Soldabilidad y Tratamientos Térmicos en Aceros al Carbono

1. Soldabilidad de los Aceros S235JR y S275J2

Tanto el acero S235JR como el S275J2 presentan buena soldabilidad. Sin embargo, el S235JR, al tener un menor contenido de carbono, ofrece una mejor aptitud para los procesos de soldeo en comparación con el S275J2.

2. Fabricación de un Muelle

Etapas de Fabricación:

1. Austenización: Calentar la barra de acero a una temperatura específica para transformar su estructura cristalina.
2. Temple en Aceite: Enfriamiento rápido en aceite para aumentar la dureza del acero.
3. Revenido: Calentamiento a una temperatura inferior a la de austenización (alrededor de 500ºC) para reducir la fragilidad y liberar tensiones internas.
4. Refrentado: Mecanizado para obtener las dimensiones y acabado superficial deseados.
5. Granallado: Proyección de partículas abrasivas para mejorar la resistencia a la fatiga y eliminar contaminantes.
6. Control de Calidad: Inspección para asegurar que el muelle cumple con las especificaciones requeridas.
7. Recubrimiento: Aplicación de un recubrimiento protector contra la corrosión (pintura, galvanizado, etc.).

Posible Composición del Acero:

La composición específica del acero para muelles puede variar según la aplicación, pero generalmente contiene elementos como:

• Carbono (C): 0.5 - 0.7%
• Silicio (Si): 0.15 - 0.35%
• Manganeso (Mn): 0.5 - 1.0%
• Cromo (Cr): 0.5 - 1.0% (opcional)
• Vanadio (V): 0.1 - 0.2% (opcional)

3. Influencia del Manganeso (Mn) en el Acero

El manganeso (Mn) es un elemento de aleación crucial en el acero con múltiples efectos:

• Desoxidante: Elimina el oxígeno durante la producción del acero.
• Estabilizador de Sulfuro de Hierro: Se combina con el azufre para formar sulfuro de manganeso (MnS), menos perjudicial que el sulfuro de hierro (FeS) y que previene la fisuración en caliente.
• Gammágeno: Estabiliza la austenita a temperatura ambiente.
• Mejora la Templabilidad: Permite obtener una mayor dureza en el temple.
• Aumenta la Resistencia Mecánica:
  • Disminuye la temperatura de transición dúctil-frágil.
  • Aumenta la resistencia al desgaste.
  • Endurece el acero (similar al silicio).
  • Mantiene la resiliencia a bajas temperaturas.

4. Aceros Hadfield (Aceros Austeníticos al Manganeso)

Los aceros Hadfield, utilizados en aplicaciones que requieren alta resistencia al desgaste y al impacto, se caracterizan por:

• Alto contenido de manganeso (10-14%).
• Estructura austenítica a temperatura ambiente.
• Alta tenacidad y ductilidad.
• Endurecimiento por trabajo significativo.
• Resistencia moderada al desgaste.
• Propiedades antimagnéticas.

5. Tratamientos Térmicos para Aceros al Carbono

• Normalizado:
  • Temperatura: A3 + 50ºC
  • Enfriamiento: Aire
  • Objetivo: Obtener una estructura uniforme y fina, recomendada después de procesos con altas temperaturas.
• Recocido de Regeneración:
  • Temperatura: A3 + 30ºC
  • Enfriamiento: Lento dentro del horno hasta 600ºC, luego al aire
  • Objetivo: Ablandar al máximo el acero.
• Recocido de Ablandamiento:
  • Temperatura: 680ºC
  • Enfriamiento: Aire
  • Objetivo: Ablandar el acero de forma más rápida y económica que el recocido de regeneración.
• Recocido Contra Acritud:
  • Acero: Contenido de carbono
  • Objetivo: Eliminar la acritud después de procesos de conformado en frío.
• Recocido Globular:
  • Temperatura: 725ºC
  • Enfriamiento: Aire
  • Objetivo: Aumentar la ductilidad, menos común en aceros al carbono de bajo contenido.
• Temple y Revenido:
  • Acero: F113, F114, F115 con contenido de carbono > 0.3%
  • Temple: A3 + 40ºC, enfriamiento en agua
  • Revenido: 550-650ºC, enfriamiento al aire
  • Objetivo: Incrementar el límite elástico, alcanzando valores cercanos al 60-80% de la resistencia a la tracción.

6. Soldabilidad Según el Contenido de Carbono

La soldabilidad del acero se ve afectada por el contenido de carbono:

• C
• 0.15%
• 0.30%
• 0.50%

Para aceros con C > 0.45%, se recomienda precalentar el material antes de la soldadura para evitar problemas de fragilidad.

7. Carbono Equivalente (CE)

El carbono equivalente (CE) es una medida que considera el efecto combinado de diferentes elementos de aleación en la soldabilidad del acero. Se calcula mediante la siguiente fórmula:

CE = %C + %Mn/6 + 1/5*(%Cr + %Mo + %V) + 1/15(%Ni + %Cu)