Equivalente de carbono para acero, baja aleación, acero C-Mn y hierro fundido

¿Qué es el carbono equivalente en soldadura?

El   concepto de Equivalente de Carbono o CE se utiliza en materiales ferrosos, principalmente acero (acero al carbono, acero de baja aleación, acero C-Mn) y hierro fundido, para determinar las diferentes propiedades de la aleación cuando se utiliza más que solo carbono como elementos de aleación. 

En soldadura, el contenido de carbono equivalente (CE) se utiliza para definir la soldabilidad del acero y saber cómo los diferentes elementos de aleación influyen en la dureza del acero que se ha de soldar. Esto luego está directamente relacionado con el agrietamiento en frío o el agrietamiento en frío inducido por hidrógeno., que es el defecto de soldadura más común para el acero, por lo que se usa con mayor frecuencia para determinar la soldabilidad. Las concentraciones más altas de carbono y otros elementos de aleación como manganeso, cromo, silicio, molibdeno, vanadio, cobre y níquel tienden a aumentar la dureza y disminuir la soldabilidad. Cada uno de estos elementos tiende a influir en la dureza y soldabilidad del acero en diferentes magnitudes, sin embargo, lo que hace necesario un método de comparación para juzgar la diferencia de dureza entre dos aleaciones hechas de diferentes elementos de aleación.

Hay dos fórmulas de uso común para calcular el contenido de carbono equivalente. Uno es de la American Welding Society (AWS) y se recomienda para aceros estructurales y el otro es la fórmula basada en el Instituto Internacional de Soldadura (IIW).

La AWS establece que para un contenido de carbono equivalente superior al 0,40% existe la posibilidad de agrietamiento en la zona afectada por el  calor (ZAT) en los bordes cortados con llama y las soldaduras. Sin embargo, los estándares de ingeniería estructural rara vez usan CE, sino que limitan el porcentaje máximo de ciertos elementos de aleación. Esta práctica comenzó antes de que existiera el concepto de CE, por lo que sigue utilizándose. Esto ha dado lugar a problemas porque ahora se utilizan ciertos aceros de alta resistencia que tienen una CE superior al 0,50% que tienen fallas por fragilidad.

Fórmula CE

Fórmula pcm para carbono equivalente

La Sociedad Japonesa de Ingeniería de Soldadura adoptó el parámetro crítico del metal (Pcm) para el agrietamiento de la soldadura, conocido como fórmula Pcm.

Fórmula pcm

Calculadora de carbono equivalente

Fórmula CET para carbono equivalente

La fórmula CET se basa en elementos similares a la  fórmula CE IIW con la excepción del vanadio, aunque se considera que el carbono tiene más importancia que los otros elementos.

Fórmula CET

Relación entre el carbono equivalente y la soldabilidad del acero

El carbono equivalente afecta directamente a la soldabilidad de los materiales. A medida que aumentan los valores de CE, disminuye la soldabilidad de los materiales. Los materiales con un equivalente bajo en carbono ofrecen una excelente soldabilidad con mínimas precauciones. Estas precauciones tales como precalentamiento adicional, uso de electrodos de bajo hidrógeno, postcalentamiento, etc. aumentan a medida que aumenta el valor de CE.

La siguiente tabla muestra la relación entre el valor CE y la soldabilidad del material.

Relación entre el carbono equivalente y la soldabilidad del acero

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