Comportamiento de la Microdureza del Cordón

La tabla 3.1 muestra los valores medios de la Microdureza del centro los cordones correspondientes a cada punto experimental. Sobre la base de los valores de las tablas 3.1 y 3.2, utilizando el paquete estadístico Statgraphics Plus 5.0, fueron obtenidas las isolíneas de comportamiento de la Microdureza.

Tabla 3.1 Valores de la Microdureza del centro los cordones correspondientes a cada punto experimental.

Punto Experimental Microdureza (Hv) Exp 1 (A) 283 Exp 2 (B) 169 Exp 3 (C) 239 Exp 4 (D) 182 Exp 5 (AD) 283 Exp 6 (DB) 167 Exp 7(BC) 188 Exp 8 (CA) 244 Exp 9 (abcd) 197

La figura 3.1 muestra la tendencia de comportamiento de la Microdureza del centro del cordón en función de los contenidos de FeCrMn (X1), Mn metálico (X2) y (Caliza+Fluorita) (X3) en el revestimiento aplicado. Se advierte claramente en la referida figura que la Microdureza crece hacia la región de mayores valores sumatorios de FeCrMn y Mn metálico, o sea en dirección opuesta al vértice de 100 % de (Caliza+Fluorita). Es significativo señalar que hay coincidencia en la tendencia de comportamiento de la Eficiencia de Deposición, reportada en un trabajo precedente y que mostramos en la figura 3.2 [38] y la Microdureza del centro del cordón de la figura 3.1. Por tanto, los fenómenos que condicionan el comportamiento de la Eficiencia de Deposición de los electrodos experimentales están indiscutiblemente ligados en gran medida al comportamiento de la Microdureza del cordón. En el citado trabajo se refiere que los valores más altos

de Eficiencia de Deposición están asociados a los mayores valores sumatorios de FeCrMn y Mn metálico (menores valores de (Caliza+Fluorita)), argumentándose que ello está asociado a varios factores conjuntos [38].

1. Al existir una mayor concentración de elementos de aleación (y un mayor contenido de desoxidante, ya que el Manganeso está contenido en el Mn metálico y en el FeCrMn) un mayor contenido de estos (Cr y Mn fundamentalmente) se transfiere al depósito, dado por su propia concentración (actividad).

2. La existencia de menores contenidos de CaCO3 en esta zona de composición lleva a un menor potencial de oxígeno y con ello una menor oxidación de elementos que se trasferirían a la escoria (Mn + 1/2O2 =MnO, Cr + O = Cr2O3, Fe + 1/2O2 =FeO).

3. La Caliza se disocia totalmente con la liberación de CO2 a la atmósfera gaseosa y CaO que se transfiere a la escoria, en tanto que la Fluorita se transfiere a la escoria, por tanto a menores valores de (Caliza+Fluorita) (X3), menores pérdidas hacia la escoria y los gases.

4. La presencia de alto contenido de aleaciones en polvo puede ejercer un fuerte efecto catalítico sobre la disociación del CaCO3 que disminuye la temperatura de ocurrencia de este proceso, estadío en el cual la oxidación de elementos es menos intensiva.

Figura 3.1. Comportamiento de la Microdureza en el Centro del Cordón (Hv) en función de los contenidos en (%) de FeCrMn (X1), Mn metálico (X2) y (Caliza+Fluorita) (X3) en el revestimiento aplicado.

Figura 3.2 Comportamiento de la Eficiencia de Deposición (%) en función de los contenidos en (%) de FeCrMn (X1), Mn metálico (X2) y (Caliza+Fluorita) (X3) en el revestimiento aplicado. Tomado de [38].

De los aspectos señalados anteriormente como causa del comportamiento de la Eficiencia de Deposición, solo el tercero no se vincula directamente al

comportamiento de la Microdureza. Se hace notar que estos tres factores (el Primero, el Segundo y el Cuarto), que sí se vinculan con el comportamiento de la Microdureza están directamente relacionados a la aleación del baño, por tanto el aumento de esta propiedad, es una clara consecuencia del aumento de los contenidos de Cr y Mn en el metal depositado.

Toda vez que es precisamente un mejoramiento de las propiedades físico- mecánicas del cordón lo que se busca con la aplicación del revestimiento aplicado, tomando como base los resultados de la Microdureza, mostrados en la figura 3.1, se puede establecer que la composición del revestimiento debe responder a las siguientes condiciones: 25≤X1≤50 %; 12,5≤X2≤50 %; 25≤X3≤37,5 %, si se cumple que X1+X2≥50 %. De tal modo, de acuerdo con la figura 3.2 del plan experimental, la región de mejores resultados queda enmarcada en un triángulo de composición con vértices en (a), (c) y (ad). Dentro de esta región se encuentran los electrodos (a), (ad), (ca) y (c) para los cuales los valores de Microdureza del centro del cordón son, 283 Hv, 283 Hv, 244 Hv y 239 Hv, respectivamente (tabla 3.1). Estos valores de Microdureza, superiores a los obtenidos para el electrodo comercial tomado como referencia (para el electrodo AWS E 6013 el valor obtenido es 200 Hv que se enmarca dentro de la región de valores medios de la figura 3.1, validan la obtención de un metal del cordón de mejores propiedades desde el punto de vista físico-mecánico cuando los valores de Mn y Cr, adicionados en el revestimiento periférico, son mayores.

En las figuras 3.3-3.7 se dan las imágenes de la microestructura del centro del cordón para los electrodos (a), (ad), (ca) y (c), cuyas composiciones de revestimiento fueron dadas en la (figura 2.2) y para el electrodo AWS E 6013, tomado de referencia. Se observa que en la medida que son mayores los valores de Microdureza hay una estructura más fina. Se advierte una alta similitud en la microestructura para los depósitos de los electrodos (a) y (ad), cuyos valores de Microdureza son iguales entre sí (283 Hv y 283 Hv, respectivamente). De igual modo, son muy similares las microestructuras de los electrodos (ca) y (ad), cuyos

valores de Microdureza son próximos entre sí (244 Hv y 239 Hv, respectivamente). Entre las microestructuras (a) y (ad) y las (ca) y (c) existen diferencias visibles que, unido a la diferencia de composición de los depósitos (ver diferencias de la composición de los revestimientos en la (figura 3.1) del plan experimental), explican la diferencia entre ellas de los valores de Microdureza obtenidos.

A primera observación, la microestructura de los depósitos (ca) y (c) es significativamente más basta con presencia de FP y con cierta presencia de Ferrita de Segunda Fase Alineada. La microestructura del cordón del electrodo AWS E 6013 es aun más basta, con un alto predominio de Ferrita de Segunda Fase Alineada, lo cual, unido a la ausencia de Cr y un significativamente menor contenido de Mn en el cordón, explica el por qué el valor de Microdureza obtenido es menor (200 Hv).

Figura 3.3 Microestructura del centro del cordón para el electrodo (a), enmarcado en la región experimental de mayores valores de Microdureza.

Figura 3.4 Microestructura del centro del cordón para el electrodo (ad), enmarcado en la región experimental de mayores valores de Microdureza.

Figura 3.5 Microestructura del centro del cordón para el electrodo (ca), enmarcados en la región experimental de mayores valores de Microdureza.

Figura 3.6 Microestructura del centro del cordón para el electrodo (c), enmarcado en la región experimental de mayores valores de Microdureza.

Figura 3.7 Microestructura del centro del cordón para el electrodo AWS E 6013, utilizado como referencia, enmarcado en la región experimental de mayores valores de Microdureza.

En la tabla 3.2 se dan los valores de microdurezas en función de la distancia, partiendo del cordón hasta el metal base, en la Zona de influencia térmica para todos los electrodos experimentales y el AWS E 6013, usado como referencia. A su vez, en los ANEXOS 1-10 se muestran las microestructuras de todas las Sub- Zonas de la ZIT para cada uno de los electrodos experimentales. Como se aprecia no existen diferencias apreciables en el comportamiento de la ZIT para los diferentes electrodos, lo cual es algo esperado si se considera que todos los electrodos han sido evaluados bajo las mismas condiciones de corriente de soldadura. Queda claro que las modificaciones logradas en el cordón, abordadas arriba, respecto al electrodo AWS E 6013 de referencia, son las que determinan la ventaja del electrodo experimental con revestimiento periférico aplicado.

Tabla 3.2 Valores de Microdureza en función de la distancia en la ZIT de los depósitos de los electrodos experimentales.

Distancia (µm)

Microdureza, Hv

Exp1 Exp2 Exp3 Exp4 Exp5 Exp6 Exp7 Exp8 Exp9 Ref 6013 0 228 170 197 193 201 203 191 210 188 182 200 197 199 201 194 178 198 202 227 178 197 400 209 204 221 212 181 192 187 185 183 194 600 182 192 200 190 175 195 193 234 179 203 800 207 210 218 210 200 177 188 188 172 196 1000 187 176 196 188 188 182 185 214 235 196 1200 218 171 202 214 204 183 190 176 173 194 1400 173 178 178 180 177 182 188 215 196 183 1600 198 192 207 205 188 172 186 178 167 188 1800 179 171 184 177 159 174 170 225 204 198 2000 205 197 194 200 188 177 172 175 171 187 2200 173 166 177 177 164 174 166 220 202 185 2400 187 189 208 188 190 167 176 178 145 183 2600 169 175 178 173 168 179 177 220 199 206 2800 191 205 198 191 186 172 177 178 201 189 3000 192 194 192 208 178 175 175 202 218 196 3200 188 195 193 201 203 183 174 224 220 180 3400 185 212 203 184 216 168 169 213 254 187