De qué se trata
Cuando se suelda acero inoxidable con acero no aleado, ambos materiales se mezclan en el cordón con el material de aporte. El material de aporte debe elegirse de modo que esta mezcla no resulte dura y propensa a fisurarse ni sensible a la fisuración en caliente. Estas uniones se denominan uniones disímiles.
El cordón debe cumplir los requisitos de ambos materiales base. Según la composición del metal depositado, existe riesgo de:
- fisuras de temple, si el metal depositado contiene muy poco cromo y níquel y se forma martensita,
- fisuras en caliente, si el metal depositado solidifica sin ferrita,
- fragilización por fase sigma, si hay demasiada ferrita y demasiado cromo.
Los fundamentos de la microestructura figuran en Microestructura, ferrita delta y fisuración en caliente.
La dilución es decisiva
Sin material de aporte, el cordón estaría formado aproximadamente por mitades de acero no aleado y de acero inoxidable. En el diagrama de Schaeffler, esta mezcla se sitúa en el campo de la martensita y se endurecería. Un material de aporte sobrealeado devuelve el metal depositado a la zona segura.
Así se hace la comprobación con el diagrama de Schaeffler:
- Calcular el cromo equivalente y el níquel equivalente de ambos materiales base a partir de su análisis, preferiblemente del certificado de inspección 3.1 y, si no, del análisis de la norma.
- El punto medio entre ambos puntos es la mezcla de materiales base.
- Marcar el punto del material de aporte y unirlo con la mezcla.
- El metal depositado se encuentra sobre esta línea, más cerca del material de aporte o de la mezcla según la dilución. La hoja informativa ISER calcula en su ejemplo con un 25 % de material base.
La calculadora de Schaeffler para materiales base diferentes lo resuelve incluida la dilución.
Ejemplo: S355 con 1.4301
Con análisis típicos, la mezcla de S355 y 1.4301 tiene un cromo equivalente de aproximadamente 9,6 y un níquel equivalente de aproximadamente 8,1, es decir, se sitúa en el campo de la martensita. Con material de aporte resulta, según la dilución:
| Material de aporte | 20 % de dilución | 30 % de dilución | 40 % de dilución |
|---|---|---|---|
| 308LSi (19 9 L Si) | aprox. 7 % de ferrita | aprox. 4 % de ferrita | ya sin ferrita |
| 309LSi (23 12 L Si) | aprox. 7 % de ferrita | aprox. 5 % de ferrita | apenas 1 % de ferrita |
| 307 (18 8 Mn) | totalmente austenítico | totalmente austenítico | totalmente austenítico |
Cálculo propio con el diagrama de Schaeffler y análisis típicos; los valores reales dependen de los certificados.
- El 309L mantiene con una dilución habitual algunos por ciento de ferrita y por ello es seguro frente a la fisuración en caliente. Es el que más dilución tolera y por eso es el estándar para las uniones disímiles.
- El 308L funciona con poca dilución, pero con mucha pierde la ferrita y se acerca al campo de la martensita.
- El 307 solidifica de forma totalmente austenítica. El manganeso estabiliza la austenita y fija el azufre como sulfuro de manganeso, lo que contrarresta el riesgo de fisuración en caliente.
Elegir el material de aporte
Con poca dilución bastan materiales de aporte del tipo 18 8 Mn o 20 10 3; con más dilución se necesitan los tipos de mayor aleación 23 12 L o 23 12 2 L.
| Unión | Material de aporte según ISO 14343-A (AWS) | Observación |
|---|---|---|
| Acero inoxidable con acero no aleado, poca dilución | 18 8 Mn (307), 20 10 3 L | p. ej. pasadas de acabado, TIG con mucho material de aporte |
| Acero inoxidable con acero no aleado, más dilución | 23 12 L (309L), 23 12 2 L (309LMo) | p. ej. raíz, MAG, cordones en ángulo |
| Dos austeníticos, p. ej. 1.4301 con 1.4401 | del mismo tipo que el de menor aleación, p. ej. 19 9 L (308L) | – |
| Austenítico con dúplex 1.4462 | 22 9 3 N L (2209) o 19 12 3 L (316L) | – |
| Acero ferrítico al cromo | 19 9 L Si, 19 12 3 L Si, 18 8 Mn, 23 12 L o base níquel Ni6082 | si no se exige el mismo color ni la misma dilatación térmica y no hay ataque por azufre |
Según la hoja informativa ISER 823 (2019) y DVS 0931. En los aceros ferríticos al cromo de gran espesor, las últimas pasadas del lado del medio deben soldarse con aporte ferrítico. En los productos de construcción sujetos a la normativa de edificación solo se admiten materiales de aporte homologados.
El tipo 29 9 (312), con un contenido de ferrita muy alto, se emplea para uniones con aceros de difícil soldabilidad o desconocidos. Más sobre la elección del material de aporte en Elegir el material de aporte.
En la práctica
El objetivo es una dilución lo más uniforme posible y no demasiado alta.
- Proceso: para las uniones disímiles se emplean sobre todo la soldadura con electrodo revestido y la soldadura bajo gas de protección, véase Los procesos de un vistazo.
- Limitar la dilución: la penetración en los materiales base determina la dilución. Con más pasadas y menor penetración se mantiene más baja.
- Control del calor según el material más sensible: si el acero no aleado necesita precalentamiento, también se aplica aquí. Las temperaturas de precalentamiento las da la calculadora de temperatura de precalentamiento.
- Separar las herramientas: el polvo de amolado del acero no aleado no debe llegar al acero inoxidable, porque se forma óxido de contaminación, véase Preparación de la junta y punteado.
Corrosión galvánica en la unión
El acero inoxidable es el material más noble. Si ambos entran en contacto con un electrolito, el acero no aleado puede corroerse con más intensidad en la unión.
Esto es crítico sobre todo cuando la superficie del acero inoxidable es grande en comparación con la del acero no aleado. Se puede evitar aislando los materiales entre sí o protegiendo el acero no aleado con un recubrimiento que, por encima del cordón, llegue un tramo sobre el acero inoxidable.
Preguntas frecuentes
¿Se puede soldar acero inoxidable con acero no aleado usando 308L?
Con poca dilución, a menudo sí; más seguro es el 309L. Con mucha dilución, por ejemplo en la raíz, el 308L pierde la ferrita y puede acercarse al campo de la martensita.
¿Se puede soldar acero inoxidable a acero no aleado con hilo de acero no aleado?
No. El metal depositado no sería resistente a la corrosión, y por la dilución con el cromo y el níquel del acero inoxidable puede endurecerse y fisurarse.
¿Hay que purgar en las uniones disímiles?
Si el lado de la raíz del acero inoxidable debe seguir siendo resistente a la corrosión, sí. De lo contrario se forman allí coloraciones, véase Protección de la raíz y purga.
Para seguir leyendo: artículos sobre la soldadura de aceros inoxidables
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.
- Qué hace inoxidable al acero
- Microestructura, ferrita delta y fisuración en caliente
- Elegir el material de aporte
- Los procesos de un vistazo
- Gases de protección
- Aporte térmico y temperatura entre pasadas
- Preparación de la junta y punteado
- Protección de la raíz y purga
- Coloraciones, decapado, pasivado
- Dúplex y superdúplex
- Defectos y daños por corrosión
- Ensayos y seguridad laboral
Sobre el autor
Robert Lahnsteiner, Ing., es ingeniero internacional de soldadura (IWE) y director gerente de MIGAL.CO GmbH. Tras formarse en telecomunicaciones y electrónica en la HTL de Braunau, trabajó desde 1983 durante dieciocho años en tecnología de soldadura en Fronius. Desde 2001 dirige junto con Martin Erl MIGAL.CO, el fabricante de hilo de soldadura de aluminio con sede en Landau an der Isar. Sus áreas de especialización son los materiales de aportación de aluminio, la fabricación y la alimentación del hilo y la supervisión de los procesos de soldadura. En la DVS colabora desde hace unos 30 años en el comité técnico FA03 «Soldadura por arco» y preside el grupo de trabajo 2.4.4 «Soldadura MIG del aluminio».