Macrografia de soldaduras – Regiones presentes

Metal base

Línea de fusión

ona afectada por Calor ZAC

Metal de soldadura

Trabajaremos en el Metal de soldaduraTrabajaremos en el Metal de soldadura

FUNDAMENTOS DE LA SOLIDIFICACION EN FUNDAMENTOS DE LA SOLIDIFICACION EN SOLDADURASSOLDADURAS

••Contenido de impurezas en el MSContenido de impurezas en el MS

••DiluciDilucióónn

••Considerable turbulencia Considerable turbulencia –– Existe buen mezclado en el metal Existe buen mezclado en el metal fundidofundido

••El volumen del metal fundido es pequeEl volumen del metal fundido es pequeñño comparado con el tamao comparado con el tamañño o del molde (MB)del molde (MB)

••La composiciLa composicióón qun quíímica del Metal fundido y el molde son muy mica del Metal fundido y el molde son muy similares.similares.

••Existe un gran gradiente de temperatura a travExiste un gran gradiente de temperatura a travéés del fundido.s del fundido.

••El hecho de que la fuente de calor se mueva, la solidificaciEl hecho de que la fuente de calor se mueva, la solidificacióón es n es dindináámica esto es depende de la velocidad de soldadura.mica esto es depende de la velocidad de soldadura.

••En soldaduras de alta energEn soldaduras de alta energíía o a o multipasadasmultipasadas en las cuales el metal en las cuales el metal es precalentado se afecta la solidificacies precalentado se afecta la solidificacióón n

FUNDAMENTOS DE LA SOLIDIFICACION EN FUNDAMENTOS DE LA SOLIDIFICACION EN SOLDADURASSOLDADURAS

LA SOLIDIFICACION ES UN PROCESO CONTROLADO POR LA ENERGIA LIBRE DE LA FASE LIQUIDA, RELATIVA A LA FASE SOLIDA

( )( ) ( )22223 /316 THVTG fSf ΔΔ=Δ ∗ πγ

Nucleación homogénea

( ) ( )Θ+Θ−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

ΔΔ=Δ ∗ 3

22

223

coscos3234

THVTG

f

Sfγπ

Nucleación heterogénea

SOLIDIFICACION EPITAXIAL

Nucleación heterogénea

Solidificación epitaxial

X100

Micro 1X50

a) Diagrama de fase

b) Enriquecimiento en la interfaz

c) Sobreenfriamiento constitucional

SOBREENFRIAMIENTO CONSTITUCIONAL

MATERIALES II: SOLIDIFICACION

SOLIDIFICACION CONSTITUCIONAL

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+=

−− xDR

kk

L eCC0

010 1

R o (V) : VELOCIDAD DE SOLIDIFICACION

D: COEFICIENTE DE DIFUSION DE SOLUTO

LE mCTT += 0

RDX M =

sólido liquido

V

0 x

MATERIALES II: SOLIDIFICACION R: VELOCIDAD DE SOLIDIFICACION

D: COEFICIENTE DE DIFUSION DE SOLUTO

( ) ( )( )0

000

0

00

0

0

0,

11

kk

DRC

X

kkC

X

CkC

dxdC

mmxI

l −−=

−=

−−=

=

lE mCTT +=

( )( )0

00

0,0

1k

kDRCm

dxdT

dxdCm

dxdT

xI

El

x

E −−=⇒=

==

MATERIALES II: SOLIDIFICACION

EXISTE SOBREENFRIAMIENTO CONSTITUCIONAL CUANDO EL GRADIENTE DE TEMPERATURA REAL ES IGUAL O MENOR AL DEL EQUILIBRIO

0,0, ==≤

xI

E

xI dxdT

dxdT

( )( )0

00 1k

kD

RCmG −−≤

( )( )0

00 1k

kDCm

RG −

−≤ G: GRADIENTE DE TEMPERTURA REAL

Correlation between the thermal gradient at the interface and the interface morphology.

Crecimiento Crecimiento planarplanar

Crecimiento celularCrecimiento celular

Crecimiento celular Crecimiento celular dendriticodendritico

Crecimiento columnar Crecimiento columnar dendriticodendritico

Dendrita Dendrita equiaxiadaequiaxiada

CONTENIDOS DE SOLUTO VERSUS PARAMETROS DE SOLIDIFICACION

Crecimiento celularCrecimiento celular Crecimiento Crecimiento dendriticodendritico

DISTRIBUCION DE SOLUTO

DIAGRAMA ESQUEMATICO QUE MUESTRA LA TRANSICION EN MICROESTRUCTURAS ASI COMO EL EFECTO DE REFINAMIENTO

LA RELACION G/R GOVIERNA EL MODO DE SOLIDIFICACION

EL PRODUCTO “GR” GOVIERNA LA ESCALA DE LA ESTRUCTURA DE SOLIDIFICACION

EFECTO DE LA VELOCIDAD DE SOLDADURA SOBRE LA FORMA EFECTO DE LA VELOCIDAD DE SOLDADURA SOBRE LA FORMA Y MICROESTRUCTURA DE LA PILETA SOLDADAY MICROESTRUCTURA DE LA PILETA SOLDADA

V= velocidad de movimiento de la torchaR= velocidad de solidificación

Φ= cosVR

Delante de la pileta soldada, donde φ=0, R=V

A los lados de la pileta soldada, donde φ=90, R=0

φ= Angulo entre la normal a la interfáz sólido-líquido y la dirección de movimiento de la torcha

Para metales bcc y fcc la dirección preferencial de crecimiento es la <100>; para hcp es la <1010> )cos(/cos Φ−Φ′Φ=′ VR

R` es la velocidad de crecimiento en la dirección preferencial y φ` el ángulo entre R` y V; y (φ`- φ) es el ángulo entre la dirección de crecimiento preferida local y R, la cuál es normal a la interfaz sólido líquido.

a) muestra la rotación de los granos en una pileta elíptica

b) En una pileta en forma de pera la rotación es limitada por un ángulo crítico

c) Si R es grande entonces, granos equiaxiales pueden desarrollarse en la línea central de la pileta

A los lados de la pileta se espera solidificación planar, hacia el centro cambia el frente de solidificación

MICROCONSTITUYENTES EN EL METAL DE SOLDADURA

Ferrita en borde de grano

Ferrita con carburos alinados

Ferrita acicular

Ferrita en bloques

Diagrama CCT esquemático para el metal de soldadura de un acero, muestra el efecto de la microestructura y de los elementos de aleación para una velocidad de enfriamiento dada

Influencia del tipo de recubrimiento del electrodo sobre las propiedades de impacto del metal de soldadura

1b-701x500 y 1b701 x1000 corresponden a la observación del metal de aporte E 110T5-K4 en un microscopio óptico, SEM-701-1 x3240

Aporte E7018 A1-

E701O G