Conclusiones finales. 157
4.1 Conclusiones finales:
De los trabajos experimentales expuestos en la presente memoria, en la que se ha tratado el comportamiento de los aceros 450 EMZ en la ZAC, cuando estos son sometidos a los efectos del ciclo térmico producido por la energía calorífica aportada, en el proceso de soldadura SAW que hemos utilizado; podemos obtener las siguientes conclusiones:
1) Los resultados obtenidos en el simulador de soldadura, para nuestras probetas ensayadas, nos permiten establecer una correspondencia entre la temperatura pico alcanzada, velocidad de enfriamiento 800 ºC - 500 ºC, producto de transformación según la curva C.C.T. del acero, región de la ZAC, dureza y tenacidad a la fractura de la zona que estudiamos. En la soldadura real, los ensayos de CTOD evidenciaron una caída de tenacidad a la
fractura en la región intercrítica, incumpliendo la norma EEMUA 158 [39], que requiere que el 100% de la grieta por fatiga se encuentre dentro de los 0,5 mm de LF, región de grano grueso. La explicación a este fenómeno se ha encontrado en el análisis de la estructura de la ZAC; no la formada por un solo cordón sino aquella formada por la superposición de todos ellos, como ocurre en las soldaduras de nuestras probetas. De esta forma, se sabe que en la zona intercrítica (723 °C - 870 °C), al no ser estable a esta temperatura la cementita, reacciona con la ferrita que le rodea, formando austenita (mayoritariamente dentro de las colonias donde hay ferrita y cementita). El rápido enfriamiento origina bainita granular con láminas de martensita, que unida a la bainita superior forman lagunas que fragilizan la región intercrítica, facilitando la propagación de la grieta; este hecho es el causante de que algunas fisuras se inicien en una región de grano fino, como es la región intercrítica, así como de que aquellas grietas que se inician en la región de grano grueso, se extiendan hasta esta región [48].
2) Los resultados obtenidos en los ensayos de CTOD en el proceso SAW que hemos estudiado, fueron satisfactorios, pues rebasaron el mínimo admisible de δ = 0,2 mm. Se observó un mayor crecimiento estable de grieta a mayores valores de CTOD como corresponde una estructura más tenaz.
158 Conclusiones finales. Se ha ratificado que los valores de CTOD obtenidos en el ensayo de la ZAC de soldaduras
son extremadamente sensibles a la posición de la grieta de fatiga y por tanto a la microestructura muestreada.
El control en la energía aportada por la soldadura se mantuvo siempre inferior a 2,4 KJ/mm, lo que contribuyó, como ha quedado demostrado, a obtener resultados aceptables en los ensayos de CTOD, resiliencia, tenacidad y dureza de las probetas ensayadas en las regiones más frágiles como son las próximas a LF.
3) La resiliencia disminuyó claramente en la región de grano grueso próxima a la línea de fusión no evidenciándose una caída en los valores de la región intercrítica. Los ensayos de resiliencia realizados a -30 °C, a los que les fueron aplicados un tratamiento térmico, mostraron mayor resiliencia que los ensayos realizados a -40 °C, en parte debido a la eliminación de las tensiones residuales de origen térmico.
En la LF la resiliencia a la altura de la raíz fue mayor que la encontrada a la altura de los cordones superiores. Esta situación cambió para una distancia de 2 mm a LF donde la resiliencia fue mayor a la altura de los cordones superiores que en la raíz.
4) La mayor dureza se midió en la región de grano grueso próxima a LF correspondiéndose también con la mayor fragilidad.
Se observa un paralelismo entre la dureza de los cordones superiores, raíz e inferiores, correspondiendo el valor más alto a la raíz.
5) La dureza fue inversamente proporcional a la resiliencia, para las diferentes regiones de la ZAC. También se comprobó un razonable ajuste entre la ecuación de Robert-Newton que nos relaciona la resiliencia con la tenacidad a la fractura, y con los valores obtenidos experimentalmente, deduciendo que la resiliencia y la tenacidad aumentan proporcionalmente al alejarnos de la LF.
Por otro lado, se verificó que cuando la resiliencia va aumentando su valor (nos alejamos de la LF), la tensión residual (obtenida mediante la ecuación de Uhlig, validada
Conclusiones finales. 159 experimentalmente) va disminuyendo, aunque de forma menos acusada. Por último se demostró la relación existente entre la tenacidad a la fractura y la tensión residual, comprobando que conforme la tenacidad aumenta, los valores de la tensión residual disminuyen.
6) Las tensiones residuales fueron calculadas por el método del agujero ciego [ASTM E-837]. Los máximos valores fueron encontrados en las zonas próximas a LF, lo que demostró el carácter térmico de estas tensiones. Los valores máximos encontrados en regiones próximas a LF fueron próximos al valor del límite elástico lo que hace pensar que en LF el límite elástico puede ser alcanzado.
En las zonas próximas al baño de fusión se obtuvo un estado de bitensión (tensiones longitudinales más transversales) que pueden afectar a la integridad de una estructura o en el mejor de los casos limitar su capacidad de carga, lo que hace aconsejable, un tratamiento térmico de distensionado, en estados triaxiales de tensiones, es decir, para espesores de chapas superiores a los 50 mm de espesor [48].