El documento habla sobre el tratamiento criogénico de herramientas y carburo de tungsteno para aumentar su vida útil. Explica que el tratamiento criogénico consiste en enfriar las piezas a temperaturas extremadamente bajas para mejorar sus propiedades, y que puede eliminar la austenita retenida enfriando a -80°C. También ofrece pruebas criogénicas para evaluar las propiedades de productos expuestos a climas fríos.

1. TRATAMIENTO CRIOGÉNICO
Tratamiento criogénico a herramientas y carburo de tungsteno con el fin de aumentar la vida útil desde 20%
hasta 200% según la aplicación.
TRATAMIENTO SUB-ZERO
Con el fin de eliminar la austenita retenida, el sub-zero consiste en el enfriamiento a -80ºC, es muy
recomendable en piezas donde el control de calidad requiera poca o nula austenita, por ejemplo: engranes,
pistas de rodamientos, baleros, piñones, etc.
Servicio integral de
Templado + Criogénico
Servicio completo donde controlamos los parámetros de todo el tratamiento térmico con el fin de maximizar las
propiedades del material.
FABRICACION DE HERRAMENTAS DE ALTA RESISTENCIA AL DESGASTE
Podemos desarrollar sus herramientas con la mejor combinación de materiales y tratamientos térmicos para
obtener mejores rendimientos.
PRUEBAS CRIOGÉNICAS
Existen productos que durante su vida útil de trabajo están expuestos a intemperie en lugares sumamente fríos
donde las temperaturas pueden llegar hasta -50ºC. Por esto Cryosa ha desarrollado diversas pruebas
criogénicas, con el fin de evaluar las propiedades de estos productos a dichas temperaturas.
1. Prueba criogénica de desfase térmico
2. Prueba criogénica Stair Case
3. Prueba de Choque térmico
4. Pruebas criogénicas con medición de esfuerzos en tiempo real.
En tiempo real enfriamos a temperaturas criogénicas, y medimos el esfuerzo en las zonas deseadas con el fin
de detectar posibles fallas en el momento, temperatura y esfuerzo exacto. Esta prueba brinda excelente
información para evaluar y comparar diferentes diseños o condiciones de productos.
5. Termociclos y otras pruebas térmicas.
PRUEBAS DE ESFUERZOS
· Pruebas de esfuerzos residuales
Por método de Trepanación
Por método de Barrenación
· Pruebas criogénicas con medición de esfuerzos en tiempo real
· Otras pruebas de esfuerzos.

2. CB Manufacturing tiene la emoción de anunciar la disponibilidad del tratamiento CRIOGÉNICO
PROFUNDO de cuchillas, hojillas, y otras herramientas industriales, en nuestra cámara
criogénica interna, controlada por microprocesador.
Durante el tratamiento térmico, la microestructura del acero se transforma de austenita a
martensita, lo que hace al acero más resistente al desgaste. Sin embargo, algunos pequeños
volúmenes de austenita posiblemente no se puedan transformar, y ésto hace que las cuchillas
no funcionen tan bien como pudieran. El proceso CRIOGÉNICO PROFUNDO ayuda a
cambiar la austenita retenida a martensita, completando el proceso de transformación.
El tratamiento CRIOGÉNICO PROFUNDO es diferente del proceso convencional criogénico, y
requiere el enfriamiento de las piezas a más de 300º bajo cero comparados a los cerca de
120º para el proceso criogénico convencional. El tratamiento CRIOGÉNICO PROFUNDO es
un proceso seco controlado por un microprocesador, el cual incluye el enf riamiento de las
piezas a una velocidad programada. Humedecer las piezas por hasta treinta y seis horas, y
luego un proceso adicional de templado para liberar cualquier imperfección que pudiera haber
quedado.
American Cutting Edge combina el tratamiento CRIOGÉNICO PROFUNDO con otro
TRATAMIENTO TÉRMICO AL VACIÓ de última generación, capaz de ofrecer un tratamiento
incomparable para los metales y el mejor rendimiento posible para sus cuchillas y
herramientas.
El tratamiento Criogénico Profundo ofrece los siguiente beneficios:
 Aumenta la resistencia al desgaste por abrasión.
 Cambia la estructura completa de la cuchilla, no sólo la superficie. Las operaciones
posteriores de refinamiento o reafilado no afectan las mejoras permanentes.
 Aumenta la durabilidad y la vida útil.
 Disminuye la fragilidad.
 Aumenta la resistencia a la tensión, la dureza y la estabilidad, junto con la liberación
de imperfecciones internas.
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emocionante proceso de perfeccionamiento.
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3. Aumento del rendimiento de los materiales mediante
tratamiento criogénico
A pesar de mostrar un incuestionable potencial para mejorar el rendimiento de
una amplia variedad de materiales y aplicaciones, los tratamientos criogénicos
apenas se han llegado a implantar en la industria. No obstante, la actividad
investigadora en este campo ha aumentado notablemente, especialmente a lo
largo de la última década, haciendo evidentes importantes oportunidades de
desarrollo basadas en la aplicación controlada de temperaturas extremadamente
bajas a los materiales.
Luis Ángel Álava, coordinador del área de tratamientos criogénicos
de IK4-Azterlan
Algunas consideraciones básicas
En el ámbito del tratamiento de materiales, el término criogénico se aplica a las
temperaturas inferiores a 120 K (-153,15 °C). Hay que hacer notar que estas
temperaturas tan bajas, propias del espacio exterior, no existen en la naturaleza.
De hecho, la temperatura más baja registrada hasta la fecha en nuestro planeta es
de -89,2 °C (Antártida, 1983), muy lejos aún del rango que se ha definido como
criogénico.
Esto explica que el desarrollo y aplicación de los tratamientos criogénicos sea un
hecho relativamente reciente ya que no se tuvo acceso a temperaturas tan bajas
hasta que, ya a finales del siglo XIX, se consiguió la licuefacción de los gases (a
una atmósfera de presión, la ebullición del nitrógeno se produce a -195,8 °C).
Aunque las primeras experiencias datan de los albores del siglo XX, desde un
punto de vista industrial no se puede hablar de tratamientos criogénicos hasta las
décadas de los 70 y 80 cuando aparecieron, en Norteamérica, las primeras
empresas que se dedicaban a realizar este tipo de procesos. Posteriormente, se
han ido extendiendo por todo el mundo aunque, en general, sigue siendo una
tecnología poco conocida y con escasa implantación. La situación en Europa no
es diferente e, incluso, podría afirmarse que existe un retraso significativo si se
compara con la que se da en otras zonas del mundo como Norteamérica y Asia.
Qué es un tratamiento criogénico y para qué sirve
Para tratar de comprender las transformaciones provocadas en los materiales por
las temperaturas criogénicas, es preciso ser conscientes de que nuestra vida se
desarrolla en el entorno de los 300 K (≈23 °C). Esto quiere decir que en los
materiales existe todavía un considerable margen de temperatura con el que
poder jugar y, a pesar de lo que pudiera creerse, son muchos los que responden a
las bajadas de temperatura experimentando transformaciones estructurales que, a
su vez, tienen un reflejo en sus prestaciones.

4. En esencia, un tratamiento criogénico no es más que un tratamiento térmico en el
que el material es sometido, durante alguna o algunas fases del mismo, a
temperaturas criogénicas.
Un tratamiento criogénico típico consiste en enfriar lentamente el material hasta
llegar a unos -180 °C, mantenerlo a esa temperatura durante un periodo
prolongado de tiempo (frecuentemente del orden de un día) y volver a calentarlo
hasta la temperatura ambiente. Normalmente el proceso se complementa con uno
o más revenidos. Este es el esquema habitual de los tratamientos criogénicos
empleados en la industria que, como puede apreciarse, tienen en su larga
duración un inconveniente claro (pueden ser necesarios dos o, incluso, más días
para completar un proceso/tratamiento de este tipo).
A finales de los 90 se desarrolló un nuevo tipo de tratamientos que, en esencia, se
basa en la repetición ciclos criogénicos cortos y rápidos. A este tipo de procesos
se les denomina tratamientos criogénicos multietapa o ‘thermal cycling’. Este
esquema de tratamiento permite reducir notablemente el tiempo de proceso (un
tratamiento multietapa típico puede durar menos de 15 horas), lo cual permite
reducir consumos y costes. A esto hay que añadir que los resultados que se
alcanzan con este tipo de procesos son, en general, superiores a los que se
obtienen con los tratamientos criogénicos convencionales descritos anteriormente.
No obstante, aún hay muy pocas empresas en el mundo que realizan procesos
criogénicos multietapa (IK4-Azterlan es una de ellas) por lo que el sistema
convencional todavía es el utilizado mayoritariamente en la industria.
Procesadores criogénicos multietapa de IK4-Azterlan.
Las bajas temperaturas desencadenan una serie de transformaciones,
generalmente muy sutiles, en los materiales. Aunque aún quedan ciertas
incógnitas por resolver se sabe que, en el acero, se potencia la transformación de
austenita en martensita, se produce una precipitación de carburos finos y las
tensiones residuales disminuyen.

5. Las transformaciones microestructurales generadas por los tratamientos
criogénicos pueden producir cambios, más o menos acusados, en parámetros
como la dureza, la resistencia al desgaste, la vida a fatiga, la tenacidad, la
conductividad, la estabilidad dimensional, la resistencia a la corrosión…
Obviamente, los resultados obtenidos en la práctica dependen del tipo de material
sometido al tratamiento, pero también de la aplicación en la que se utilice.
Los materiales cuyas prestaciones son susceptibles de mejora mediante la
aplicación de tratamientos criogénicos son muy variados e incluyen aceros de todo
tipo (de herramientas, HSS, inoxidables, pulvimetalúrgicos, etc.), fundición, metal
duro, aleaciones de cobre, aleaciones de aluminio, otros metales (titanio, níquel,
tungsteno…) e, incluso, composites y algunos polímeros.
Los tratamientos criogénicos no dejan de ser procesos térmicos másicos y, como
tales, afectan a todo el volumen del material tratado. No son tratamientos
superficiales y, por consiguiente, los elementos tratados pueden ser mecanizados
o rectificados sin pérdida de prestaciones. Por otra parte, son perfectamente
compatibles con la mayor parte de los tratamientos superficiales y recubrimientos
antidesgaste (nitruración, PVD, etc.) de uso habitual en la industria.
Resultados prácticos
Hoy en día, la disponibilidad de productos tratados criogénicamente en el mercado
es escasa y, por ello, lo habitual es que sea el propio usuario quien, por su cuenta,
decide aplicar el proceso a sus herramientas y materiales. Esto quiere decir que,
en la práctica, el tratamiento criogénico suele ser un proceso adicional aplicado a
materiales que han sido sometidos a tratamiento térmico previamente.
Lo expuesto anteriormente en relación con los materiales que se pueden tratar y
con los efectos que se pueden lograr en los mismos, permite adivinar que los
tratamientos criogénicos tienen un amplísimo rango de aplicaciones, algo que de
hecho ocurre. Esta tecnología se utiliza con éxito en ámbitos tan diversos como el
metalmecánico, la automoción, la industria aeroespacial, la minería, las obras
públicas, la industria de la madera, el sector eléctrico, etc. En general, donde
exista un problema de desgaste o fatiga habrá una posibilidad de utilizar con éxito
este tipo de procesos.
El tratamiento criogénico de herramientas y utillajes es, probablemente, la
aplicación más común de esta tecnología. Herramientas de mecanizado (brocas,
fresas, escariadores, brochas, plaquitas de metal duro, etc.), punzones y matrices,
cuchillas, sierras, moldes, rodillos, etc., son elementos cuyo rendimiento puede
aumentar, a veces espectacularmente, si se someten a tratamiento criogénico.
Algo similar ocurre cuando se tratan consumibles como electrodos de soldadura
por resistencia, muelles, rodamientos, etc. No es raro que, tras someterse a
tratamiento criogénico, una cuchilla corte el doble de madera, unos electrodos de
cobre tripliquen el número de soldaduras realizadas o una fresa madre de acero

6. rápido permita fabricar un 50 % más de engranajes antes de necesitar un nuevo
afilado.
No es raro que las fresas madre de acero rápido tratadas criogénicamente mejoren entre un 50 y un 100% su
rendimiento entre afilados.
Aunque los utillajes y consumibles son el campo de aplicación habitual de los
tratamientos criogénicos, estos tienen un notable potencial, aun escasamente
explotado para mejorar el rendimiento de los materiales en otros ámbitos. Un
ejemplo es el mundo de la competición automovilística donde la durabilidad de los
materiales es una preocupación constante y cuestiones como el rozamiento, el
desgaste, la fatiga o la estabilidad dimensional son críticos. Elementos como
engranajes, transmisiones, cigüeñales, bielas, pistones, bloques, discos de freno,
muelles, etc. aumentan notablemente su rendimiento y su fiabilidad cuando se
tratan criogénicamente. Por ello, el uso de este tipo de procesos ha llegado a ser
muy común en el mundo de la competición del motor, especialmente en
Norteamérica.
Un enfoque diferente
Para que un acero de herramienta alcance las propiedades mecánicas que se le
suponen (dureza, resistencia, tenacidad, etc.) es preciso someterle a un
tratamiento térmico de bonificado que, en general, consta de las siguientes fases:
 Austenización: calentamiento para conseguir una estructura totalmente austenítica
en el material.
 Temple: enfriamiento rápido para conseguir una estructura martensítica
(transformación de austenita en martensita).
 Revenido: calentamiento que permite transformar austenita residual, acondicionar
la martensita formada en el temple y ajustar las características finales de acero.
Los parámetros de proceso (temperaturas, tiempos, gradientes térmicos…)
dependen del grado de acero en cuestión y de las propiedades finales buscadas

7. en el mismo. El número de revenidos también varía y, normalmente, suele estar
comprendido entre uno y cuatro.
El objeto de los tratamientos de bonificado es conseguir estructuras formadas por
martensita, ya que esta es la fase más dura y resistente del acero. Pero lo habitual
es que en el temple no se consiga una transformación martensítica completa. El
acero queda con un porcentaje más o menos importante de austenita sin
transformar, lo cual penaliza sus prestaciones. Entre otras cosas el revenido
consigue que parte de esa austenita retenida que ha quedado tras el temple se
transforme en martensita. Por eso se utilizan revenidos múltiples para los aceros
en los que se buscan estructuras con la mínima cantidad posible de austenita. Un
ejemplo son los aceros rápidos a los que se les suelen aplicar tres e, incluso,
cuatro revenidos.
A menudo, los tratamientos criogénicos se consideran como un proceso
independiente de los tratamientos térmicos y, sin embargo, parece razonable
analizarlos como una parte integrante de los mismos. Cuando un usuario de
herramientas desea usar tratamientos criogénicos en ellas, lo más frecuente es
que disponga de herramientas totalmente terminadas, es decir, que previamente
habrán sido sometidas a un tratamiento térmico. Sin embargo, cuando es el
fabricante quien se lo plantea, generalmente dispondrá de más alternativas y
podrá elegir el punto del proceso de fabricación más adecuado para la aplicación
del tratamiento criogénico. Una alternativa bastante evidente es la aplicación del
tratamiento criogénico entre el temple y los revenidos.
Tratamiento criogénico posterior al tratamiento térmico convencional.
Tratamiento criogénico integrado entre el temple y los revenidos.

8. Anteriormente se ha mencionado la capacidad de los tratamientos criogénicos
para transformar austenita en martensita. De hecho, la aplicación de un ciclo
criogénico tras el temple consigue disminuir drásticamente el porcentaje de
austenita retenida. Si se da esta circunstancia, parece razonable cuestionarse la
necesidad de realizar revenidos múltiples. Llevando este razonamiento al extremo,
para los aceros rápidos podría plantearse un tratamiento térmico simplificado
consistente en el temple, un ciclo criogénico y un revenido.
Ruta de tratamiento simplificada con ciclo criogénico integrado (Q+C+T).
Sin entrar aún a considerar el nivel de prestaciones que se puedan llegar a
obtener en el material siguiendo esta ruta de tratamiento, su implantación
permitiría ahorrar en inversión y en costes de proceso, aparte de la evidente
reducción en tiempo.
Para comenzar a evaluar el grado de viabilidad de este planteamiento en la
práctica, en IK4-Azterlan se realizaron una serie de ensayos comparativos entre la
ruta de tratamiento térmico convencional para acero rápido M35, consistente en
temple más cuatro revenidos (Q+4T), y algunas rutas de tratamiento alternativas
que incluían ciclos criogénicos. En concreto se ha analizó el tratamiento
convencional seguido de un tratamiento criogénico y un revenido (Q+4T+C+T), el
tratamiento simplificado (Q+C+T) y el mismo tratamiento simplificado incorporando
un ciclo de revenido antes del criogénico (Q+T+C+T).
Dado que los ensayos de tracción convencionales no son adecuados para este
tipo de materiales, se utilizó un ensayo de flexión en el que la carga se aplica en el
punto medio de unas probetas cilíndricas apoyadas en dos puntos. Este ensayo
proporciona unas curvas que relacionan la carga aplicada y la deformación
(flecha) de la probeta.

9. Esquema del ensayo de flexión.
En estos ensayos se controla tanto la carga máxima Rm (en el momento de
rotura), como la carga a la que se empezaba a producir la deformación plástica
Rp. Los resultados realizados con probetas de M35 tratadas siguiendo cada una
de las rutas anteriormente descritas, se resumen en el siguiente gráfico. Se pudo
observar que la carga máxima disminuye ligeramente en los materiales tratados
siguiendo las rutas que incluyen un tratamiento criogénico. Pero, en el caso de la
ruta simplificada (Q+C+T), simultáneamente se produjo un aumento significativo
del límite elástico:
Por otra parte, se analizaron las durezas obtenidas en el material tratado
siguiendo las rutas descritas y se pudo comprobar que la ruta de tratamiento
simplificada (Q+C+T) es también la que proporciona una dureza más elevada:

10. No obstante, es preciso tener en cuenta que en estos análisis no se tuvo en
cuenta un fenómeno importante. Tal y como se ha podido comprobar en algunos
estudios recientes, las curvas de revenido se ven alteradas cuando se aplica un
tratamiento criogénico previo. La correcta selección de la temperatura de revenido
tiene una importancia crucial para conseguir la dureza deseada y, en el caso de
que se haya realizado un ciclo criogénico previamente, la dureza máxima se
consigue con una temperatura inferior a la estándar (en el caso del M35, la
diferencia es de unos 20 °C). Esto quiere decir que, si se hubiera ajustado
adecuadamente esta temperatura, los resultados que se habrían obtenido en los
ensayos anteriores para las muestras tratadas siguiendo la ruta de proceso
Q+C+T habrían sido, probablemente, aún más favorables.
A falta de un análisis más detallado, estos resultados parecen indicar que, al
menos para el acero M35, la ruta de tratamiento simplificada Q+C+T tiene
potencial para ser una alternativa real y ventajosa a las rutas de tratamiento
térmico convencionales (temple más tres o cuatro revenidos).
Conclusiones
A lo largo de las últimas décadas, el tratamiento criogénico de materiales ha
demostrado, tanto empíricamente como de forma experimental, su notable
potencial para alterar las características de una gran variedad de materiales. Las
aplicaciones son innumerables y pueden encontrarse en prácticamente cualquier
ámbito industrial.

11. En el caso de los aceros se buscan nuevos enfoques para la aplicación de este
tipo de procesos de manera que, aparte de mejorar las prestaciones de los
productos, se pueda dar lugar al desarrollo de procesos de tratamiento térmico
más eficientes.
IK4-Azterlan es un centro de investigación metalúrgica con una dilatada
experiencia en el ámbito del tratamiento criogénico de materiales por lo que está
en perfectas condiciones para asesorar a las empresas interesadas en el tema.
Aparte de investigar en éste ámbito, dispone de la mayor instalación europea de
proceso multietapa y cuenta con la capacidad necesaria para desarrollar nuevas
aplicaciones de la tecnología, así como para diseñar y fabricar instalaciones de
tratamiento criogénico.
Es preciso aclarar que los tratamientos criogénicos no son, en absoluto, procesos
experimentales sino una tecnología de uso industrial, perfectamente válida para
tratar grandes cantidades de material. A pesar de su todavía escasa implantación
son, probablemente, la manera más sencilla, fiable y económica de mejorar las
prestaciones de los materiales.
Por último, una mención al aspecto medioambiental ya que, aparte de la evidente
reducción de consumo de materiales que se puede conseguir usando esta
tecnología, los tratamientos criogénicos son, en sí mismos, procesos totalmente
ecológicos que no generan ningún tipo de residuo.
Soldadura de aceros para aplicaciones criogénicas
26 ABRIL 2009
tags: aceros, austeníticos, austenita, bajas
temperaturas, carbono,CRIOGÉNICOS, ductil, ferríticos, frágil, griet
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el, resistencia, resistencia al
impacto, SAW, SMAW, soldadura, tenacidad
by José Manuel Bayo (Administrador)
El gas natural es más eficiente almacenado y transportado en fase
líquida, lo cual supone llevar el material a temperaturas por debajo de -
163ºC. Para ello se requiere materiales económicos y que trabajen bien
a bajas temperaturas, como el acero al 9% de Níquel, que ha sido

12. desarrollado para tener una buena tenacidad yresistencia al
impacto a bajas temperaturas para evitar la propagación de grietas,
buena ductilidad y resistencia la tracción. En este artículo se revisará la
metalurgia y soldabilidad de estos aceros, aspectos generales para
lasoldadura así como las precauciones a tener en cuenta para realizar
una soldadura con este acero.
METALÚRGIA DE MATERIALES CRIOGÉNICOS.
La propiedad más crítica de los aceros para aplicaciones
criogénicas es su tenacidad. Los materiales ferríticos presentan
un cambio en su comportamiento mecánico cuando son
expuestos a bajas temperaturas; esto se manifiesta por una
reducción en la tenacidad del acero, caracterizada por un cambio
de un comportamiento dúctil a frágil cuando la temperatura
decrece por debajo de la temperatura critica de transición. Esta
temperatura no se puede apreciar en todos los materiales
dependiendo de su estructura cristalina; para el caso de los
aceros, dicha temperatura se presenta en los aceros ferríticos
mientras que no se aprecia en los austeníticos.
En los aceros ferríticos el carbono afecta la energía de impacto;
es sabido que a medida que el contenido del carbono incrementa,
la energía de impacto baja y la temperatura de transición
incrementa como se observa en la figura 1.

13. Figura 1. Efecto del contenido de carbono en la tenacidad del
acero.
El níquel sin embargo mejora la tenacidad del acero a bajas
temperaturas reduciendo la temperatura de transición pero solo
con adiciones superiores del 13% en peso desapareciendo la
temperatura de transición dúctil-frágil como se aprecia en la
figura 2.
Figura 2. Efecto del contenido de Níquel en la tenacidad del
acero.
Para temperaturas por debajo de -196°C la selección cambia a
aceros inoxidables austeníticos y a aluminio. Además de las
propiedades de tenacidad, la resistencia del metal a la tracción es
también muy importante para la selección del material
estructural para tanques o tuberias. Los aceros ferríticos en este
caso, se ha visto que ofrecen mejores propiedades de fluencia y
esfuerzo máximo, como se aprecia en la Figura 3. Una adición del
5% níquel, incrementa estas propiedades por encima de los otros
dos aceros austeníticos, sin embargo la adición del 9% níquel
proporciona una mejora mayor.

14. Figura 3.
Propiedades mecánicas de aceros empleados en aplicaciones
criogénicas.
ACEROS AL 9% DE NÍQUEL.
Además de afectar las propiedades mecánicas del acero, el níquel
impacta la transformación de la austenita a productos típicos de
baja temperatura, ferrita, bainita y martensita. El níquel no solo
demora la transformación de la austerita, sino que aumenta la
templabilidad del acero. La Figura 4 muestra la curva de
enfriamiento continuo (CCT), y el efecto de la adición de 9% de
níquel que mejora la templabilidad, dado que reduce la velocidad
crítica de enfriamiento, durante los tratamientos térmicos para
producir martensita. Se observa también que el níquel reduce las
temperaturas, de inicio y final, de la transformación martensítica,
pudiendo de esta manera obtener austenita retenida después del
enfriamiento, lo que contribuye a mejorar la tenacidad de estos
aceros criogénicos.

15. Figura 4. Curva CCC
SOLDADURA DE ACEROS AL 9% DE NÍQUEL.
Generalmente estos aceros se sueldan en la condición posterior al
tratamiento térmico. La preparación de la junta debe realizarse
cuidadosamente; debe evitarse bordes agudos para tratar de no
inducir magnetización en las planchas. Las superficies deben
limpiarse cuidadosamente con acetona o algún disolvente
orgánico para eliminar contaminantes que
puedan ocasionar defectos en la soldadura.
Aspectos en la fabricación por soldadura
• Evaluación de los procesos de soldadura a emplear
• Material de aporte a utilizar
• Procedimiento de soldadura
Evaluación de los procesos de soldadura a emplear:
Procesos de soldadura tales como soldadura por arco sumergido
(SAW), soldadura con arco protegido con gas (GMAW),
soldadura de arco con electrodo de tungsteno (GTAW) y
soldadura con electrodo revestido (SMAW) pueden ser
empleados, sin embargo el proceso SMAW resulta ser un proceso
viable y flexible para soldar en cualquier posición o material y en
campo. Para este proceso se suelen emplear electrodos básicos.
Material de aporte a utilizar:
Los materiales de aporte varían desde aleaciones ferríticas hasta
aquéllas de alto porcentaje de Ni (80Ni/20Cr/0.26C); éstas

16. generalmente son utilizadas en aplicaciones de alta temperatura.
Las aleaciones ferríticas alrededor de 12 %Ni son económicas, sin
embargo no son aceptadas para los tamaños de los tanques de
almacenamiento de hoy en día. El objetivo primordial en
seleccionar el material de aporte es conseguir un metal homólogo
al metal base que sea tenaz, dúctil para reducir las tensiones
residuales de la ZAT (Zona Afectada Térmicamente) (elong. >
35%), y con un coeficiente de expansión térmica bajo y similar al
metal base, para evitar la fatiga térmica en la unión. Debido a que
los tanques para gas natural líquido están sujetos a continua
expansión y contracción, la constante de expansión térmica de los
materiales de aporte deben ser similares a los del material base.
En la Figura 7 se observa que el material de aporte ENiCrMo-6 se
acerca más a la expansión térmica del material base a diferentes
temperaturas.
Figura 5. Coeficiente térmico lineal en función de la
temperatura, para diferente metales de aporte y material base
acero al 9% de carbono.
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA.

17. Calificación de soldadura:
Los procedimientos de soldadura para el acero 9% Ni son
calificadas bajo el Código ASME Sección IX y la Sección VII Div.
1, para aplicaciones ULT (Ultra Low Temperatures) requiere
ensayos de tracción adicionales a temperaturas igual o por debajo
de lo permitido por el diseño del recipiente.
La siguiente tabla muestra los diferentes procesos de soldadura
para aceros al 9% de Níquel.
Figura 6. Procesos de soldadura para aceros al 9% de Níquel.
Calor de Aporte
Así como con otros aceros empleados para bajas temperaturas,
los aceros al 9% níquel deben ser soldadas con calores de aporte
controlados para preservar su característica de resistencia al
impacto en la ZAT. Bajos aportes de calor son empleados aún
para el proceso SAW. Datos de laboratorio sugieren aportes de

18. calor basado en el espesor de la plancha, descritos en la Tabla
siguiente, a considerarse en el procedimiento de soldadura:
Figura 7. Calor de aporte en la soldadura.
Precalentamiento
Las soldaduras de aceros al 9% níquel realizadas con materiales
de aporte austeníticos son relativamente inmunes a problemas de
fisuración en frío. Sin embargo, para espesores mayores que 25.0
mm se sugiere un precalentamiento a 35°C y que planchas más
delgadas no sean soldadas por debajo de la temperatura de rocío.
El código ASME Sección VIII Caso 2214 provee información
adicional acerca de los requerimientos de precalentamiento en
situaciones especiales.
Post Calentamiento
El código ASME no sugiere un tratamiento térmico posterior a la
soldadura para aceros al 9% Ni de espesores igual o menores a
50.0 mm. Pero existen excepciones para requerimientos de
fabricación según ASME Sección VIII, Div. 1 ULT-79. La
temperatura para tratamiento térmico post soldadura debe ser
controlada y menor de la temperatura de revenido del metal base;
el rango usado es 551-583°C. La velocidad de enfriamiento debe
ser menor a 167°C/h para evitar la reducción en la tenacidad al
impacto del acero.
CONCLUSIONES
• Los aceros ASTM A553/553M cumplen con los requisitos de
tenacidad y máxima resistencia al esfuerzo hasta temperaturas
alrededor de -196°C. La microestructura muestra gran resistencia
a la iniciación y propagación de fisuras.

19. • Los procesos de soldadura empleados son diversos, sin embargo
el proceso SMAW resulta ser un proceso viable y flexible para
soldar en cualquier posición o material y en campo.
• Materiales de aporte con alto contenido de níquel son los más
apropiados para soldar aceros al 9% níquel. Asimismo, la
constante de expansión térmica es un importante factor a
considerar para seleccionar el material de aporte.
• Calores de aporte deben ser controlados para preservar la
tenacidad en la ZAT. El tratamiento térmico post calentamiento
debe regirse a los códigos establecidos.
Bibliografía:
- Metalurgia y soldabilidad de uniones soldadas. Oscar
A. QuintanaP. y J. Ernestco Indacochea
Joining Science & Advanced Materials Research Laboratory
Materials Engineering Department
University of Illinois at Chicago
Chicago, Illinois USA