A menudo, el metal base se precalienta antes de soldarlo. ¿Cuáles son las razones específicas de esto?
Empecemos por la conclusión: hay dos razones principales:
El primero es reducir la tensión residual en la soldadura; el segundo es reducir la formación de estructuras endurecidas en la soldadura, reduciendo así la aparición de grietas en frío durante la soldadura.
¿Cómo podemos entender esta conclusión?
Déjame ponerte un ejemplo: antes de hacer ejercicio, normalmente calentamos, principalmente para estirar nuestros músculos y articulaciones, de modo que seamos menos propensos a sufrir distensiones musculares durante el ejercicio.
De hecho, nuestro acero también necesita ejercicios de calentamiento antes de soldarlo. El precalentamiento es un buen ejercicio.
El acero suele someterse a un tratamiento térmico adecuado antes de salir de fábrica. Sin embargo, incluso después del tratamiento térmico, aún presenta tensiones residuales. Por lo tanto, precalentarlo antes de soldarlo puede minimizarlas.
Esta tensión residual se denomina tensión de restricción en ingeniería, que es esencialmente lo mismo.
Para la soldadura por agrietamiento en frío, hay tres factores principales: la tensión de restricción, la estructura endurecida y el contenido de hidrógeno difusible.
La tensión de restricción es uno de los factores influyentes.
El segundo aspecto, como acabamos de comentar, es reducir la formación de estructuras endurecidas.
La martensita es una estructura endurecida típica; es una solución sólida sobresaturada de C en α-Fe. La martensita también se divide en martensita en láminas y martensita acicular.
En general, la martensita en láminas presenta propiedades relativamente mejores, mientras que la martensita acicular presenta propiedades más deficientes. Pero no entraré en detalles aquí; podemos hablar del tema de la martensita más adelante si surge la oportunidad.
Sin embargo, para la soldadura, debemos intentar evitar la formación de martensita en la soldadura.
Puede ver la imagen de arriba. Esta imagen es un diagrama típico de la curva de transformación isotérmica del acero eutectoide.
En realidad, la curva CCT para soldadura es mucho más compleja. Para facilitar su comprensión, utilizaremos temporalmente este diagrama para explicar cómo se forma la martensita.
En el diagrama anterior, las cinco líneas de V1 a V5 representan diferentes velocidades de enfriamiento. V1 tiene la pendiente más baja, por lo que la velocidad de enfriamiento es la más lenta. V5 presenta la velocidad de enfriamiento más rápida. En la parte inferior de este diagrama, se muestran dos curvas: Ms y Mf. Ms representa la curva de temperatura a la que comienza la transformación martensítica, generalmente alrededor de 230 grados Celsius. Mf representa la curva de temperatura a la que finaliza la transformación martensítica.
La probabilidad de formación de martensita varía con las diferentes velocidades de enfriamiento. V5 representa la velocidad de enfriamiento más rápida y es la que presenta mayor probabilidad de formación de martensita.
Por lo tanto, precalentar el acero antes de soldar aumenta la temperatura de soldadura. Esto prolonga el tiempo de enfriamiento de la unión soldada, reduciendo así la velocidad de enfriamiento y, en consecuencia, la probabilidad de formación de martensita.
Esta es una de las principales razones por las que es necesario precalentar antes de soldar.
Entonces, ¿es siempre mejor una temperatura de precalentamiento más alta? ¡Claro que no!
Si la temperatura de precalentamiento es demasiado alta, el tiempo de enfriamiento de la soldadura se prolongará. Especialmente en el rango de temperatura de 800 a 500 °C, si el tiempo de enfriamiento es demasiado largo, el crecimiento del grano será más pronunciado.
La resistencia y dureza de la soldadura disminuirán significativamente. Por lo tanto, la temperatura de precalentamiento no debe ser demasiado alta.