Ferrita delta y fisuración en caliente al soldar aceros inoxidables: número de ferrita, Schaeffler, WRC

Por Robert Lahnsteiner, ingeniero internacional de soldadura (IWE) · Actualizado: noviembre de 2026

Porque una pequeña proporción de ferrita delta protege contra la fisuración en caliente. El metal depositado que solidifica de forma totalmente austenítica se fisura con facilidad mientras aún está líquido o pastoso entre los granos. Por eso, la mayoría de los materiales de aporte para aceros austeníticos se alean de modo que en el metal depositado queden unos pocos por ciento de ferrita, típicamente alrededor de un 5 %.

Las fisuras las provocan las impurezas, sobre todo el azufre y el fósforo. Apenas son solubles en la austenita, se acumulan en el líquido residual entre las dendritas y forman allí películas de bajo punto de fusión. El sulfuro de níquel, por ejemplo, funde a unos 645 °C. Al enfriarse, la soldadura se contrae y los límites de grano se abren.

La ferrita absorbe mucho mejor el azufre y el fósforo e interrumpe los límites de grano continuos. Si el metal depositado solidifica primero como ferrita, el líquido residual queda más limpio y la fisuración en caliente se vuelve rara. Este contenido de ferrita intencionado se reconoce por el ligero magnetismo de una soldadura de acero inoxidable.

Lo decisivo es la fase con la que el metal depositado empieza a solidificar. La sensibilidad a la fisuración en caliente disminuye notablemente desde la solidificación totalmente austenítica hasta la totalmente ferrítica.

El número de ferrita y el modo de solidificación dependen ambos de la composición, pero no siempre de forma unívoca. En la práctica, sin embargo, se especifica y se mide el número de ferrita, porque está normalizado y es fácil de comprobar.

Orden de los modos de solidificación según ISO 3581, anexo B. Los rangos de FN son valores orientativos.

Hay dos tipos de fisuras en caliente. Las fisuras de solidificación se forman en el propio metal depositado, normalmente a lo largo del eje de la soldadura o en el cráter final. Las fisuras de licuación se forman en la zona afectada térmicamente o en el cordón subyacente cuando la pasada siguiente vuelve a fundir los límites de grano de bajo punto de fusión. El mecanismo es el mismo en ambos casos.

El número de ferrita (FN) es un valor característico normalizado que se mide magnéticamente según ISO 8249, no una fracción de volumen. Con contenidos bajos, el FN y el porcentaje de ferrita están próximos; al aumentar la ferrita, el FN es claramente mayor. Quien equipara FN con porcentaje sobrestima el contenido de ferrita.

Antes, la ferrita se contaba en la probeta metalográfica. Como es muy fina, irregular y está distribuida de forma desigual, los resultados se dispersaban mucho. Por eso se acordó una escala común: los equipos de medida se calibran con patrones a los que se asigna un número de ferrita. En ensayos interlaboratorio, distintos laboratorios determinan la misma probeta con una diferencia de aprox. ± 1 FN, en el rango de 0 a 28 FN.

Para los aceros dúplex, la escala llega hasta 100 FN. Para su rango de 0 a 18 FN, DeLong indica aprox. 0 a 14 % de ferrita.

Los tres agrupan los elementos alfágenos en un cromo equivalente y los gammágenos en un níquel equivalente. Para el contenido de ferrita del metal depositado austenítico y dúplex, el diagrama WRC-1992 es el más preciso. El diagrama de Schaeffler sigue siendo imprescindible para las uniones con acero no aleado, porque solo él muestra la martensita.

Contenidos en % en masa. Precisión según DVS 0946 e ISO 3581, anexo B. Los diagramas se aplican al metal depositado sin dilución en la soldadura por arco.

• Schaeffler se obtuvo a partir de ensayos con electrodos revestidos de 5 mm. Muestra las zonas de austenita, ferrita, martensita y sus mezclas, y por eso sirve para determinar la dilución y el material de aporte adecuado en uniones disímiles con acero no aleado. En la fórmula falta el nitrógeno.
• DeLong es una ampliación del diagrama de Schaeffler para contenidos bajos de ferrita e incluye el nitrógeno, que reduce considerablemente el número de ferrita.
• WRC-1992 ya no tiene en cuenta el manganeso, pero sí el cobre, y llega hasta 100 FN. Por eso abarca también el metal depositado dúplex.

Los tres diagramas pueden calcularse directamente:

• Schaeffler, DeLong, WRC-1992 con dos materiales base y material de aporte, incluida la dilución
• Diagrama de Schaeffler sin metal de aportación, por ejemplo para soldadura TIG o láser sin hilo
• Diagrama de Schaeffler para análisis estándar: dónde puede situarse un grado dentro de sus límites de análisis

El contenido de ferrita no lo determina solo el hilo, sino también la dilución, el gas de protección, la longitud del arco, la velocidad de enfriamiento y el tratamiento térmico. Si el valor medido difiere mucho de la hoja de datos, la causa suele estar aquí.

• Absorción de nitrógeno: el nitrógeno es un fuerte gammágeno. Un arco demasiado largo o una protección gaseosa perturbada introduce nitrógeno del aire en el baño de fusión y puede reducir considerablemente el número de ferrita. En los dúplex, en cambio, se añade nitrógeno al gas de protección de forma intencionada.
• Gas de protección: el oxígeno del gas quema cromo, el CO₂ aporta carbono. Ambos desplazan la microestructura hacia la austenita; véase Gases de protección.
• Dilución: el material base fundido modifica el análisis. En los dúplex, el contenido de ferrita suele aumentar por ello; en las uniones disímiles con acero no aleado, disminuye.
• Velocidad de enfriamiento: cuanto más rápido se enfría la soldadura, menos ferrita se transforma en austenita en los dúplex. En la soldadura por haz láser, en cambio, Schuster encontró menos ferrita en el metal depositado austenítico que en la soldadura por arco; allí los diagramas ya no se aplican, y las aleaciones próximas al límite pueden cambiar su modo de solidificación.
• Técnica multipasada y tratamiento térmico: cada pasada adicional recuece la anterior y reduce allí el contenido de ferrita. Un tratamiento térmico posterior puede reducir a cero el número de ferrita medido.

Tanta como sea necesaria contra la fisuración en caliente y tan poca como sea posible por la tenacidad y la resistencia a la corrosión. Para las austenitas estándar han dado buen resultado unos pocos FN; para el metal depositado dúplex, de 30 a 70 FN.

• Austenitas estándar (308L, 316L): unos pocos FN, a menudo acordados como rango, por ejemplo de 3 a 8 o de 5 a 10 FN.
• Totalmente austeníticos (p. ej. 310, grados como 1.4439 y 1.4539): prácticamente sin ferrita. Exigir cero FN no es realista; un máximo de 0,5 FN, en cambio, sí.
• Dúplex: de 30 a 70 FN según DVS 0946. Por debajo se resiente la resistencia a la corrosión bajo tensión, por encima la tenacidad. Hasta 85 FN en el metal depositado TIG se considera en general todavía aceptable. Más información en Dúplex y superdúplex.

Demasiada ferrita es perjudicial por tres motivos: reduce la tenacidad, sobre todo a bajas temperaturas. En servicio prolongado a unos 475 °C se descompone y fragiliza (fragilización a 475 °C); a temperaturas más altas o durante un tratamiento térmico pueden formarse fases frágiles como la fase sigma. Y en algunos medios es atacada de forma preferente. Por eso, algunas normas fijan un límite superior para el contenido de ferrita, por ejemplo para aplicaciones a baja temperatura.

Los rangos de ferrita no deben acordarse demasiado estrechos. Según ISO 3581, son realistas 5 a 10 FN o 40 a 70 FN, pero no 5 a 6 FN o 45 a 55 FN. El proceso y la medición tienen más dispersión.

Con un equipo de medida magnético calibrado según ISO 8249. Se mide en un punto alisado en el centro de la soldadura, no en los bordes, sobre las aguas rugosas del cordón ni junto a material base magnético.

Dentro de una soldadura, el contenido de ferrita varía de forma natural: donde se solapan los cordones, la pasada siguiente recuece la anterior y reduce la ferrita. Por eso, los valores individuales son menos significativos que la media de varias mediciones. Las superficies curvas y la chapa fina falsean el resultado.

El procedimiento y la evaluación se describen en Ensayos y seguridad laboral.

Con un material de aporte que solidifique primariamente como ferrita, poco aporte térmico y un trabajo limpio. En los aceros totalmente austeníticos, que no deben formar ferrita, el control del calor y la limpieza son especialmente importantes.

• Elegir un aporte con ferrita, es decir, 308LSi para 1.4301 y 316LSi para 1.4404, no un hilo totalmente austenítico.
• Limitar el aporte térmico y respetar las temperaturas entre pasadas. Los baños de fusión pequeños solidifican rápido y segregan menos.
• Cordones rectos en lugar de cordones oscilados: son más estrechos y se contraen con menos tensiones.
• Rellenar los cráteres finales y amolar las fisuras de cráter en los puntos de punteado.
• Trabajar con limpieza: el azufre de aceites, grasas, rotuladores o del sudor de las manos llega fácilmente al baño de fusión. No tocar con las manos desnudas las zonas de soldadura ya limpias.
• Tener en cuenta la dilución: en uniones con otros materiales, comprobar la ferrita del metal depositado diluido con la calculadora de Schaeffler.

Los aportes totalmente austeníticos como 310 (ML 25 20) se necesitan para aceros refractarios o cuando no se admite magnetismo. En ese caso, todo lo anterior se aplica con especial rigor.

¿Por qué mi soldadura de acero inoxidable es magnética y el material base no?

Porque el metal depositado contiene intencionadamente algo de ferrita delta, que es magnética. No es un defecto, sino la protección contra la fisuración en caliente.

¿Es 8 FN lo mismo que un 8 % de ferrita?

Aproximadamente. Con valores bajos, el FN y el porcentaje están próximos; con valores más altos, el FN queda por encima. En las especificaciones debería indicarse siempre el FN, porque solo este se mide de forma reproducible.

¿Qué diagrama conviene usar?

Para el contenido de ferrita del metal depositado austenítico y dúplex, el diagrama WRC-1992; para uniones disímiles con acero no aleado y la cuestión de la martensita, el diagrama de Schaeffler. La calculadora de Schaeffler, DeLong y WRC calcula los tres a la vez.

¿Se aplican los diagramas también a la soldadura láser?

Solo de forma limitada. Debido al enfriamiento muy rápido, queda menos ferrita de la que indican los diagramas, y las aleaciones próximas al límite pueden solidificar de otra manera. Aquí solo ayuda una medición en la probeta.

La serie va del material a la soldadura ensayada, pasando por el proceso, el gas y la protección de la raíz. Para una visión general, véase Soldadura de acero inoxidable.

1. Qué hace inoxidable al acero
2. Elegir el material de aporte
3. Los procesos de un vistazo
4. Gases de protección
5. Aporte térmico y temperatura entre pasadas
6. Preparación de la junta y punteado
7. Protección de la raíz y purga
8. Coloraciones, decapado, pasivado
9. Dúplex y superdúplex
10. Unir inoxidable con acero no aleado
11. Defectos y daños por corrosión
12. Ensayos y seguridad laboral