CAPITULO III: RESULTADOS OBTENIDOS Y SU DISCUSION 3.1 Introducción.
3.4. Resultados del análisis microestructural de los depósitos obtenidos.
Para el caso de los depósitos realizados con el electrodo, (figura 3.3a) la microestructura que se observa, es ferrita del tipo Witmanstatten y de contorno de grano la cual aparece comúnmente en el centro del cordón cuando se realiza la soldadura con electrodos clasificados por la norma ANES A5-1, del tipo rutilo y básicos.
En el caso particular de los depósitos de soldadura con electrodos, cuya carga aleante se le ha adicionado ferromanganeso, ha cambiado la morfología de la microestructura como puede observarse en las (figuras 3.3b, 3.3c, 3.3d).
Para los depósitos realizados con electrodos fabricados con 5 % de ferromanganeso en la carga aleante, se aprecia la ferrita, de segunda fase no alineada y también es evidente una pequeña formación de ferrita acicular.
En las microestructuras obtenidas con adiciones mayores de ferromanganeso en la carga, (Figuras 3.3c, 3.3d), se puede observar que la cantidad de ferrita acicular es mucho mayor, aunque se evidencia también el contorno de grado y de segunda fase no alineada.
El resultado anterior, coincide con lo reportado en la literatura [46] ya que un incremento de manganeso en el depósito ha provocado un aumento de la cantidad de ferrita acicular en la microestructura del cordón.
Para tener una referencia de la cantidad de manganeso en el cordón de soldadura, se calculo el coeficiente de llenado, utilizando varios electrodos fabricados en el trabajo. Este resultado se aprecia en la tabla 3.4a.
Electrodos Coeficiente de llenado ( Kll ) 1 0,33 2 0,17 3 0,19 4 0,24 Promedio 0,26
Tabla 3.4a. Coeficientes de llenado calculados según los electrodos tubulares fabricados
En la tabla 3.4b, aparece el calculo de la composición química de los depósitos de soldadura teniendo en cuenta la composición de los electrodos fabricados, según los minerales utilizados, el coeficiente de llenado y de transferencia, fundamentalmente del manganeso como elemento aleante principal.
Como coeficiente de transferencia para el manganeso se utilizo, 0,65 de acuerdo a resultados experimentales obtenidos en otros trabajos [43].
El coeficiente de dilución considerado es el obtenido al utilizar este tipo de consumible y ha sido determinado en otros trabajos [44]. El valor considerado es de 30 %.
Electrodo Carga aleante % de Manganeso en el electrodo % de Manganeso en el depósito 1 100%FeO+Al 0.37 0.285 2 (FeO+Al)+5ferro 1.215 0.669 3 (90%FeO+Al)+10ferro 2.06 1.054 4 (85%FeO+Al)+15ferro 2.905 1.438
Tabla 3.4b. Composición química de los depósitos según el coeficiente de llenado, de transferencia y de dilución.
De acuerdo a los resultados de la composición de manganeso, calculado para los depósitos de soldadura, los cuales aparecen en la tabla 3.4b, la cantidad de este elemento es de consideración, solo para el caso del consumible fabricado con 15 por ciento de ferroaleacion en la carga, coincidiendo con los cordones donde se aprecia mayor cantidad de ferrita acicular, aunque aparece también la de contorno de grano.
Las razones por las cuales, depósitos de soldadura con un contenido mayor de manganeso (1,4 %), se forma mayor cantidad de ferrita acicular, puede estar dado por la influencia de este elemento el crecimiento de grano de la austenita.
De acuerdo a la literatura [46], el manganeso tiene una influencia marcada en el crecimiento del grano austenítico, factor que contribuye favorablemente a que se forme mayor cantidad de ferrita acicular según se analiza en la literatura revisada [47].
El mecanismo de formación de la ferrita acicular a partir del grano de austenítico, se puede observar en la figura 3.4a. En este caso se aprecia que la posibilidad de formación de ferrita acicular en granos pequeños de austenita es menor.
Figura 3.4a. Efecto del tamaño de grano de austenita en la formación de la ferrita del tipo acicular.
En trabajos consultados [45], depósitos de soldadura realizados con electrodos tubulares con un contenido de manganeso de 1,4 % sobre acero no aleado (0,4 % de Mn), se obtienen cantidades de ferrita acicular superiores al 50 %, lo cual se corresponde con la formación de esta microestructura en los cordones realizados con los consumibles fabricados en el presente trabajo, independientemente de que se obtengan cantidades relativamente bajas de dicho elemento en la costura (0,6 - 1.4 %).
Para comprobar si se producen cambios sensibles en la dureza de los depósitos en la medida que se adiciona ferromanganeso en la carga en los valores que se han utilizado se realizo este estudio cuyos resultados se muestran la figura 3.4b.
Figura 3.4b. Comportamiento de la microdureza en el centro del cordón para los diferentes electrodos fabricados.
De acuerdo a la figura 3.4b, se aprecia una disminución de la microdureza para el caso de que los depósitos de soldadura que tienen un contenido de manganeso en el orden de 1,4 %.
Este comportamiento de la microdureza, se corresponde con la microestructura observada en los depósitos correspondientes (figura 3.3d), la cual se caracteriza por la presencia de mayor cantidad de ferrita del tipo acicular , cuya estructura le confiere al cordón mayor tenacidad por la presencia del manganeso, disminuyendo la microdureza, según aparece analizado en la literatura [46]. El comportamiento de la tenacidad del depósito en dependencia de la cantidad de ferrita acicular se muestra en la figura (3.4c).
Figura 3.4c. Comportamiento de la tenacidad del depósito de acuerdo a la cantidad de ferrita acicular [47].
Para conocer como influye un grado de enfriamiento mayor del depósito, en la estructura se realizaron cordones de soldadura en condiciones subacuaticas con los electrodos fabricados, con una adición de la carga de 10 y 15 % de Fe Mn.
Los cordones se realizaron utilizando el régimen que aparece en la tabla 3.3a. Parámetro Valor Corriente de soldadura(A) 100-200 Voltaje de arco (volt) 22-26 Avance (m/h) 2-4
Tabla 3.3c. Régimen de soldadura para los depósitos realizados en condiciones subacuaticas.
En figura 3.3b, se muestra el comportamiento de la microdureza en el centro del cordón realizado en condiciones subacuaticas.
Si se comparan los resultados obtenidos de microdureza en dichas condiciones, con los valores alcanzados en la soldadura convencional, se aprecia que hay un aumento apreciable para los valores obtenidos cuando el contenido de manganeso en el depósito esta en el orden de 1 %.
El resultados anterior, coincide con lo reportado en la literatura [46], donde se plantea que para un grado de enfriamiento mayor, se obtiene una ferrita acicular de mayor microdureza.
Figura 3.4d. Comportamiento de la microdureza en el centro del cordón para los diferentes electrodos utilizados en condiciones subacuaticas.