Soldar aceros disímiles: aporte y dilución
Unir dos aceros distintos no es un término medio entre dos procedimientos. El metal del cordón es una tercera aleación, hecha de los dos metales base más el aporte, y el aporte se elige para que esa mezcla caiga en un sitio seguro.
La dilución es todo el problema
Un cordón funde metal base por los dos lados y lo mezcla con el aporte. La proporción que viene de los metales base —la dilución— suele estar entre el 20 y el 40 % según el proceso y la unión: más con procesos de gran penetración y menos con los de poca intensidad.
En una unión entre materiales iguales eso apenas importa. En una disímil lo decide todo: un 30 % de acero al carbono mezclado en un depósito inoxidable da una composición que ni el aporte ni el metal base fueron diseñados para tener, y esa composición puede ser martensítica y frágil.
El diagrama de Schaeffler en la práctica
El diagrama de Schaeffler representa el cromo equivalente frente al níquel equivalente y delimita las zonas: austenita, ferrita, martensita y las mezclas. Su uso práctico es sencillo. Marca los dos metales base, traza la línea entre ellos, marca el aporte, y la composición del cordón queda sobre la línea entre el aporte y la mezcla de los metales base, a la fracción de dilución.
Lo que buscas es que ese punto caiga en la zona de austenita con ferrita, con un pequeño porcentaje de ferrita: suficiente para resistir la fisuración en caliente y no tanto como para volver frágil la unión. Lo que hay que evitar es la zona martensítica.
Las parejas habituales
| Unión | Aporte | Notas |
|---|---|---|
| Inoxidable austenítico con acero al carbono | 309L / 309LMo | La respuesta estándar. Sobrealeado para sobrevivir a la dilución. |
| Inoxidable con aleado Cr-Mo | 309L, o base níquel | Aporte de níquel cuando la unión trabaja en caliente. |
| Acero al carbono con acero de baja aleación | El del metal base de menor resistencia | Precalentar según el más templable de los dos. |
| Dúplex con acero al carbono | 309LMo o 2209 | Vigila la temperatura entre pasadas: el dúplex es sensible. |
| Inoxidable con aluminio | — | No soldable por fusión. Inserto de transición. |
Manteado previo
Cuando la dilución no se puede mantener suficientemente baja, se «mantea» una de las caras: se deposita una capa del aporte sobre el lado de acero al carbono, se amola plana, y después se suelda la unión real entre esa capa y el inoxidable. La dilución ocurre entonces dos veces, y cada vez contra una diferencia de composición menor.
Cuesta una operación extra y es la respuesta estándar en grandes espesores y en todo lo que vaya a trabajar en caliente o con carga cíclica.
Reglas prácticas
- Mantén baja la dilución. Poca intensidad, cordones rectos en vez de balanceo, y el arco apuntando al baño de aporte y no al metal base.
- Precalienta según el metal base más templable. Calcula su carbono equivalente con la calculadora de CE y usa la mayor de las dos temperaturas.
- Mira la temperatura de servicio. Por encima de unos 300 °C el carbono migra con el tiempo del acero al carbono hacia el inoxidable y deja una banda descarburada blanda. Es una consideración de diseño, y es la razón de que en uniones calientes se especifiquen aportes base níquel.
- Cuenta con dilataciones distintas. El inoxidable austenítico se dilata alrededor de un 50 % más que el acero al carbono, así que una unión disímil sometida a ciclos térmicos trabaja en tensión en cada ciclo, esté bien soldada o no.
Preguntas frecuentes
¿Por qué 309L para unir inoxidable con acero al carbono?
Porque va sobrealeado. Cuando el 309L se diluye con acero al carbono por un lado, la mezcla resultante sigue cayendo en la zona austenítica con ferrita del diagrama de Schaeffler en lugar de volverse martensita frágil. Un 308L igual al inoxidable quedaría diluido por debajo de la composición segura y podría fisurar.
¿Qué es la dilución y por qué importa?
La proporción de metal base que se funde dentro del cordón. Con un 30 % de dilución, casi un tercio del cordón es metal base, así que la composición del depósito no es la que pone la etiqueta del aporte. En uniones disímiles ese desplazamiento decide si el cordón es tenaz o frágil.
¿Se puede soldar inoxidable con aluminio?
Por fusión no. Los dos forman compuestos intermetálicos frágiles y la unión no tiene prácticamente resistencia. Se resuelve con insertos de transición soldados por explosión, soldadura por fricción o uniones mecánicas, pero no con arco.
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