unidad 3- solidificacion en soldaduras-09
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Macrografia de soldaduras – Regiones presentes
Metal base
Línea de fusión
ona afectada por Calor ZAC
Metal de soldadura
Trabajaremos en el Metal de soldaduraTrabajaremos en el Metal de soldadura
FUNDAMENTOS DE LA SOLIDIFICACION EN FUNDAMENTOS DE LA SOLIDIFICACION EN SOLDADURASSOLDADURAS
••Contenido de impurezas en el MSContenido de impurezas en el MS
••DiluciDilucióónn
••Considerable turbulencia Considerable turbulencia –– Existe buen mezclado en el metal Existe buen mezclado en el metal fundidofundido
••El volumen del metal fundido es pequeEl volumen del metal fundido es pequeñño comparado con el tamao comparado con el tamañño o del molde (MB)del molde (MB)
••La composiciLa composicióón qun quíímica del Metal fundido y el molde son muy mica del Metal fundido y el molde son muy similares.similares.
••Existe un gran gradiente de temperatura a travExiste un gran gradiente de temperatura a travéés del fundido.s del fundido.
••El hecho de que la fuente de calor se mueva, la solidificaciEl hecho de que la fuente de calor se mueva, la solidificacióón es n es dindináámica esto es depende de la velocidad de soldadura.mica esto es depende de la velocidad de soldadura.
••En soldaduras de alta energEn soldaduras de alta energíía o a o multipasadasmultipasadas en las cuales el metal en las cuales el metal es precalentado se afecta la solidificacies precalentado se afecta la solidificacióón n
FUNDAMENTOS DE LA SOLIDIFICACION EN FUNDAMENTOS DE LA SOLIDIFICACION EN SOLDADURASSOLDADURAS
LA SOLIDIFICACION ES UN PROCESO CONTROLADO POR LA ENERGIA LIBRE DE LA FASE LIQUIDA, RELATIVA A LA FASE SOLIDA
( )( ) ( )22223 /316 THVTG fSf ΔΔ=Δ ∗ πγ
Nucleación homogénea
( ) ( )Θ+Θ−⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
ΔΔ=Δ ∗ 3
22
223
coscos3234
THVTG
f
Sfγπ
Nucleación heterogénea
SOLIDIFICACION EPITAXIAL
Nucleación heterogénea
Solidificación epitaxial
X100
Micro 1X50
a) Diagrama de fase
b) Enriquecimiento en la interfaz
c) Sobreenfriamiento constitucional
SOBREENFRIAMIENTO CONSTITUCIONAL
MATERIALES II: SOLIDIFICACION
SOLIDIFICACION CONSTITUCIONAL
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡+=
−− xDR
kk
L eCC0
010 1
R o (V) : VELOCIDAD DE SOLIDIFICACION
D: COEFICIENTE DE DIFUSION DE SOLUTO
LE mCTT += 0
RDX M =
sólido liquido
V
0 x
MATERIALES II: SOLIDIFICACION R: VELOCIDAD DE SOLIDIFICACION
D: COEFICIENTE DE DIFUSION DE SOLUTO
( ) ( )( )0
000
0
00
0
0
0,
11
kk
DRC
X
kkC
X
CkC
dxdC
mmxI
l −−=
−=
−−=
=
lE mCTT +=
( )( )0
00
0,0
1k
kDRCm
dxdT
dxdCm
dxdT
xI
El
x
E −−=⇒=
==
MATERIALES II: SOLIDIFICACION
EXISTE SOBREENFRIAMIENTO CONSTITUCIONAL CUANDO EL GRADIENTE DE TEMPERATURA REAL ES IGUAL O MENOR AL DEL EQUILIBRIO
0,0, ==≤
xI
E
xI dxdT
dxdT
( )( )0
00 1k
kD
RCmG −−≤
( )( )0
00 1k
kDCm
RG −
−≤ G: GRADIENTE DE TEMPERTURA REAL
Correlation between the thermal gradient at the interface and the interface morphology.
Crecimiento Crecimiento planarplanar
Crecimiento celularCrecimiento celular
Crecimiento celular Crecimiento celular dendriticodendritico
Crecimiento columnar Crecimiento columnar dendriticodendritico
Dendrita Dendrita equiaxiadaequiaxiada
CONTENIDOS DE SOLUTO VERSUS PARAMETROS DE SOLIDIFICACION
Crecimiento celularCrecimiento celular Crecimiento Crecimiento dendriticodendritico
DISTRIBUCION DE SOLUTO
DIAGRAMA ESQUEMATICO QUE MUESTRA LA TRANSICION EN MICROESTRUCTURAS ASI COMO EL EFECTO DE REFINAMIENTO
LA RELACION G/R GOVIERNA EL MODO DE SOLIDIFICACION
EL PRODUCTO “GR” GOVIERNA LA ESCALA DE LA ESTRUCTURA DE SOLIDIFICACION
EFECTO DE LA VELOCIDAD DE SOLDADURA SOBRE LA FORMA EFECTO DE LA VELOCIDAD DE SOLDADURA SOBRE LA FORMA Y MICROESTRUCTURA DE LA PILETA SOLDADAY MICROESTRUCTURA DE LA PILETA SOLDADA
V= velocidad de movimiento de la torchaR= velocidad de solidificación
Φ= cosVR
Delante de la pileta soldada, donde φ=0, R=V
A los lados de la pileta soldada, donde φ=90, R=0
φ= Angulo entre la normal a la interfáz sólido-líquido y la dirección de movimiento de la torcha
Para metales bcc y fcc la dirección preferencial de crecimiento es la <100>; para hcp es la <1010> )cos(/cos Φ−Φ′Φ=′ VR
R` es la velocidad de crecimiento en la dirección preferencial y φ` el ángulo entre R` y V; y (φ`- φ) es el ángulo entre la dirección de crecimiento preferida local y R, la cuál es normal a la interfaz sólido líquido.
a) muestra la rotación de los granos en una pileta elíptica
b) En una pileta en forma de pera la rotación es limitada por un ángulo crítico
c) Si R es grande entonces, granos equiaxiales pueden desarrollarse en la línea central de la pileta
A los lados de la pileta se espera solidificación planar, hacia el centro cambia el frente de solidificación
MICROCONSTITUYENTES EN EL METAL DE SOLDADURA
Ferrita en borde de grano
Ferrita con carburos alinados
Ferrita acicular
Ferrita en bloques
Diagrama CCT esquemático para el metal de soldadura de un acero, muestra el efecto de la microestructura y de los elementos de aleación para una velocidad de enfriamiento dada
Influencia del tipo de recubrimiento del electrodo sobre las propiedades de impacto del metal de soldadura
1b-701x500 y 1b701 x1000 corresponden a la observación del metal de aporte E 110T5-K4 en un microscopio óptico, SEM-701-1 x3240
Aporte E7018 A1-
E701O G