Comportamiento de la microestructura del metal depositado como resultado de la deformación

Para analizar el comportamiento de la estructura del metal depositado con el electrodo tubular revestido, cuando se somete a un proceso de compresión dinámica se realizó un estudio de los depósitos antes y después de la deformación.

En la Figura 14(a), 14(b), se muestra la microestructura del metal depositado con el electrodo antes y después de la deformación.

(a) (b)

Figura 14. Comparación de la morfología de la estructura de los depósitos realizados con el electrodo tubular (X200). a- Sin deformación, b- 10 % de deformación

Como se puede apreciar en la Figura 14(b), con una deformación de solo el 10 %, existe la tendencia a la compactación del grano austenítico en comparación a la muestra sin deformar.

En la Figura 15, se muestra el metal depositado con el electrodo tubular revestido variante II tipo Hadfield(C-Mn-Cr-Ni), con una deformación del 20 %. Se revela como un aspecto significativo, el fraccionamiento del grano austenítico (Bloques de mosaico)

[31]. Este fenómeno según la literatura es el responsable de endurecimiento de los aceros austeníticos al manganeso.

Figura 15. Micrografía del metal depositado con el electrodo tubular Hadfield (C-Mn-Cr- Ni) con una deformación del 20 % (X200)

Según [30], La gran capacidad de endurecimiento del acero Hadfield se debe a la acritud. Con un mismo grado de deformación, lo bloques de la estructura en mosaicos del acero Hadfield se dividen en mayor proporción que los de otros aceros, incluidos los inoxidables austeníticos.

La alta tenacidad de la austenita, al mismo tiempo que la suficiente resistencia mecánica y al desgaste, hace del acero Hadfield un material insustituible para las piezas sometidas a desgaste por impacto y abrasión.

Fragmentación del grano austenítico

Finalmente se puede plantear, según los resultados obtenidos desde el punto de vista de composición química, dureza y metalografía, que la variante II de electrodo tubular revestido, responde a las características de los consumibles que se comercializan para el relleno superficial de piezas que trabajan en condiciones de impacto y abrasión moderada.

También hay que resaltar que el sistema aleante del consumible fabricado, además del carbono y manganeso típica del acero Hadfield clásico, tiene adiciones de cromo y níquel, elementos que se incorporan a la aleación para mejorar determinadas propiedades, como fue valorado en el primer capítulo de la tesis. En el caso del níquel fue demostrado [22] que reduce las tensiones normales y tangenciales de la red cristalina lo que disminuye la sensibilidad al agrietamiento de los depósitos. En el presente trabajo se demuestra que el níquel, independientemente de que reduce la sensibilidad al agrietamiento de los depósitos del tipo Hadfield, no interfiere en la capacidad de endurecimiento de estas aleaciones.

Conclusiones

1. El revestimiento evaluado formado por un sistema simple: calcita – fluorita y pequeñas cantidades de rutilo, ha demostrado que puede utilizarse como base para la fabricación de electrodos con alto contenido de manganeso destinado al relleno superficial de piezas sometidas a impacto. Lo anterior está dado por las buenas propiedades tecnológicas logradas durante el proceso de soldadura.

2. La estructura obtenida con el electrodo tubular revestido de la variante II, (calcita =63.63%, fluorita = 27.27% y grafito =9.09%) y la ferroaleación obtenida a base de manganeso y cromo , es adecuada para obtener buena resistencia al desgaste por impacto, al estar formada fundamentalmente por austenita, cuya dureza está en el orden de los 260 Hv.

3. El electrodo tubular autoprotegido, independientemente de que fue fabricado teniendo en cuenta en los cálculos, la obtención en el depósito de una aleación austenítica al manganeso, se obtiene una estructura martensítica. Este resultado puede estar dado por una reducción del coeficiente de transferencia del carbono, ya que este consumible fue utilizado con valores elevados de intensidad de corriente (160 A).

4. La adición del níquel al sistema aleante, independientemente de que incrementa

la ductilidad de los depósitos, no interfiere en la capacidad de endurecimiento de los aceros austeníticos al manganeso-cromo, como fue demostrado en el presente trabajo, aspecto fundamental para garantizar no solo resistencia al impacto sino también, a la abrasión moderada.

Recomendaciones

1. Se considera importante, la fabricación de una serie experimental de electrodos tubulares revestidos, correspondiente a la variante II y realizar el relleno superficial de piezas sometidas al desgaste por impacto y abrasión, para evaluar la efectividad del consumible, comparándolo con electrodos comerciales.

Bibliografía

1. BRADKEN.Co, BRADKEN Corporation Webb Side, Diciembre de 1999.

2. CASTOLIN, E.Y., Manual de reparaciones. Soldadura de mantenimiento preventivo y restauración, Julio de 1998.

3. UTP. Soldaduras Especiales para la Fabricación, Reparación y Mantenimiento . Catalogo Industrial. Ediciones Académicas Claveria S. A. México D. F. 1999. 4. ESAB. Machinery Divisio. Sweden. 1999.

5. A.P. Guliáev. Metalografía Tomo 2. 1977.

6. ASM, Atlas of phase equilibria in ternary allys microestructures. 1992. 7. MARIÑO, M., Tesis de Maestría Instituto Minero - Metalúrgico de Moa. 1998.

8. LALONDE, D., Austenitic Manganese Steel. Expert Matallography Forum Webb Side, 1997.

9. WHITE, A., Engineering Materials -1ed -MacGraw Hill Book Company, 1948. 10. MOROZOVSHAY, E.N., Automatichenvshaya svaska, 1963. 12.

11. AVNER, S.y.O., Introducción a la metalurgia física. 1970. 12. ODA, K.F., HIROSHI; INO, HIROMITSU, Japón 1997.

13. UTP. Electrodos para Soldadura y Electrodos Especiales para la Recuperación de Piezas. Ediciones Académicas . Clavería . México D. F. Catálogo Industrial.

14. WILSON, F.G.K., B R Comparison between P/M and Conventional Manganese Steel. 1996.

15. ALDER, P.H.O., G B; Owen, W S, Mettallurgicaland Materials Transactions Octubre del 1986. 17 A.

16. CHUMLYAKOF, Y.U., The orientational dependence of critical shear stresse in single crystal of high strength austenitic steel 1997 .

17. AWS. AWS A5.13.80. Surfacing rods and electrode. American Welding Society . Julio del 2000.

18. ASM, Friction, lubrication and wear technology. 1992.

19. SUBRAMAYAN, D.K.S., A E; AVERY, H S, Austenitic Manganese Steel. USA 1999.

20. DAHL, B.M., Bjorn, Reparaciones de carriles mediante soldadura a pie de obra 1992.

21. FUJIMOTO, A., Prevention of microfisures in Autenititic Manganese Steel weldment. 2000.

22. ALPIZAR, E.T., Estudio de mecanismo de endurecimiento en depósitos de soldadura con alto contenido de manganeso 2002.

23. PERMARA, M.S.S., R, Effect of solution treatment on Hadfield Steel

24. ANCO PRODUCTS LTD. Cast Manganese Steel conveyor chain . Vancouver . Bristish Columbia . Canada. Enero 2000.

25. AWS. Specification for Low-Alloy Steel Electrodes and Rods for Gas Shielded Arc Welding, AWS A5.28-96, March, 1996.

26. YAKIMOV, A.K., K, Moscú Septiembre de 1990

27. BURGOS SOLA, J., Teoría de los Procesos de Soldadura. Conferencias para la Maestría de Ingeniería Mecánica 1995.

28. BRADY, G.S., Technicians and supervisors. 1997.

29. XIAOYAN, Z. Effect of chromium on phase structure of austenite manganese steel . Departamentt of Mechanical Engineering . GUT . Enero 2001.

30. Torres Alpizar E. , Duffus Scott, A. , Rodriguez Perez M., Estudio del mecanismos de endurecimiento en depósitos de soldadura con alto contenido de manganeso. VI Simposio Internacional de Soldadura . UCLV. 1995.

31. GULIAEV, A.P., Metalografía. Moscú 1983. 2. 32. BARINOV, N.L., A, Metalurgia y metalografía. 1976.

33. LARMI, J. About the Alpha Martensite and Md30 temperatures in Austenitic Steels. Enero del 2000.

34. YUN HUA, X.U, Mechanism of Hadfield Steel under high energy impact Laboratory of Materials Strength of Xian Jiaotong University. Hot Working Technology . No 1. 2000.

35. ASM, Aceros al manganeso austeníticos. 2000.

36. HANUCK, G., Praktische Anwendung des matallichtbogens Schweissens mit. 1975. 25.

37. CHUMLYAKOV , YU , Plastic deformation in simple crystal of Hadfield Steel. Physiscs - Doklady. Vol. 43. No 7. 1998 ..

38. Electrode for excellent abrasion coupled with good impact resistance CAMBERLEY. Manual de electrodos 1970.

39. CAMBERLY, Electrode for excellent abrasion coupled with good impact resistance. 40. MANUEL, R., Electrodo tubular revestido para relleno superficial de centralizadores tabilizadores y piezas que trabajen en condiciones similares. 1992. 41. R. Gleituerschleiss, Spulvelawiss, strahlurchleiss unter dir wer Kung von Kornigen

Stoffen.Wear.1972.

42. SUBRAMAYAN, D.K.S., A E; AVERY, H S, Austenitic Manganese Steel. USA. 43. Torres Alpizar E., Rodríguez Pérez M., Influencia del manganeso en la reducción

del agrietamiento del metal depositado en la soldadura de hierro fundido gris con electrodos tubulares revestidos. Revista Centro Azúcar Nro. 2/2004

44. Anónimo, Soldadura en ambiente húmedo. 2006: p. 2.

45. FRENCH, I. E.; BOSWORTH, M. R. A Comparison of Pulsed and Conventional Welding With Basic Flux Cored and Metal Cored Welding Wires. Welding Journal, June, 1995.

46. ASME. Código ASME para caldeiras e vasos de pressão. Especificação de Materiais, Seção II, Parte C – Varetas de Solda, Eletrodos e Metáis de Adição, Julho, 1983.

47. AWS. Specification for Carbon Steel Electrodes and Rods for Gas Shielded Arc Welding. AWS A5.18/A5.18M:2001, February, 2001.

48. MACHADO, I. G. Soldagem e técnicas conexas-procesaos. Universidade Federal do Río Grande do Sul, 1996.

49. BRAGA, E. M. Soldagem a arame tubular autoprotegido em corrente pulsada. Dissertação de Mestrado - Universidade Federal do Hará, dezembro, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Belem, 1997.

50. MOTA, C. A. M. Níquel e manganês como controladores da tenacidade na soldagem com arames tubulares autoprotegidos. Tese de Dotorado - Universidade Federal de Santa Katrina, Florianópolis, 1998.

51. OTEGUI, J. L; DE VEDIA, L. A. Soldadura com Arames Tubulares sin Protección Gaseosa. Boletim Técnico Conarco, nº 81, janeiro, p. 2-14/27-29, 1985.

52. WIDGERY, D. Tubular Wire Welding. Cambridge, England: Wood head Publishing Ltd., 1994.

53. NORRISH, J. Advanced Welding Processes. Institute of Physics Publishing Bristol, Philadelphia and New York, 1992.

54. DIAS, A. C. D. Aspectos metalúrgicos da soldagem do aço USI-SAC350 com arame tubular. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Universidade Federal does Pará, Belém, Pará, 2004.

55. Quiroz Bracarense, A. PhD, Proceso de soldagen por arame tubular –FCAW. Belo Horizonte. May. 2000.

56. Rodríguez Pérez Manuel, Electrodos tubulares para el relleno superficial de centralizadores estabilizadores .TESIS DOCTORAL. UCLV .1992.

57. Goldschmitz, M.A, Veenvliet, A.J y Koning, J. Soldadura de alta productividad con hilos tubulares básicos para aplicaciones especiales. Philips Welding Industries. Technical Bulletin. No 4, 1995.

58. American Welding Society (AWS), Welding Hand Book. EUA. 1991.

59. Rodríguez Pérez Manuel, Tendencias actuales del los procesos y consumibles para la soldadura del los aceros inoxidables. I Simposio internacional de los aceros inoxidables. Arequipa. Perú. Noviembre del 2006.

60. Lincoln Electric. Inner shield Electrodes Semiautomatic Production Welding Guide.1990.

61. Rojas Perez Carlos Rafael. Estudio del endurecimiento de depósitos de soldadura de aleaciones tipo Hadfield (C- Mn-Ni). 2011