. Los aceros con menor contenido de cromo (10,5%) se les suele denominar inoxidables al agua, pues no resisten sostenidamente medios ms agresivos. Es propenso a aumentar el tamao del grano a temperaturas elevadas y adquiere cierta fragilidad con permanencias prolongadas entre 450 y 500C (fragilidad a 475C). Aceros de 25-30% de cromo presentan buena resistencia a la corrosin y en atmsferas sulfurosas en caliente. Buena resistencia a la corrosin bajo tensin SCC, especialmente en cloruros a alta temperatura, comparada con los grados austenticos. Pequeas cantidades de Nquel, tan bajas como 1,5% son sucientes para inducir SCC. No endurecible por el tratamiento trmico, slo moderadamente por trabajo en fro, generalmente menos que los aceros inoxidables austenticos.

Tubos de intercambiadores de calor donde el SCC sea un problema, por ejemplo en plantas de procesamiento de petrleo o gas natural. Estampado profundos de piezas como recipientes para industrias qumicas, alimenticias, y para adornos arquitectnicos o automotrices. Aplicaciones de resistencia al agrietamiento por corrosin de tensiones de cloruro, corrosin en medios acuosos, oxidacin a alta temperatura y corrosin por picadura y por hendidura por medios de cloruro. Tubos de escape de automviles, tanques de radiadores, reactores catalticos y alcantarillas. Adornos decorativos y tanques de cido ntrico. Componentes que requieren proteccin contra subidas de temperatura tales como partes de hornos, boquillas y cmaras de combustin. Tanques de agua caliente.

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ACEROS INOXIDABLES MARTENSTICOS Son aleaciones que atraviesan el campo gamma del diagrama de equilibrio Cr-Fe (ver Fig.10) debido a lo cual pueden austenizarse y templarse. Pueden estar aleados con pequeas cantidades de otros elementos. Son ferrticos en estado de recocido pero martensticos con un enfriamiento ms rpido ya sea en aire o en un medio lquido desde una temperatura superior a la crtica. Fueron los primeros aceros inoxidables desarrollados comercialmente (como cuchillera) y tienen contenido relativamente alto del carbono (0,1 - 1,2%) comparado a otros aceros inoxidables. Aceros de este grupo en general no contienen ms de 14% de Cr excepto los tipos 440 A, B, y C que contienen 16-18%Cr y una cantidad de Carbono suciente para producir el endurecimiento. Junto con la clase de aceros inoxidables Ferrticos comparten la denominada serie AISI 400. En contraste con los aceros inoxidables autnticos, no contienen nquel como elemento de aleacin. Algunos ejemplos son aceros tipo AISI 410, 416, 420, 431, 501 y 502. Caractersticas bsicas Moderada resistencia a la corrosin. Usualmente menor que la de los aceros austenticos y ferrticos. Baja soldabilidad, variando con el contenido de carbono. A mayor contenido de carbono, mayor ser la necesidad de precalentar y realizar tratamientos trmicos posteriores, para producir soldaduras libres de defectos. Excelente resistencia mecnica. Puede ser endurecido por el tratamiento trmico y as alcanzar altos niveles de resistencia y dureza. Son endurecidos por aire cuando se enfran rpidamente desde el rango de temperatura de austenizado (871C-1010C) en donde la fase austentica es predominante. Ligeramente endurecibles por trabajo en fro. Son bastante magnticos al igual que los aceros inoxidables ferrticos, por lo tanto estn sujetos al desvo del arco en la soldadura. Son adecuados para temperatura moderadamente alta debido a la buena resistencia al creep y a la tensin en dicho rango de temperatura. Cuando reciben tratamiento trmico apropiado tienen la resistencia a la corrosin adecuada en muchos ambientes, ofrecen mayor resistencia y buenas propiedades de fatiga junto con excelente resistencia a la oxidacin y al desgaste.

Estas aleaciones se seleccionan a menudo por sus buenas propiedades mecnicas y bajo costo. Aplicaciones tpicas En piezas que estn sometidas a corrosin y que requieren cierta resistencia mecnica. Aspas de turbinas (Tipo 403). Revestimiento de asientos para vlvulas. Carcazas de bombas. Cuerpos de vlvulas y compresores. Cuchillera, Hojas de afeitar e instrumentos quirrgicos (Tipos 420 y 431). Ejes, husos y pernos.

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ACEROS INOXIDABLES ENDURECIBLES POR PRECIPITACIN Son aleaciones base hierro, con Cr entre 12% y 18% y Ni entre 4% y 9%, adems de elementos aleantes que producen el endurecimiento por precipitacin tales como Molibdeno (Mo), Titanio (Ti), Nitrogeno (N), Cobre (Cr), Aluminio (Al), Tantalo (Ta), Niobio (Nb), Boro (B) y Vanadio (V). Han sido formulados de tal forma que puedan ser suministrados en condicin de solucin slida (en la cual ellos son maquinables) y as puedan ser endurecidos despus de la fabricacin a travs de un proceso de envejecimiento a baja temperatura entre 482-593C minimizando los problemas asociados con los tratamientos a temperaturas elevadas. El principio del endurecimiento por precipitacin es que una solucin slida cambia su estructura metalrgica con el envejecimiento. Caractersticas Bsicas Moderada a buena resistencia a la corrosin. Muy alta resistencia. Pueden lograrse hasta aproximadamente 1800 Mpa (excediendo la resistencia de los aceros inoxidables martensticos) con resistencia a corrosin similar a la del Tipo 304. Buena soldabilidad. Magnticos. Aplicaciones tpicas Servicios a alta temperatura como intercambiadores de calor y tubos de sobrecalentamiento de calderas a vapor. Componentes aeroespaciales y marinos. Tanques de combustibles. Partes de bombas. Ejes y pernos. Sierras, cuchillos y juntas tipo fuelle exibles.

ACEROS INOXIDABLES DPLEX Son aleaciones base hierro con Cr, Mo y una cantidad de estabilizadores de la Austenita como Ni y N para lograr el balance deseado entre las fases ferrticas y austenticas de donde deriva su denominacin dplex. El nitrgeno aumenta el lmite de uencia y reduce la velocidad de la formacin de compuestos intermetlicos frgiles. El molibdeno mejora la resistencia a la corrosin por picadura y rendija. Fueron desarrollados considerando que los aceros inoxidables austenticos son vulnerables al agrietamiento por corrosin de tensiones (SCC) en ambientes de cloruro, aunque presentan una excelente soldabilidad. Los aceros inoxidables ferrticos tienden a ser frgiles y son difciles de soldar pero resisten el SCC. Los aceros inoxidables dplex combinan algunas de las mejores caractersticas de los aceros inoxidables austenticos y ferrticos. La Austenita proporciona ductilidad y la Ferrita resistencia al SCC. Debido al balance existente entre estas dos fases, presentan ventajas en severas condiciones de temperatura y contenido de cloruros, donde los Inoxidables austenticos sufren SCC, picaduras y rendijas. El contenido tpico de Ferrita de estos aceros va entre un 40 y 60%. Contienen Cr relativamente alto (entre 18 y 28%) para mantener la resistencia a la corrosin de los aceros Austenticos y cantidades moderadas de Ni (entre 4.5 y 8%) para aumentar el contenido de Ferrita y as aumentar la resistencia a SCC en medios con cloruros a alta temperatura. Ejemplos de aleaciones dplex son los grados 312, 315, 318, 325 y 329. La aleacin 2205 (UNS S31803) es una de las aleaciones dplex ms ampliamente usada. Comparando la composicin de esta aleacin con una de acero inoxidable completamente austentico, tal como el tipo 316, la aleacin 2205 es ms alta en cromo, ms baja en nquel y contiene nitrgeno. Caractersticas bsicas. Comparados con los grados austenticos, los aceros inoxidables dplex presentan mayor resistencia mecnica y una resistencia considerablemente mayor al SCC en soluciones de cloruro a expensas de una tenacidad, ductilidad y soldabilidad levemente menor. Mas alta resistencia a la traccin y punto de uencia que los aceros austenticos y ferrticos. Buena soldabilidad y maleabilidad.

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Resistencia intermedia a la corrosin por fatiga inducida por cloruros, entre los aceros austenticos y ferrticos. Resistencia a la corrosin general y por picado, igual o mejor que la del tipo 316L, en muchos ambientes corrosivos. Resistencia a la corrosin intergranular, debido al bajo contenido de carbono. Buena resistencia a la erosin y abrasin. Coeciente de expansin trmica cercano al del acero al carbono, lo cual puede resultar en menores tensiones en las soldaduras que involucren inoxidables dplex con acero al carbono. Normalmente se utilizan en un rango de temperaturas entre -45 C y 260 C. Aplicaciones tpicas Tuberas de intercambiadores trmicos, tuberas de petrleo, plataformas de ultramar, pozos de gas, tuberas en lnea, cuerpos de vlvulas para manejar agua de mar y bombas de fundicin. Industria de procesamiento qumico. Usos marinos, particularmente a temperaturas levemente elevadas. Plantas de desalacin. Plantas petroqumicas. Industria de la Celulosa.

CORROSIN Cuando los Aceros Inoxidables sufren corrosin, generalmente no es uniforme como en el caso de los aceros al carbono, sino localizada. Debido a ello no puede prevenirse con espesores adicionales, sino que debe evitarse la corrosin misma por medio de un conocimiento profundo del medio corrosivo y del acero utilizado. Los aceros inoxidables no son atacados por el cido ntrico u otros cidos oxidantes, que facilitan la formacin de la pelcula protectora. Por otra parte, en general, estos aceros no resisten la presencia de cidos reductores como el cido clorhdrico o uorhdrico, y son atacados por las sales de ellos (cloruros, uoruros, bromuros y yoduros). CORROSIN GENERALIZADA Se debe al debilitamiento uniforme del lm de pasivacin (xido de cromo) sobre toda la supercie del acero. Generalmente ocurre a causa de la mala seleccin del tipo de acero inoxidable. Un ejemplo de corrosin generalizada es exponer un acero inoxidable de tipo ferrtico de bajo contenido de cromo (AISI 430) a una moderada solucin de cido sulfrico a temperatura. Se caracteriza por la presencia de herrumbre en el acero. La vida de componentes se puede estimar en base a los resultados de pruebas de inmersin. Algunos mtodos usados para prevenir o reducir la corrosin general son: recubrimientos, inhibidores, y proteccin catdica. CORROSIN INTERGRANULAR Este tipo de corrosin ataca generalmente a los aceros del tipo 18/8 (serie 300), que se expone a temperaturas entre 430 a 870C, estas temperaturas se presentan en las proximidades de las zonas soldadas. Se forman carburos de cromo en los lmites de los cristales de Austenita, empobreciendo la zona adyacente de este elemento (cromo) y quedando de esta forma expuesto a la corrosin. Una forma de evitar la corrosin intergranular es usar aceros de bajo contenido de carbono (tipo L), y cuando las condiciones de temperatura son an ms severas se debe usar aceros estabilizados.

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CORROSIN POR PICADURAS (PITTING) Las picaduras son una forma localizada de ataque corrosivo. Se caracteriza por la formacin de agujeros en el metal. Estos agujeros pueden ser pequeos y difciles de detectar visualmente debido a la corrosin general. El pitting se asocia con discontinuidades localizadas del lm de pasivacin. La sensibilidad al pitting aumenta con condiciones extremas de agentes corrosivos, imperfecciones mecnicas, tales como partculas extraas, dao en la supercie del material, o por fallas en la pelcula de xido de cromo. El fenmeno ocurre cuando se rompe la capa pasivante y hay un ataque muy localizado. Algunos mtodos para reducir los efectos de la corrosin por picaduras son: reducir la agresividad del ambiente y utilizar materiales resistentes a las picaduras. Es posible prevenir o retardar este efecto, usando aceros con contenido de Molibdeno, como el 316. CORROSIN GALVNICA Todos los aceros inoxidables son susceptibles a este tipo de corrosin. Se produce por el contacto de dos metales de distinto potencial de oxidacin que estn en contacto en un medio corrosivo. Como un metal altamente resistente a la corrosin, el acero inoxidable puede actuar como ctodo cuando est en contacto con material menos noble, generndose un fenmeno electroltico que daa la supercie del acero inoxidable.

CORROSIN BAJO TENSIN (STRESS CORROSIN CRACKING, SCC) La corrosin bajo tensiones corresponde a una falla de material, la cual es originada por la presencia simultnea de un ambiente adecuado, un material susceptible, y la presencia de tensiones. La temperatura es un factor ambiental signicativo que afecta el agrietamiento. La tensin umbral est frecuentemente por debajo del punto de uencia del material. Una falla catastrca puede ocurrir sin deformacin signicativa o el deterioro visible del componente. La soldadura genera gradientes de temperatura y as puede inducir tensiones residuales, lo cual en ciertos ambientes puede resultar en rotura por corrosin bajo tensiones. Este tipo de corrosin es el menos frecuente, se trata de un tipo de corrosin transgranular, el cual es producido por tensiones generadas en el material, tales como traccin, deformacin en fro, soldaduras, etc., ante la presencia de agentes qumicos, principalmente compuestos clorados. Este tipo de corrosin se maniesta por pequeas suras en las zonas expuestas a tensin. Algunos mtodos para prevenir la corrosin bajo tensiones son: seleccin apropiada del material, remover la especie qumica que promueve el agrietamiento, cambiar el proceso de fabricacin o disear adecuadamente para reducir las tensiones. CORROSIN POR GRIETAS (CREVICE) La corrosin por grietas ocurre en las aberturas o los espacios estrechos entre dos supercies del metal o entre supercies de metales y no metales. La aireacin diferenciada entre la grieta (microambiente) y la supercie externa da a la grieta un carcter andico. Esto puede contribuir a una condicin altamente corrosiva en la grieta. Algunos ejemplos de grietas se forman en rebordes, arandelas, juntas, empalmes roscados y anillos. Algunos mtodos para reducir los efectos de la corrosin de este tipo de corrosin son: eliminar la grieta en la etapa de diseo, seleccionar materiales ms resistentes a este tipo de corrosin y reducir la agresividad del ambiente.

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CORROSIN MARINA La corrosin marina considera la inmersin de componentes en agua de mar, equipos y tuberas que utilizan dicha agua, y corrosin en atmsferas marinas. La corrosin de un componente puede variar dependiendo de si est en una atmsfera marina, en una zona de salpicadura, o sumergido en el agua de mar. Adems de la sal (NaCl), en agua de mar hay otros componentes como gases disueltos y organismos vivos. Las atmsferas marinas se consideran generalmente uno de los ambientes ms agresivos para la corrosin. Algunos factores que afectan la velocidad de corrosin en atmsferas marinas son: humedad, viento, temperatura, contaminantes aerotransportados, localizacin y organismos biolgicos. La seleccin de la aleacin, recubrimientos metlicos, recubrimientos orgnicos, y proteccin catdica son mtodos de uso general para proporcionar proteccin apropiada a la corrosin. La proteccin catdica puede ser lograda usando un sistema de corrientes inducidas o impresas o un sistema de nodo de sacricio.

ACEROS INOXIDABLES A BAJAS TEMPERATURAS Los criterios de seleccin de aceros inoxidables para aplicaciones a bajas temperaturas estn basados en la energa mnima de impacto del ensayo Charpy a una temperatura dada. Transicin Dctil Frgil En metales con estructuras BCC tales como aceros al carbono y de baja aleacin, se da una caracterstica nica durante los ensayos de impacto en el rango de temperatura entre -120 a -130C, aproximadamente. Esta caracterstica es una transicin Dctil-Frgil en la resistencia al impacto. En el lmite superior del rango de temperatura, el comportamiento es dctil con un marcado grado de deformacin plstica. En el lmite inferior del rango de temperatura, la fractura es frgil y con poca o nula deformacin plstica.

Energa absorbida

Fractura dctil (coalescencia de microcavidades) Temperatura de transicin dctil/frgil Fractura frgil (descohesin) Temperatura TR

Figura 13. Curva de Transicin Dctil Frgil Propiedades a bajas Temperaturas Los aceros Austenticos tienen una muy buena resistencia al impacto. Energas de 135 [J] o mayores en el ensayo de Charpy es un valor tpico a temperatura ambiente y, comnmente, mantienen valores que exceden los 135 [J] incluso a muy bajas temperaturas. Los aceros inoxidables Martensticos y Ferrticos presentan una resistencia al impacto que decrece al disminuir la temperatura, y el modo de fractura cambia de dctil, a temperaturas medianamente elevadas, a frgil a temperaturas bajas. Por otra parte, el rango de temperaturas en que se produce la transicin se ve afectado por tratamientos trmicos, el trabajo en fro y la composicin qumica. Los tratamientos trmicos que resultan en altas durezas, mueven el rango de transicin a mayores temperaturas, y aquellos que resultan en una disminucin en la dureza mueven el rango de transicin hacia menores temperaturas. Generalmente la transicin de un acero martenstico, por ejemplo el 410, ocurre en el rango de 75 a 95C, que es el rango de temperaturas en que generalmente son usados los aceros inoxidable martensticos.

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Los aceros inoxidables austenticos, han sido utilizados ampliamente para aplicaciones a temperaturas menores que cero hasta 270C. Estos aceros contienen suciente contenido de Nquel y Manganeso como para retener la estructura FCC al enfriar desde la temperatura de trabajo en caliente o de recocido. El trabajo en fro a temperaturas del orden de 195C es altamente efectivo en aumentar la resistencia a la traccin de estos aceros. Para aceros inoxidables metalrgicamente inestables a muy bajas temperaturas tales como 301, 304 y 304L, la deformacin plstica a temperaturas menores que cero puede provocar una transformacin parcial en Martensita, la cual incrementa la resistencia a la traccin. Para algunas aplicaciones criognicas es deseable utilizar un acero inoxidable estable para condiciones de exposicin criognicas tal como el tipo 310. Para componentes de alta resistencia en estructuras criognicas, hay varios aceros inoxidables que contienen cantidades signicativas de manganeso en vez de algo de nquel, adems de pequeas cantidades de nitrgeno y otros elementos que incrementan la resistencia. Adicionalmente, el trabajo en fro incrementa substancialmente la resistencia a la uencia y a la traccin, y reduce la ductilidad, pero a niveles sucientes para obtener buena resistencia al impacto a temperaturas criognicas.

ACEROS INOXIDABLES A ALTAS TEMPERATURAS RESISTENCIA A LA OXIDACIN (SCALING) La resistencia a la oxidacin, o scaling, depende del contenido de Cromo de la aleacin cromo-hierro, como se muestra en la Fig.14. La mayora de los aceros austenticos, con contenido de cromo de por lo menos 18%, pueden ser usados a temperaturas de hasta aproximadamente 870C y grados como el 309 y 310 incluso a mayores temperaturas. La mayora de los aceros martensticos y ferrticos tienen menores resistencias a la oxidacin y por lo tanto resisten menores temperaturas de operacin. Una excepcin a esto es el grado ferrtico 446 con aproximadamente 24% de Cromo, el cual puede ser usado para resistir el Scaling a temperaturas de hasta 1100C.

45 40PORCENTAJE DE PRDIDA

Pruebas a 980C

35 30 25 20 15 10 5

2

4

6

8

10

12

14

16

18 20

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Contenido de Cromo

Figura 14. Efecto del cromo en la resistencia al Scaling La tabla 1 muestra una aproximacin a la temperatura mxima de servicio a la cual varios grados de aceros inoxidables pueden ser usados para resistir la oxidacin en el aire seco. Cabe sealar que estas temperaturas dependen mucho de las condiciones ambientales, y en algunas circunstancias, temperaturas substancialmente mas bajas resultan en un Scaling destructivo.Grado 304 309 310 316 321 410 416 420 430 Intermitente 870 980 1035 870 870 815 760 735 870 Contnua 925 1095 1150 925 925 705 675 620 815

Tabla 1. Temperaturas mximas de servicio en aire seco

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Resistencia al Creep La alta resistencia de los materiales a elevadas temperaturas expresada en trminos de su resistencia al creep (habilidad de los materiales a resistir la distorsin sobre largos periodos de exposicin a altas temperaturas). Respecto a esto, los aceros inoxidables austenticos son particularmente buenos. Los aceros inoxidables dplex, si bien tienen buena resistencia a la corrosin debido a sus altos contenidos de cromo, sufren de fragilidad si son expuestos a temperaturas por sobre 350C aproximadamente, por lo cual, estn restringidos a aplicaciones por debajo de dicha temperatura. Los grados martensticos y los endurecibles por precipitacin tienen altas resistencias logradas por medio de tratamientos trmicos. La exposicin de estos grados a temperaturas que excedan las temperaturas de tratamiento trmico, resultaran en un ablandamiento permanente, por lo que estos grados son raramente usados a elevadas temperaturas. Estabilidad microestructural Cuando algunos aceros inoxidables son expuestos a temperaturas de servicio entre 425 a 815, se genera precipitacin de carburos en los bordes de grano, resultando en una reduccin de la resistencia a la corrosin. Para evitarlo, se considera el uso de grados estabilizados (ej: 321) o grados bajos en carbono L. Otro problema es la formacin de fase sigma, dura y frgil, la cual depende del tiempo de exposicin, de la temperatura de servicio y de la composicin qumica del acero. En general el grado 304 es prcticamente inmune a la formacin de fase sigma, pero no aquellos grados con mayores contenidos de carbono, molibdeno y silicio. Expansin Trmica Puede ser calculada multiplicando la dimensin original por el diferencial de temperatura y por el coeciente de expansin trmica.Acero al Carbono Austenticos Duplex Ferriticos Martensticos 12 17 14 10 10

El efecto de la expansin trmica es ms notable cuando los componentes estn restringidos en su movimiento, ya que la expansin origina distorsiones en el material. Tambin pueden surgir problemas si dos metales dismiles son soldados. En general, las relativamente altas tasas de expansin trmica en los inoxidables austenticos se traducen en que la fabricacin en estas aleaciones puedan tener ms problemas dimensionales que fabricaciones similares en aceros al carbono, baja aleacin, ferrticos, martensticos o aceros inoxidables dplex. SELECCIN DE ELECTRODOS PARA ACEROS INOXIDABLES IMPORTANCIA DEL CONTENIDO DE FERRITA La estructura de los metales de aporte de acero inoxidable austenticos, vara desde completamente austentico como el 310 hasta la fase doble austentica-ferrtica como los grados 308, 309, 312, 316, etc., que contienen un pequeo volumen de fase Ferrita,y asociado al Ferrite number (FN). En la seleccin de electrodos inoxidables, se debe considerar que se requiere un porcentaje de Ferrita balanceado para garantizar una adecuada resistencia al agrietamiento, al impacto y a la corrosin de acuerdo a las condiciones de servicio a las cuales estar expuesta la pieza soldada. Generalmente se desea algo de Ferrita para mejorar la resistencia al agrietamiento. El agrietamiento en caliente puede producirse cuando compuestos de bajo punto de fusin como Fosforo, Azufre y Silicio quedan atrapados en el metal depositado durante el proceso de enfriamiento. Debido a que estos compuestos son mucho ms solubles en Ferrita que en la Austenita, una pequea cantidad de Ferrita puede absorber cantidades signicativas de impurezas. La mayora de los depsitos de soldadura de acero inoxidable austentico contienen entre un 3% a un 20% de Ferrita. Con estos porcentajes disminuye la posibilidad de agrietamiento en caliente. Las tcnicas de soldadura pueden jugar un papel importante en el contenido de Ferrita. Mientras que un 10% de Ferrita puede ser considerado normal para un cordn en particular, un arco demasiado largo al inicio o al nal del cordn puede resultar en 0% en estos puntos, hacindolo vulnerables a las grietas. Hay aplicaciones donde la presencia de Ferrita en la soldadura no es beneciosa. La fase sigma se forma ms fcilmente a partir de Ferrita que de Austenita. En aplicaciones criognicas la resistencia al impacto a baja temperatura disminuye con el incremento del porcentaje de Ferrita. Sobre aproximadamente 10 FN aumenta la posibilidad de que la Ferrita se transforme en fase sigma

Tabla 2. Coecientes de expansin trmica

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frgil cuando la temperatura de servicio est dentro del rango 540-900C aproximadamente. A temperaturas criognicas (-195 C), la dureza y la resistencia al impacto se ven reducidas por la Ferrita, y es una prctica comn especicar soldaduras con no ms de 2 FN y preferiblemente 0 FN. Es preferible tambin tener baja Ferrita cuando las soldaduras se exponen a temperaturas entre 480 y 925 C, para evitar una prdida de ductilidad a temperatura ambiente como resultado de una fase sigma de alta temperatura. En los grados al molibdeno como 316, 317 y sus versiones L, la Ferrita puede producir una disminucin importante en la resistencia a la corrosin en un medio de oxidacin caliente. Excluyendo servicios especiales, tales como aplicaciones criognicas o medios corrosivos a altas temperaturas, un FN entre 5 y 10 se considera adecuado para minimizar el micro agrietamiento y la corrosin por tensiones. De lo anteriormente expuesto queda en evidencia la importancia de poder estimar y medir el porcentaje de Ferrita en el proceso de seleccin de electrodos. MEDICIN Y ESTIMACIN DEL CONTENIDO DE FERRITA El contenido real de Ferrita se puede determinar mediante instrumentos de laboratorio sensibles al magnetismo o bien se puede estimar por medio de un examen metalogrco o a travs de grcos especialmente diseados conociendo la composicin qumica del metal depositado. Medicin del contenido de Ferrita por instrumentos magnticos Considerando que la Ferrita es magntica y la Austenita no, la cantidad de Ferrita en una soldadura puede determinarse midiendo su atraccin magntica, la cual es directamente proporcional a la cantidad de Ferrita presente. Existen diferentes instrumentos disponibles para esta medicin. El Severn Gauge compara densidades y de esta manera asla las cantidades de Ferrita. El Magna Gauge mide la tensin requerida por un resorte para separar a un imn de la soldadura. La fuerza necesaria es relacionada con el porcentaje de Ferrita. Este equipo es ms exacto pero esta limitado como instrumento de laboratorio mientras que el Severn Gauge se puede aplicar en fbrica y obra. La calibracin de dichos instrumentos es crtica. La AWS ha desarrollado un procedimiento de calibracin, adems de detallar como se debe realizar el relleno y la preparacin para el muestreo, dado que estos inuencian la medicin.

Estimacin del contenido de Ferrita mediante examen metalogrco Este mtodo es mas exacto cuando la Ferrita est e un rango de 4 a 10%. Una de las ventajas de dicho mtodo es que puede usar pequeas muestras obtenidas del metal depositado y puede ser usado cuando los otros mtodos no sean prcticos. Estimacin del contenido de Ferrita por la composicin qumica del metal depositado Se han desarrollado a travs de los aos diferentes diagramas para predecir el porcentaje de Ferrita. Los resultados obtenidos con los diferentes diagramas pueden presentar diferencias. Algunos diagramas son: Diagrama de Maurer. Diagrama de Schaefer (ver Fig.22). Diagrama DeLong (ver Fig.23). Diagrama WRC-1988. Diagrama Espy. Al principio, los diagramas representaban la Ferrita en unidades de volumen (%). Los diagramas ms recientes del Welding Research Council, WRC, determinan el nmero de Ferrita, FN, por respuesta magntica. El FN y el volumen (%) son equivalentes hasta el 6%, pero dieren a niveles ms altos. El contenido de Ferrita en el metal de aporte de acero inoxidable austentico, puede controlarse al variar la composicin qumica. El cromo promueve la formacin de Ferrita, mientras que el nquel se opone a dicha formacin. Otros elementos actan con distintos grados de potencia de la misma manera como lo hace el cromo o el nquel. Por esta razn tenemos un equivalente de cromo (ferritizantes) vs. un equivalente de nquel (austenitizantes).

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DIAGRAMA DE SCHAEFFLER Procede de su antecesor, el diagrama de Maurer, el cual presenta las estructuras que va a presentar un acero al Cr-Ni de acuerdo a los porcentajes de estos presentes en el acero. Antn Scheafer lo mejor, incorporando la inuencia de distintos elementos de aleacin en la formacin de Ferrita y Austenita. Se deni as el concepto de Cromo equivalente y Nquel equivalente. El cromo equivalente incorpora los elementos alfagenos (formadores de Ferrita) y el nquel equivalente los elementos gammagenos (formadores de Austenita). Cada elemento va multiplicado por un factor que depende de su grado de inuencia en la formacin de Ferrita o Austenita respectivamente. Cromo equivalente: %Cr + %Mo + (1,5 x %Si) + (0,5 x %Nb). Nquel Equivalente: %Ni + (30 x %C) + (0,5 x %Mn).

El diagrama de Schaefer muestra la presencia de las fases Austenitica, Ferrtica y Martensitica propias de los aceros Inoxidables cuando son enfriados a las velocidades normales de soldadura. Adems presenta las zonas de fragilizacin en Fro debido a la presencia de Martensita, la zona de Fragilidad en caliente originada por la presencia de Austenita, la zona de Fragilidad por presencia de fase Sigma y la zona de Crecimiento de grano Ferrtico. (ver Fig.17). El trabajo en el diagrama de Schaefer fue realizado considerando soldadura manual con electrodos revestidos, donde se asuma que los depsitos contenan aproximadamente de 0,06% de nitrgeno. Con el desarrollo de nuevas procesos de soldadura que incorporan desde el aire atmosfrico al metal fundido distintos niveles de Nitrgeno, fue necesario desarrollar nuevos grcos que incorporaran la inuencia del nitrgeno como elemento formador de Ferrita. En estos casos es preferible utilizar una revisin del diagrama de Schaefer, llamado diagrama de DeLong (ver Fig.16).

Figura 15. Diagrama de Schaefer

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DIAGRAMA DELONG Es un diagrama de Schaefer modicado. Predice el numero de Ferrita sobre un FN=18. Este diagrama introduce el nivel de Nitrgeno en la prediccin del FN y provee una mejor correlacin entre la estimacin y la medicin del contenido de Ferrita que el diagrama de Schaefer. Note que la Ferrita que realmente se deposita puede disminuir alrededor de 1FN para GTAW y alrededor de 4FN para GMAW debido al pick up de Nitrogeno en donde la proteccin del gas es inadecuada. Corresponde a un instrumento emprico desarrollado principalmente alrededor de las aleaciones para soldadura de la dcada de 1960 y principios de la dcada de 1970. Cuando las composicio-

nes se alejan apreciablemente de las aleaciones para soldadura comunes durante ese perodo, el diagrama puede no ser exacto. Existe evidencia considerable de que el Mn a niveles elevados (por sobre 2%) no acta como un austenitizante, por lo que el diagrama tiende a sobreestimar la Ferrita en los metales de aporte con alto contenido de Mn. Este diagrama al igual que el anterior son herramientas tiles siempre que se entiendan sus limitaciones.

NQUEL EQUIVALENTE CROMO EQUIVALENTE: %Cr + %Mo + (1,5 x %Si) + (0,5 x %Nb) Figura 16. DeLong (FN) Diagrama para Aceros Inoxidables Soldados

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Ejemplo de aplicacin del diagrama de Schaefer Para efectos prcticos se presentar un ejemplo de aplicacin con el Diagrama de Schaefer. El procedimiento de uso de los otros diagramas es anlogo al presentado. En trminos generales, dos son los factores principales que se deben considerar al seleccionar el material de aporte para soldar una junta de acero inoxidable. 1.- La composicin qumica de la soldadura debe ser similar a la del material base con el objeto de resistir a la corrosin.

2.- La estructura final debe tener las caractersticas mecnicas apropiadas de acuerdo a las condiciones de servicio a las cuales estar expuesta. Dichas caractersticas dependen del punto del diagrama donde se ubique el metal depositado, el cual a su vez es una mezcla del metal de aporte y los materiales base los cuales pueden ser dismiles. La zona del diagrama 17 con estructuras tenaces es pequea (zona 5, sombreada). De este punto de vista, la zona mas apreciada es la Austentica con entre un 5% y un 10% de Ferrita. De lo anteriormente expuesto queda en evidencia la importancia de una cuidadosa seleccin del metal de aporte.

Figura 17. Zonas crticas diagrama Schaefer

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Para determinar el punto del grco que representa al metal depositado se procede de la siguiente manera: 1.- A partir de las ecuaciones adjuntas, se calcula el Cromo y el Nquel equivalente de cada uno de los metales base y se posiciona cada uno de ellos en el diagrama. Si soldamos un acero Austentico con uno Martenstico se podran tener los puntos 1 y 2. En el caso de aceros al carbono se debe considerar la descarburacin que se produce durante la soldadura, la cual alcanza valores prximos al 50%, luego en la formula del Ni equivalente debe reemplazarse el termino 30x %C por 15x %C. ( Ver Fig. 24). Cromo Equivalente: %Cr + %Mo + 1,5x % Si + 0,5x % Nb Nquel Equivalente: % Ni + 30 x % C + 0,5x % Mn 2.- El punto del grco que representa la composicin qumica de la mezcla de los dos metales base, se encontrar en la recta que une los puntos 1 y 2 independientemente del porcentaje de dilucin de cada uno durante el proceso de soldadura. Si se dan las condiciones para que ambos materiales participen en similar proporcin (igual espesor, igual bisel, arco simtricamente direccionado, igual precalentamiento de ambos materiales), el punto que representa la mezcla de ambos materiales se ubicara en el medio de dicha recta. Punto 3.

3.- Se calcula el Cromo y Nquel equivalente del metal de aporte y se ubica en el diagrama el punto que representa dicho metal. Punto 4. 4.- El punto del diagrama que representa la mezcla nal de los 3 metales se ubicar en la recta que une el punto 3 y 4, mas cerca o lejos del material de aporte de acuerdo al porcentaje de dilucin del material base, lo cual a su vez es funcin del proceso de soldadura y sus parmetros (intensidad de corriente, longitud de arco, etc.). Generalmente, para un proceso de soldadura con electrodo revestido (SMAW), se considera un porcentaje de dilucin de 30% (% de participacin del metal base). Luego el punto del diagrama que representa la mezcla nal del cordn de soldadura (Punto 5) se encontrar ms cerca del punto 4. 5.- Las propiedades mecnicas del metal depositado pueden estimarse de acuerdo a la ubicacin del punto 5 en el diagrama de fase. Dicho punto idealmente debe evitar las 4 zonas crticas del Diagrama de Schaefer, esto puede variar dependiendo de la aplicacin especca de la unin soldada.

1 5 3 2

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Figura 18. Diagrama de Schaefer de ejemplo

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SOLDADURA DE ACEROS INOXIDABLES Las propiedades de los aceros inoxidables difieren considerablemente de las de los aceros al carbono. Esto requiere una revisin detallada de sus caractersticas, fenmenos a los cuales estn expuestos al someterlos a una fuente de calor y procesos de soldadura, para nalmente llegar a algunas recomendaciones prcticas que ayuden a soldadores e ingenieros de materiales a obtener soldaduras satisfactorias. Como todas las soldaduras, los depsitos de acero inoxidable varan en calidad de acuerdo con la experiencia y calidad del soldador. Sin embargo no es posible permitir soldaduras de segunda calidad tratndose de aceros inoxidables, no solo por el alto costo de estas aleaciones sino que tambin porque la mayora de las aplicaciones de los inoxidables son tan crticas que una soldadura de buena calidad es absolutamente esencial. CALIDAD DEL METAL BASE Y DE APORTE Los materiales base y metales de aporte deben cumplir con ciertos estndar de calidad especicados por normas tales como AWS, AISI, ASME y MIL-E-22200/2A. La utilizacin de materiales de baja calidad puede generar defectos que debern repararse posteriormente o una vida til reducida. Use solo Aceros Inoxidables de mxima calidad. INSPECCIN DE SOLDADURAS Las soldaduras de un Acero Inoxidable debern ser ensayadas por Gammagrafa o ultrasonido para asegurar la calidad de la unin. Para obtener una buena radiografa la superficie de la soldadura debe estar libre de irregularidades. Debe removerse toda contaminacin. DISEO DE LA UNIN Una junta muy angosta diculta el acceso del material de aporte y la remocin de escoria. Una junta muy ancha requiere mucho material de aporte lo cual aumenta el costo de la soldadura. Salvo indicacin contraria y aplicaciones especicas, se recomienda mantener una separacin de raz igual al dimetro del electrodo y un ngulo de la unin de 60 para biseles en V.

FORMA DEL CORDN DE SOLDADURA Se recomiendan cordones levemente convexos. Cordones cuya seccin sea excesivamente convexa pueden ir acompaados de poca penetracin e inclusiones. Las inclusiones de escoria pueden causar que la soldadura falle en el ensayo de doblado. Se recomiendan cordones con perles lisos para facilitar la remocin de escoria. El ancho del cordn no deber ser de ms de 2,5 veces el dimetro del electrodo. HUMEDAD La humedad en la soldadura puede producir porosidades. Tanto el electrodo como el metal base deben estar libres de humedad. La humedad presente en la soldadura depende de la exposicin a fuentes de humedad y de la naturaleza higroscpica del revestimiento de los electrodos inoxidables. De acuerdo a lo anterior se recomienda especial atencin con: Las principales fuentes de humedad son, agua utilizada para enfriar la soldadura, guantes hmedos, paos hmedos, humedad presente en el aire comprimido utilizado para soplar la escoria y condensacin como consecuencia de variaciones de temperatura. Se debe considerar el bajo nivel de hidrogeno de los electrodos de acero inoxidables. No deben exponerse a ambientes de mas de 50% de humedad relativa por mas de 2 horas. Si as sucediera, deben ser reacondicionados en hornos a 300C por al menos 1 hora. Dos sntomas que deben ponernos alerta sobre una probable humedad del revestimiento, es la dicultad en la remocin de escoria y la porosidad visible de la soldadura. Para prevenir la absorcin de humedad del revestimiento, una vez abiertos los envases, se recomienda mantenerlos en ambientes calefaccionados a 100C. En terreno, pueden almacenarse en termos porttiles. Si se sospecha que una unin no est completamente seca, soplar el agua con aire comprimido seco o calentar el rea con un soplete para eliminar la humedad.

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La humedad excesiva en recubrimiento de electrodos inoxidables dplex, presenta el riesgo adicional de originar fragilidad por hidrgeno en la fase ferrtica, lo cual no es un inconveniente en los grados austenticos de la serie 300. Los electrodos mojados deben ser descartados, no reacondicionados. LIMPIEZA Y PREPARACIN Se debe poner especial cuidado en la preparacin de la soldadura y considerar la limpieza previa, durante (entre cordones) y posterior al proceso de soldadura. Una limpieza inapropiada puede generar defectos en la soldadura tales como suras, porosidad, falta de fusin y prdida de resistencia a la corrosin de la soldadura y de la zona afectada trmicamente. Algunas recomendaciones son: El rea que debe ser limpiada incluye los bordes de la junta y 50 a 75 mm de la supercie adyacente. La supercies limpiadas deben ser cubiertas, a menos que se realice inmediatamente la soldadura. Las juntas a ser soldadas deben estar libres de xidos superciales que quedan frecuentemente despus del corte por mtodos trmicos. Estos xidos est compuestos principalmente por compuestos de cromo y nquel, los cuales se funden a mayor temperatura que el metal base, y pueden quedar atrapados en el cordn de soldadura. En equipos que hayan estado en servicio en contacto con productos qumicos, previo a la soldadura, se recomienda neutralizar residuos alcalinos con soluciones medianamente cidas y residuos cidos con soluciones medianamente alcalinas, seguido por un lavado con agua caliente. Limpie mediante esmerilado supercies que han estado en servicio expuestas a altas temperaturas. Estas requieren limpieza especial ya que pueden estar muy oxidadas, sulfurizadas o carburizadas. Se debe tener especial cuidado con las herramientas, barras de respaldo de cobre, pinturas ricas en zinc y desechos metlicos. Realice el desengrasado utilizando un solvente no clorado. No se recomiendan solventes clorados ya que restos de cloruro pueden permanecer en la supercie originando corrosin cuando la pieza entre en servicio.

Contaminantes como azufre, fsforo y otros elementos de bajo punto de fusin pueden causar suras en el metal depositado. Contaminantes como carbono supercial no retirado antes de la soldadura pueden reducir la resistencia a la corrosin. Un tratamiento con cido ntrico, seguido de una neutralizacin puede ayudar a eliminar metales de bajo punto de fusin. Para soldaduras multipasada, remueva la escoria entre cordones para evitar que esta quede atrapada y genere puntos de fragilidad. Una difcil remocin de escoria puede originarse por soldaduras irregulares, contaminantes en el material base, humedad en el revestimiento y juntas demasiado angostas. Todas las soldaduras deben enfriarse algo antes de comenzar a remover la escoria. Limpie el cordn una vez finalizada la soldadura. Si quedara algo de escoria sin remover despus de proceso de soldadura, la zona cubierta no quedara expuesta al aire y luego no desarrollara la pelcula protectora de xido de cromo. Si la soldadura entra en servicio en presencia de un lquido corrosivo no oxidante, esta escoria podra ser removida dejando un rea desprotegida que se corroer rpidamente. Luego de soldar elimine los contaminantes orgnicos de la supercie. Estos favorecen la corrosin en ambientes agresivos. Adems impiden que el decapado con cido sea efectivo en remover la contaminacin por hierro y xidos superciales. Utilice mtodos de deteccin de incrustaciones de hierro, tales como mojar la supercie e inspeccionar despus de 24 horas para detectar manchas de xido. Una prueba ms eciente y sensible se puede realizar con una solucin de 94% agua destilada, 3% ferrocianuro de potasio y 3% de cido ntrico al 60-67% que se aplica con un rociador. Despus de pocos minutos pueden aparecer manchas de color azul indicando la presencia de incrustaciones de hierro. Finalmente se debe limpiar la solucin de la supercie con agua o un pao hmedo. Para mayor informacin ver Norma ASTM A380 Standard Recommended Practice for Cleaning and Descaling Stainless Steel Parts.

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Despus del desengrasado, utilice el decapado para eliminar las incrustaciones de hierro. Durante este proceso una capa supercial se elimina por corrosin frecuentemente con un bao de cido ntrico / uorhdrico a 50%. Dicho proceso se preere en los aceros inoxidables de bajo carbono o estabilizados. En grados no estabilizados, el proceso puede originar corrosin intergranular en la zona afectada por el calor. Quite toda la suciedad, grasa y materiales extraos por medio de limpiadores, desengrasantes, maquinado o esmerilado. Use solo cepillos de acero inoxidable. Algunas planchas inoxidables vienen protegidas con un papel jado mediante adhesivos. Este debe quitar se por completo antes de soldar o el calor formar gases que causarn porosidades. Verique la efectividad del desengrasado utilizando la prueba de la rotura de la pelcula de agua. Una na pelcula de agua aplicada con una manguera, se interrumpir en el rea donde persista grasa, aceite u otro contaminante de este tipo. PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA Y PARMETROS DE OPERACIN Los parmetros de operacin como intensidad de corriente, voltaje y otros, deben ser los apropiados y deben estar especificados en el procedimiento de soldadura. Se debe utilizar los rangos de corriente recomendados por el fabricante. A falta de esta informacin y considerando la mayor resistencia elctrica de los aceros inoxidables con respecto a los aceros comunes, se recomiendas rangos entre un 25% y 50% de los utilizados para un acero comn. Para soldadura plana, mantener el electrodo con la parte superior inclinado en el sentido del avance unos 15. Mantener el arco lo mas corto posible. Para soldadura vertical, el electrodo debe mantenerse perpendicular a la plancha y usarse una leve oscilacin en la pasada de raz. Para soldadura sobre cabeza utilizar cordones rectos y cortos. Mantener el arco corto y evitar la oscilacin. Con el objeto de obtener una soldadura con mejor resistencia a la corrosin, se recomienda utilizar la intensidad de corriente mnima y con cordones rectos. Lo anterior

minimiza el calor aportado y reduce la tendencia a la suracin y a las deformaciones. Si es necesario usar cordones oscilados, deben limitarse a 2,5 veces el dimetro del electrodo. Una corriente demasiado baja producir un arco inestable, interferencia de la escoria en el arco, pegado del electrodo, excesivo salpicado y una incorrecta forma del cordn. Un amperaje demasiado alto y/o un arco demasiado largo producirn salpicado excesivo, escaso control del bao de soldadura, suras, dicultad en la remocin de escoria y prdida de resistencia a la corrosin por perdida de cromo. Inicie el arco en un punto de la junta donde el metal se vuelva a fundir de modo de evitar potenciales grietas y reas con menor resistencia a la corrosin. Otra alternativa es ocupar planchas adicionales al material base para dicho efecto. No interrumpir el arco dejando un crter en la soldadura. Cuando el metal solidica se formar una depresin rellena con escoria que ser difcil de limpiar. Siempre se debe llenar los crteres antes de cortar el arco. El excesivo calentamiento y los crteres sin rellenar causan la mayora de los problemas de grietas. Esto es especialmente importante en aceros inoxidables tipo 310 y 330, los cuales son completamente austenticos y luego son susceptibles al agrietamiento en caliente. Evitar las socavaciones y remover toda la escoria (si es necesario con esmeril) antes de reiniciar la soldadura. Para soldadura TIG, y con el objeto de evitar la contaminacin del metal base y del electrodo, utilice alta frecuencia para iniciar y el arco. En ausencia de estos dispositivos, utilice planchas auxiliares para dicho efecto. Para soldadura TIG, y con la finalidad de evitar la formacin del crter y potenciales grietas a partir de ste, el tamao de la poza de soldadura debe ser disminuida antes que se inicie su solidicacin. Para tal efecto utilice el pedal para disminuir la intensidad de la corriente antes de retirar el electrodo. En ausencia de este, aumente la velocidad de avance antes de levantar el electrodo. A