Cómo soldar acero inoxidable 17-4PH

Los aceros inoxidables de endurecimiento por precipitación, a menudo designados con un sufijo PH, son tipos de aceros inoxidables que obtienen su resistencia de las reacciones de precipitación. Contienen elementos que formarán precipitados finos cuando se tratan térmicamente. El endurecimiento de la mayoría de estos aceros también se logra mediante la formación de martensita.

Se agrupan en:

  1. martensítico
  2. Semi-austenítico y
  3. austenítico.

17-4PH es un acero inoxidable martensítico endurecido por precipitación que tiene alta resistencia a la tracción, resistencia a la corrosión, tenacidad y buena maquinabilidad hasta 600 ° F (316 ° C). Este grado también está disponible en tipo semi-austenítico, donde hay un ligero cambio en la composición química como se muestra en la siguiente tabla.

Especificación de entrega y composición química del acero 17-4PH

ASTM A693 (Grado 630 UNSS17400), AMS 5604

Las composiciones nominales de los grados 17-4PH se dan en la siguiente tabla:

Tipo martensítico
CarbónSilicioManganesoFósforoAzufreCromoNíquelCobreNiobio
0,071,001,000,0400,03015-17,503-53-5.015-.045
Tipo no martensítico
CarbónSilicioManganesoFósforoAzufreCromoNíquelAluminioCu / Nb
0,091,001,000,0400,03016-186,5-7,750,75-1,5000

Nota: Los valores únicos son los máximos permitidos.

Propiedades mecánicas frente a condiciones de tratamiento térmico:

Propiedades mecánicas del acero inoxidable 17-4PH según el tratamiento de precipitación. La Tabla 2 muestra las diversas temperaturas de tratamiento de precipitación y sus correspondientes propiedades mecánicas del material de grado 17-3PH.

Cómo soldar acero inoxidable 17-4PH
Tabla 1: Varios tratamientos térmicos para acero inoxidable 17-4PH

Microestructuras de acero inoxidable 17-4PH laminado en caliente (tipo martensítico) y acero inoxidable 17-7PH (tipo semi-austenítico)

Cómo soldar acero inoxidable 17-4PH

Consideración de soldadura 17-4PH:

  1. Al soldar los tipos 17-7PH, se recomienda una mayor entrada de calor para obtener una alta dilución. Con esto, el acero 17-7PH obtendrá una respuesta de tratamiento térmico razonable debido a la dilución del metal base.
  2. Se utilizará un arco corto durante la soldadura para minimizar la oxidación, la pérdida de cromo y la absorción de nitrógeno de la atmósfera.

 17-4PH Consideración metalúrgica:

M S Temperatura : 132 ° C (270 ° F),

M f Temperatura : 32 ° C (90 ° F)

Los aceros inoxidables martensíticos y semi-austeníticos de endurecimiento por precipitación solidifican como ferrita primaria en el modo FA o F, como se muestra en la siguiente figura.

Diagrama pseudobinario de Thermocalc® para 17-4PH
Diagrama pseudobinario de Thermocalc® para 17-4PH

Se puede ver que todos solidifican virtualmente como ferrita al 100%. La ferrita se transforma en gran medida en austenita durante el enfriamiento, pero cabe esperar algo de ferrita residual en la microestructura a temperatura ambiente. Pero durante la soldadura, gran parte de la austenita se transformará en martensita.

La soldadura de aceros PH se debe realizar en la condición de tratamiento con solución antes de que tenga lugar la precipitación. En esta condición, los aceros inoxidables martensíticos PH son algo duros pero todavía moderadamente dúctiles. Porque el metal de soldadura

se enfría rápidamente, prácticamente no se produce precipitación en el metal de soldadura, de modo que en el estado de soldadura, el metal de soldadura no es diferente del metal base recocido en solución en términos de su microestructura y propiedades.

Consumibles de soldadura para 17-4PH:

17-4PH se puede soldar con éxito utilizando procesos SMAW , GTAW y GMAW . Se recomienda un electrodo de tipo E630 que coincide con la química del metal base del acero 17-4PH para soldar aceros inoxidables de tipo 17-4PH y 17-7PH. La soldadura debe ir seguida de un tratamiento térmico de solución completa y un envejecimiento (tratamiento por precipitación).

La siguiente tabla muestra las combinaciones de electrodos de soldadura y alambres de relleno:

DesignacionNúmero UNSElectrodo SMAWCable sólido (GTAW / GMAW)Soldadura diferente de 17-4PH a SS / CS
Tipos martensíticos PH-acero
17-4PH o 15-5PHS17400 / S15500E630 (17-4PH) o E30817-4PH o ER308E / ER309 o E, ERR309 Cb
Tipos semi-austeníticos PH-acero
17-7PHS17700E630 (17-4PH) o E30817-4PHE / ER310, ENiCrFe-2 o ERNiCr-3

 Tabla 2: Consumibles de soldadura para acero inoxidable 17-4PH / 15-5PH

Precalentamiento para soldadura de acero 17-4PH

Se recomienda un precalentamiento en el rango de 150 a 200 grados C para evitar problemas de grietas en la soldadura.

PWHT después de soldar:

Los tratamientos de refuerzo de los aceros inoxidables PH pueden ser bastante complejos y requieren un control cuidadoso para optimizar las propiedades. Las aleaciones martensíticas, después de la soldadura, generalmente reciben un solo PWHT en el rango de 480 a 620 ° C (900 a 1150 ° F). Este tratamiento térmico templa la martensita y promueve el fortalecimiento de la precipitación. A altas temperaturas de PWHT [más de 540 ° C (1000 ° F)], algo de austenita puede volver a formarse en la estructura final.