Glosario-de-Mecanica-de-Materiales

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de 
Estudios Superiores Plantel Aragón 
 
INGENIERIA INDUSTRIAL 
 
 
CLASE “ mecánica de materiales” 
 
 
 
trabajo 
 
 
 
 
GRUPO:2804 
 
 
 
NOMBRE DE LA PROFESORA: MARTHA BERENICE FUENTES 
FLORES 
 
 
 
NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO 
 
 
 
 FECHA DE ENTREGA: 13 DE FEBRERO DEL 2023 
 
 
 
 
 
 
 
• Glosario 
 
Fluencia lenta & Rotura por fluencia lenta 
Cuando una muestra de metal mantiene una cierta tensión a una temperatura alta, la 
deformación plástica empieza a ocurrir, la cual, al pasar el tiempo, deviene en una 
fractura - incluso si la tensión es menor que el límite de fluencia del metal. Este 
fenómeno se llama "fluencia lenta". 
Es más probable que una fluencia lenta ocurra cuando la temperatura se incrementa 
bajo una cierta cantidad de tensión. Por lo tanto, la resistencia a la fluencia lenta es 
una de las cualidades importantes de las estructuras de acero resistentes al calor, 
tales como calderas industriales operadas a altas temperaturas durante largos 
períodos. Tales materiales resistentes al calor incluyen aceros con Cr-Mo, aceros 
inoxidables y súper-aleaciones. 
Cuando una muestra de metal se mantiene bajo una tensión y temperatura 
constantes, la muestra se deforma exhibiendo una curva de tensión o una "curva de 
fluencia lenta" con el tiempo, como se muestra en la Fig. 1. Las propiedades de 
fluencia lenta de un metal se pueden conseguir, ya sea mediante una "prueba de 
fluencia lenta" o por una "prueba de rotura por fluencia lenta." En las pruebas de 
fluencia lenta, la velocidad de fluencia es determinada por la medición continua de la 
deformación por tracción de la muestra en condiciones de tensión y temperatura 
constantes. Los métodos de prueba de fluencia lenta se especifican en las normas 
nacionales tales como ASTM E139 y JIS Z 2271. En las pruebas de rotura por fluencia 
lenta, el tiempo que toma para que una rotura por fluencia ocurra cuando la muestra 
se mantiene bajo tensión y temperatura constantes, revela la resistencia a la rotura por 
fluencia lenta. Los métodos de prueba de rotura por fluencia lenta también se 
encuentran claramente especificados, por ejemplo, en la norma ASTM E139 y JIS Z 
2272. Generalmente las pruebas de rotura por fluencia se llevan a cabo, y sus 
resultados son ampliamente utilizados como información básica para el diseño de 
estructuras con el fin de soportar temperaturas elevadas. 
 
Fig. 1: Curva de fluencia lenta (tensión y temperatura constantes) 
Los diagramas de tensión en relación con el tiempo de rotura, obtenidos a través de 
las pruebas de rotura por fluencia lenta, describen líneas rectas o líneas rotas como se 
muestra en la Fig. 2. Con este diagrama, la resistencia a la rotura por fluencia lenta 
durante una cantidad específica de tiempo puede ser determinada. Además de la 
resistencia, las pruebas de rotura por fluencia lenta proporcionan información sobre la 
elongación, reducción del área, y el carácter de las fracturas. Por lo tanto, es posible 
comparar diferentes materiales en términos de sus propiedades de fluencia lenta. 
 
Fig. 2: Diagramas típicos de tensión en función del tiempo de rotura en las 
pruebas de rotura por fluencia lenta del metal de soldadura con 2.25Cr-1Mo. 
Las propiedades de fluencia lenta de los materiales pueden verse afectadas por 
factores tales como la composición química, el método de producción, el tratamiento 
térmico, la microestructura y el tamaño de grano de cristal. Como se muestra en la Fig. 
3, la resistencia a la fluencia lenta de los materiales puede ser influenciada por el tipo y 
la cantidad del elemento de aleación; siendo el Mo uno de los elementos más eficaces 
que mejoran la resistencia a la fluencia lenta. En la evaluación de las propiedades de 
fluencia lenta de aceros y metales de soldadura se deben examinar a fondo las 
diferencias en la estructura metalúrgica, química, proceso de producción y ciclo 
térmico. 
Últimamente, las temperaturas y presiones de operación de los equipos resistentes al 
calor tienden a ser mayores con el fin de mejorar la eficiencia de producción. Para 
continuar con esta tendencia, también se han mejorado los insumos de soldadura para 
proporcionar suficientes propiedades de fluencia lenta a temperaturas elevadas 
equivalentes a aquellas pertenecientes a los materiales de acero avanzados. 
 
Fig. 3: Resistencia a la fluencia lenta vs. el elemento de aleación de hierro puro. 
Referencia: Exposición de los Términos de Soldadura, SWS, 1999 
 
 
Temperatura de transición para Resistencia 
La resistencia a las fracturas frágiles de aceros y metales de soldadura puede ser 
evaluada por medio de varias pruebas de resistencia. En particular, las pruebas de 
impacto Charpy, con muestras de muescas de corte en V, se utilizan frecuentemente 
para confirmar el cumplimiento de un código o especificación que incluye los requisitos 
de la prueba de impacto, o al supervisar la resistencia con un programa de control de 
calidad. 
La absorción de energía del impacto Charpy de aceros dulces y de baja aleación de 
soldadura está profundamente influenciada por la temperatura, y por lo tanto, la 
especificación incluye la temperatura a la que se requiere una energía absorbida en 
particular. Por ejemplo, si es probable que un acero de soldadura destinado a una 
estructura en alta mar sea expuesto a temperaturas tan bajas como -40°C, la 
especificación requerirá de un mínimo de 47J. 
Por el contrario, la temperatura de transición requiere pruebas de impacto a 
temperaturas que van a partir de niveles relativamente altos, en los que el acero 
soldado exhibe su mayor resistencia, hasta temperaturas bajas, a las que el acero 
soldado plasma su menor resistencia. Cuando la energía absorbida se representa 
frente a la temperatura, los aceros dulces y de baja aleación de soldadura se someten 
a una caída abrupta de energía durante un lapso intermedio relativamente pequeño de 
temperatura en la curva de transición de absorción de energía mostrada en la Fig. 1. 
De los diversos métodos para definir la transición de absorción de energía, el que se 
usa más a menudo es utilizado para calcular la absorción de energía media (TrE) entre 
la plataforma superior y la inferior. 
Esta caída en la absorción de energía se inicia cuando se produce una división 
durante la fractura, que por lo general puede ser confirmada por la aparición de 
algunas fracturas frágiles en las superficies sobre la muestra rota. Las proporciones 
relativas de la fractura frágil a la fractura dúctil observadas sobre las superficies rotas, 
(Fig. 2) puestas a prueba en el rango de temperaturas, exhiben otra curva de 
transición como se muestra en la Fig. 1. La temperatura a la que una muestra puesta a 
prueba mostrará la textura de una fractura, media-frágil y media-dúctil, indica la 
temperatura de transición de apariencia de fractura (FATT). 
 
Figura 1: Transición de absorción de energía y curvas de transición de 
aparición de fractura de aceros dulces o de baja aleación de soldadura. 
 
Fig. 2: Apariencia de fractura esquemática de una muestra de prueba de 
impacto Charpy después de la rotura y la definición del porcentaje de fractura 
frágil y expansión lateral. 
La curva de transición de energía (Fig. 1) muestra alrededor de 134J a -40°C — por 
encima del ejemplo mencionado anteriormente sobre los criterios de aceptación (47J a 
-40°C) — y TrE y FATT están aproximadamente a -55°C. Obviamente, se consideraría 
que esta soldadura de acero tiene un nivel de energía absorbida aceptable para los 
criterios de aceptación. 
El grado de expansión lateral (a-b en la Fig. 2) también se considera un medio 
aceptable de evaluación de la resistencia cuantitativa. Las medidas de expansión 
lateral obtenidas en las pruebas, realizadas en un rango de temperaturas, pueden 
desarrollar una temperaturade transición similar a la de TrE y FATT. 
 
CARBONO EQUIVALENTE 
En la soldadura por arco de aceros al carbono y de baja aleación, el endurecimiento 
de la zona afectada por el calor (HAZ) del metal base es causado normalmente por la 
transformación de la austenita en martensita que resulta de la rápida refrigeración del 
metal de soldadura. El grado de endurecimiento depende del contenido de la aleación 
y la velocidad de enfriamiento. Para los aceros al carbono y de baja aleación, el efecto 
de la composición se evalúa por medio del carbono equivalente desarrollado 
empíricamente (Ceq). La siguiente fórmula se utiliza más comúnmente para 
determinar el Ceq, la cual está aprobada por el Instituto Internacional de Soldadura: 
 
En Japón, la siguiente fórmula se utiliza comúnmente para evaluar la capacidad de 
endurecimiento de aceros al carbono y de baja aleación: 
 
En estas fórmulas, C y otros elementos de aleación representan porcentaje de masa. 
 
Fig. 1: Máxima dureza de la HAZ vs Ceq de un acero dulce de 20 mm de grosor 
y aceros de alta resistencia a la tracción (Soldadura de cordón-sobre-chapa con 
un electrodo D5016) [Ref. 1]. 
Como se muestra en la Fig. 1, la máxima dureza de la HAZ aumenta a medida que 
aumenta el Ceq, ilustrando el efecto profundo y el efecto directo que el carbono tiene 
sobre la dureza. Otros elementos de aleación también afectan a la dureza, pero con 
una menor influencia. En total, afectan a la dureza de la soldadura. Como se indica en 
la Fig., la dureza máxima de la HAZ de un acero al carbono o de baja aleación puede 
ser estimada de acuerdo a la fórmula Hmax = (666Ceq + 40) ± 40. Sin embargo, el uso 
más importante de este concepto no ha sido dado para predecir la dureza, sino la 
temperatura mínima de precalentamiento necesaria para evitar la formación de 
martensita dura o una microestructura con una mala ductilidad. 
Tal microestructura, en conjunción con la restricción de la junta de soldadura y el 
contenido de hidrógeno del metal de soldadura, puede causar agrietamiento en frío en 
la soldadura. Como se muestra en la Fig. 2, agrietamiento debajo del cordón, un tipo 
de agrietamiento en frío se produce en la HAZ; aumenta en conjunto con el Ceq. 
 
Fig. 2: Efecto del Ceq del metal base en el agrietamiento debajo del cordón 
(Metal Base: acero de C-Mn de 38 mm de grosor; Electrodo revestido: E6010 de 
3.2 mmØ: Condiciones de Soldadura: 100A/25V/25cpm; Longitud del cordón: 32 
mm) [Ref. 2]. 
Por las razones expuestas, el Ceq es un indicador que puede ayudar a predecir la 
capacidad de endurecimiento o soldabilidad del metal base. Es decir, cuanto mayor 
sea el Ceq, mayor es la dureza y más alta es la temperatura de precalentamiento 
esperadas. Esta es la razón por la que el Ceq puede ser incluido en las 
especificaciones de materiales y los códigos de construcción de soldadura, ya sea 
como una guía obligatoria o de recomendación para la regulación de la selección del 
acero o para el control de los procedimientos de soldadura. 
» Referencias « 
[1] H.Suzuki y H.Tamura. Metalurgia de Soldadura. Libro Completo de la Serie 1 de Soldadura, Sanpo Publications Inc. 
 [2] S.Yamamoto. El ABC de la Soldadura por Arco e Inspección. Shinko Welding Service Co., Ltd. 
 
Límite de Elasticidad y el 0.2% de Límite Elástico Convencional 
 
La prueba de tracción puede revelar varias propiedades de ingeniería importantes de 
los materiales. Estas propiedades son la resistencia (límite de elasticidad, límite 
elástico convencional, y resistencia a la tracción) y ductilidad (elongación y reducción 
de área). La resistencia y ductilidad de los metales se obtienen generalmente a partir 
de una prueba de tracción uniaxial simple en la que una muestra mecanizada se 
somete a una carga cada vez mayor. La tensión (carga dividida por el área de la 
sección transversal original, N/mm2 o MPa) puede ser trazada contra la deformación 
(alargamiento dividido por la longitud de referencia original, %), como se muestra en la 
Fig. 1. 
 
Fig. 1: Curvas de tensión-deformación para aceros suaves y aceros de baja y 
alta aleación 
La curva de tensión-deformación puede variar en configuración con las propiedades 
del metal a prueba y la temperatura de prueba. La curva de tensión-deformación del 
acero suave a temperatura ambiente, como se puede observar en la Fig. 1(a), muestra 
el punto en el cual se produce una elongación y deformación plástica, sin aumento de 
carga. Este punto específico se denomina "límite de elasticidad (o límite de elasticidad 
superior)." 
Por el contrario, la curva de tensión-deformación de aceros de baja aleación (por 
ejemplo, aceros de alta resistencia y aceros resistentes al calor) y aceros de alta 
aleación (aceros inoxidables, por ejemplo) no exhiben un límite de elasticidad, pero sí 
producen una curva suave como se muestra en la Fig. 1 (b). En este caso, la tensión 
necesaria para producir una cantidad offset (deformación plástica) de desplazamiento 
de 0.2% se utiliza generalmente para la resistencia estándar equivalente al límite de 
elasticidad, el cual se llama "límite elástico convencional de 0.2%" o "prueba de 
resistencia de 0.2%." Normalmente se refiere a ambos “límite elástico” y “límite elástico 
convencional de 0.2%”, simplemente como “límite de elasticidad.” 
En la Fig. 1(b), la porción sólida y recta (la línea de módulo recto) de la Línea A-A’ 
traza la elongación de la muestra sobre la longitud de referencia original con un 
incremento de tensión. Esta proporcionalidad lineal entre la tensión y la deformación 
representa el módulo de Young (módulo de elasticidad) para el metal a prueba. Si la 
carga en esta muestra de tensión es retirada en cualquier punto a lo largo de la línea 
recta del módulo, la longitud de la muestra volverá a su dimensión original; por lo cual 
la elasticidad absoluta es demostrada por el metal. Note el punto B en el eje de 
deformación, y trace una línea desde allí hasta el Punto B’, paralela a la línea A-A’. El 
punto C, donde la línea de offset de 0.2% (BB’) intercepta la curva de tensión-
deformación, se encuentra el límite elástico convencional de 0.2%. 
Para el metal de soldadura, la característica de elasticidad es similar a la de los 
materiales de acero mencionados anteriormente. Es decir, los metales de relleno para 
aceros suaves (E6019 y E6013) muestran el límite de elasticidad en la curva de 
tensión-deformación del metal de soldadura, mientras que los metales de relleno de 
alta resistencia, resistentes al calor, y de acero inoxidable, no presentan un límite de 
elasticidad en las curvas tensión-deformación. Por lo tanto, en este último caso, el 
límite elástico convencional de 0.2% es utilizado como se muestra por los datos de 
marcas individuales en el Manual de Soldadura de Kobelco. 
En el diseño de edificios y puentes de acero, el límite de elasticidad es utilizado para 
la resistencia estándar con el fin de desarrollar la tensión permitida de acuerdo con el 
factor de seguridad especificado. En el caso de los recipientes a presión, la tensión 
permitida se desarrolla con base en el límite de elasticidad así como en la resistencia a 
la tracción de acuerdo con las condiciones de servicio. 
 
CTOD 
Las estructuras soldadas, pueden fracturarse con rapidez de manera inestable, 
debido a los defectos de soldadura y a las grietas por fatiga que se producen en las 
zonas de estrés concentrado de una soldadura bajo tensiones más bajas de lo 
esperado. Las fracturas inestables o fracturas frágiles, pueden ocurrir 
inesperadamente en períodos cortos de tiempo antes del fin de la vida útil diseñada de 
la estructura. Por lo tanto, este tipo de fracturas pueden causar graves daños a una 
construcción soldada. 
Para prevenir este tipo fracturas inestables, el campo de la mecánica de fracturas ha 
sido establecido. Las investigaciones sobre parámetros de fractura nos permiten 
estimar la resistencia a lasfracturas de una construcción de manera sistemática. 
Los parámetros de fractura incluyen el factor de intensidad de tensiones (K), y el 
desplazamiento integral-J de apertura de punta de agrietamiento (CTOD). Hoy en día, 
el CTOD es generalmente utilizado en el diseño estructural y de componentes, como 
también en la evaluación de la aceptabilidad de la extensión de agrietamiento y de las 
cargas aplicadas admisibles. Las pruebas CTOD han sido utilizadas principalmente 
para aceros de carbono-manganeso y de bajas aleaciones en el rango de temperatura 
de transición dúctil/frágil, y se ha encontrado muy útil en pruebas de procedimiento de 
soldadura para trabajos en las estructuras marítimas del mar del Norte. 
Las pruebas CTOD han sido especificadas en la Norma Británica (BS 7448-91), la 
Norma de Ingeniería de Soldadura de Japón (WES 1108-95) y la norma Americana 
ASTM (ASTMEl 290-93). 
La mayoría de pruebas CTOD constan de tres puntos de curvatura, utilizando una 
muestra de grosor completo que tenga una muesca y una pre-grieta por fatiga en la 
punta de la muesca. En la etapa inicial de la carga de la muestra, la deformación 
plástica ocurre en la punta de la griega por fatiga original, causando una cierta 
cantidad de desplazamiento en la apertura de la punta de la grieta, dentro del período 
de Rac ― Fig. 1. 
El patrón de fractura de la muestra es analizado e identificado de acuerdo a las 
siguientes descripciones; es decir, a partir de una fractura completamente frágil hasta 
el colapso total del plástico: 
(1) Para una fractura frágil (ya sea por agrietamiento inestable o por un crujido en el 
registro de carga y desplazamiento) que se produce en la fase inicial de carga; el valor 
CTOD se designa δc. 
(2) Para una fractura frágil que ocurre y sigue un crecimiento lento (dúctil) de 
agrietamiento; el valor CTOD se designa δu. 
(3) Para un crecimiento lento (dúctil) de agrietamiento para fracturar la muestra a la 
máxima capacidad de carga bajo condiciones de crecimiento estable de agrietamiento; 
el valor CTOD se designa Delta M δm. 
El valor CTOD es determinado como el desplazamiento de apertura (mm) medido 
con un medidor de clip en la punta de la grieta por fatiga original, cuando la fractura 
frágil de (1) o (2) se produce por encima de estas, o cuando la carga máxima ha sido 
alcanzada por primera vez bajo la condición de (3). Es decir, el valor CTOD de una 
estructura en particular muestra el grado en el cual la estructura es durable bajo 
cargas aplicadas cuando contiene una grieta que puede ser detectada por pruebas no 
destructivas. Con un valor CTOD más grande, la estructura puede acomodar una 
grieta más larga o cargas más grandes. 
El valor CTOD puede verse afectado por la temperatura y el espesor del material; por 
lo que el requisito del CTOD se determina de acuerdo a la temperatura de servicio y al 
espesor máximo de la pared de la estructura correspondiente; por ejemplo, un CTOD a 
-10° C ≥ 0.25 mm para estructuras en alta mar. Con las recientes tendencias de 
realizar construcciones soldadas cada vez más grandes y de operar en ambientes 
cada vez más severos en los mares gélidos, los requisitos han tendido a volverse aún 
más estrictos. 
 
Fig. 1: Crecimiento de grieta por fatiga original y la transición de 
desplazamiento de carga con una muestra de curva de tres puntos 
(Referencia: Guía técnica de Kobe Steel, No. 395, 2003) 
 
Qué es la distorsión de soldadura? 
 
Qué es la distorsión de soldadura? 
En la fabricación de estructuras metálicas, se encuentran a menudo cambios 
dimensionales fundamentales que ocurren durante la soldadura. Esto es lo que 
llamamos "Distorsión de Soldadura". 
Cuáles son sus causas? 
Cuando se lleva a cabo una soldadura por fusión, el metal fundido se contrae 
irregularmente durante el enfriamiento del sólido hasta la temperatura ambiente, 
resultando en una contracción sobre la soldadura y ejerciendo una fuerza excéntrica 
en la sección transversal de la soldadura. La soldadura se deforma elásticamente en 
respuesta a las tensiones causadas por la contracción del metal de soldadura, por lo 
que se puede observar la tensión irregular en la distorsión macroscópica. 
Cuáles son los tipos de distorsión de soldadura? 
Hay un número de posibles tipos de distorsión de soldadura que se muestran en la 
Fig. 1: (A) Contracción transversal, (B) Contracción longitudinal, (C) Distorsión 
longitudinal, (D) Distorsión angular, (E) Distorsión de rotación, y (F) Distorsión de 
desplome. La magnitud dimensional de distorsión de soldadura y/o contracción 
dependen del rey de los metales a soldar y del procedimiento de soldadura. 
 
 
 
Fig. 1: Variación en la distorsión de soldadura 
Cómo se puede evitar y corregir la distorsión de soldadura? 
En la soldadura por fusión, la preparación de ranura, la secuencia de deposición, el 
orden, etc., se debe minimizar la distorsión de soldadura. Existen varios métodos para 
evitar la distorsión de soldadura mediante el uso de una abrazadera, cuña, etc., como 
se muestra en la Fig. 2. Como se puede ver en la Fig. 3, varias secuencias de 
soldadura tales como los métodos de “hacia adelante”, “hacia atrás”, simétricos y 
trampolín, son también muy útiles. 
En general, una estructura a soldar tiene un número de líneas de soldadura. Por lo 
tanto, una soldadura en el orden equivocado conduce a la distorsión y agrietamiento 
de la soldadura. Pruebas completas del método de soldadura, el orden de soldadura y 
la elección de los parámetros de soldadura adecuados, se requieren en gran 
necesidad de antemano, teniendo en cuenta las contracciones y expansiones 
causadas por la soldadura. 
La distorsión puede ser eliminada mediante la producción de una deformación 
plástica adecuada en la sección o miembro distorsionado, por métodos térmicos o 
mecánicos; enderezamiento mecánico térmico o de llama con una prensa o gato. Los 
tratamientos térmicos de pre-calentamiento y posteriores a la soldadura son también 
muy eficaces. 
 
 
 
Fig. 2: Algunos métodos de prevención de distorsión de soldadura 
 
 
 
Fig. 3: Variaciones de secuencias de deposición para minimizar la distorsión de 
soldadura 
» Referencias « 
[1] Yamamoto Shigeaki. El ABC de la Soldadura por Arco e Inspección. Shinko Welding Service Co., Ltd., Segunda Edición, 2003, p.58-
59. 
 [2] Welding Handbook Vol. 1, AWS, 8° Edición, 1987, P.241-264 
 
Qué es el hidrógeno difusible? 
 
 
 
Qué es el hidrógeno difusible? 
En soldadura, el hidrógeno se genera a partir de la disociación del vapor de agua o 
hidrocarburos en el arco de soldadura. Los metales como el acero y el aluminio, en o 
cerca de sus temperaturas de fusión, difunden hidrógeno en cantidades muy altas. Por 
lo tanto, el metal de soldadura fundido puede recoger hidrógeno rápidamente 
proveniente del gas caliente en el arco. Una vez en el metal de soldadura, los átomos 
de hidrógeno pueden difundirse con rapidez hacia la zona afectada por calor (HAZ) del 
metal base, como hidrógeno difusible ([H]D), debido a que su diámetro es mucho más 
pequeño que el tamaño de la retícula de los metales. 
Los metales rechazan el [H]D durante el enfriamiento y la fase de transformación, 
después de los cuales se concentra en las dislocaciones microestructurales y vacíos 
en la matriz. La fuerza motriz destinada a formar el hidrógeno molecular o biatómico 
en los vacíos es tan grande que la presión puede aumentar. Esto induce estreses de 
tensiones localizadas que se suman a los estreses de tensiones residuales. 
Cómo medir el [H]D 
El contenido de [H]D del metal de soldadura ha sido medido por variados métodos: 
Desplazamiento de glicerol según JIS Z 3118, desplazamiento de mercurio según ISO 
3690 y AWS A4.3, y cromatografía de gases según JIS Z 3118, ISO 3690, y AWS 
A4.3. Sin embargo, el método de desplazamiento de glicerol tiene el problema de la 
baja precisión en la medición de cantidadesbajas de [H]D (2 ml/100g o menos), 
mientras que el método de desplazamiento de mercurio tiene el problema de la 
contaminación ambiental. Por el contrario, la cromatografía de gases no cuenta con 
ninguno de estos problemas. Esta es la razón por la cual hoy en día, la cromatografía 
de gases se utiliza comúnmente para la medición del contenido de [H]D en los metales 
de soldadura producidos por los procesos SMAW, GMAW, FCAW y SAW. 
Con el método de cromatografía de gases especificado por la norma JIS, una 
pequeña pieza de acero, por ejemplo 10T×15W×30L para el SMAW, se suelda con un 
único cordón utilizando el electrodo revestido a probar. Poco después de la soldadura, 
la muestra de soldadura se enfría en agua con hielo y se limpia con un cepillo de 
alambre. Luego, la muestra de soldadura se coloca en un recipiente que recoge el 
hidrógeno, seguido por la purga de argón con el fin de eliminar el aire que el recipiente 
pueda contener. El recipiente que recoge el hidrógeno se mantiene durante 72 horas 
en el recipiente de temperatura constante (45°C) para recolectar el [H]D. Para medir la 
cantidad de [H]D, el recipiente que recoge el hidrógeno debe estar conectado al 
aparato de medición como se muestra en la Fig. 1. 
 
 
 
Fig. 1: Componentes instrumentales del método de cromatografía de gases 
para determinar el contenido de [H]D en las muestras de soldadura. 
Efectos sobre la soldabilidad 
El [H]D puede ser una causa del agrietamiento por hidrógeno (también conocido 
como debajo-del-cordón, frío, o agrietamiento retardado). El agrietamiento por 
hidrógeno puede ocurrir cuando se suelda aceros de carbono y de baja aleación. El 
potencial de agrietamiento por hidrógeno en el metal de soldadura y el HAZ depende 
de su composición, contenido de [H]D y nivel de estrés. Generalmente ocurre a una 
temperatura por debajo de los 150°C inmediatamente después del enfriamiento o tras 
un período de varias horas contando con la presencia combinada de una 
microestructura susceptible, altas cantidades de [H]D, y estrés de alta tensión. 
Cómo reducir el [H]D 
La humedad y otros compuestos hidrogenados pueden disociarse en el arco de 
soldadura e introducir [H]D en el metal de soldadura. Las posibles fuentes incluyen la 
humedad en el revestimiento del electrodo, el flujo de soldadura, el gas de protección, 
o contaminantes en el metal base o de relleno. El alambre de relleno o una varilla en 
sí, puede ser una fuente de contaminación derivada de los lubricantes utilizados 
durante la operación de trefilería. 
Con el fin de reducir el contenido de [H]D y minimizar sus efectos adversos cuando se 
suelde, los siguientes puntos son recomendados: 
(1) Utilice insumos de soldadura con bajo contenido de hidrógeno, más 
preferiblemente, insumos de soldadura con extra-bajo y ultra bajo contenido de 
hidrógeno. También se recomiendan insumos de soldadura con baja absorción de 
humedad que puedan resistir la absorción durante largos periodos de tiempo bajo 
condiciones de alta humedad atmosférica. 
(2) Almacene y vuelva a secar los insumos de soldadura de acuerdo con las 
recomendaciones de los fabricantes. 
(3) Limpie la ranura de soldadura y el área alrededor de ella con cuidado y 
correctamente, para retirar tales fuentes de hidrógeno como el óxido, aceite, pintura, 
agua de lluvia y rocío. 
» Referencias « 
[1] JIS Z 3118-1992 y Z 3212-2000 
 [2] Welding Handbook, Vol. 4, 8° Edición, P4-5, 1998, AWS. 
 
Qué es la inyección de calor y como afecta la calidad de las soldaduras? 
 
La inyección de calor puede ser referida como “la energía eléctrica suministrada por 
la soldadora de arco a la pieza de trabajo”. En la práctica, sin embargo la inyección de 
calor puede aproximadamente posible. Si la eficiencia del arco no es tomada en 
consideración, ser caracterizada como el radio del poder del arco suministrado al 
electrodo a la velocidad que viaja el arco, como se muestra en la siguiente ecuación: 
 
 
 
Donde “A” es la corriente de soldadura (Amperio: la cantidad de electricidad 
producida en un segundo), “V” es el voltaje de la soldadora de arco (voltios), “S” es la 
velocidad de transferencia del arco o velocidad de soldadura (mm/min o cm/min), “60” 
estandariza las unidades para “A” y “S”, ya que 1 minuto es 60 segundos). De esta 
manera, la unidad de inyección de calor puede ser J/mm, Kj/mm, J/cm o Kj/cm donde 
“J” y “KJ” representan Joule y Kilo joule respectivamente. 
La característica más importante de inyección de calor, es esa que gobierna las tasas 
de enfriamiento en soldaduras y así afecta la microestructura de la soldadura metálica 
y la zona afectada por el calor. Un cambio en la microestructura directamente afecta 
las propiedades de las soldaduras. Por lo tanto, el control de la inyección de calor es 
muy importante en la soldadura de arco en términos de control de calidad. 
 
 
 
Fig. 1 – el efecto Fig. 1 – El efecto de las tasas de inyección de calor en 
soldaduras como una función de temperaturas de precalentamiento (espesor de 
las placas: 19mm) 
La figura N° 1, muestra como la inyección de calor afecta las tasas de enfriamiento 
en soldaduras. Esta figura sugiere que el efecto de la inyección de calor sobre la tasa 
de enfriamiento es más significativo en rangos de inyección de calor menores en cada 
temperatura de precalentamiento cuando el espesor de las placas se mantiene 
constante. 
La figura N° 2, muestra que el uso de una mayor inyección de calor (A: 2,5 Kj/mm) 
causa mas microestructura gruesa cuando se compara con inyecciones de calor 
menores (B:l.0 Kj/mm), está marcada diferencia en la microestructura resulta en un 
efecto significativo sobre la fuerza de las soldaduras como se muestra en la Fig. N° 3. 
 
 
 
Fig. N° 2 – Una comparación de microestructuras de gas de arco metálico todo 
metal soldado – depositado de una ER80S-G de prueba de cable usando dos 
diferentes montos de inyección de calor. 
 
 
 
Fig. 3 - El Efecto de la inyección del calor sobre la fuerza de todos los metales 
depositados de una soldadura metálica de arco ER80S-G de cable en gas de 
prueba. (fuente:IIW Doc. XII-1647-00,2000) (fuente: IIW Doc. IIW Doc. XII-1647-00) 
 
Transferencia por Pulverización de Arco: Ventajas y Limitaciones 
 
En la soldadura por arco de metal de gas (GMAW), la gran variedad de gases de 
protección, cables de soldadura y fuentes de poder resultan en tres diferentes modos 
de transferencia del metal a través del arco. Estos modos son conocidos como spray, 
globular, y en cortocircuito. La Fig. 1 muestra las diferencias entre los tres modos de 
transferencia del metal. Cada modo de transferencia de metal tiene ventajas y 
limitaciones específicas. 
 
 
 
Fig. 1 — Tres grandes modos de transferencia del metal fundido en la 
soldadura por arco metálico con gas y con alambres sólidos 
Como se muestra en la Fig. 2, una transferencia por pulverización de arco requiere 
corrientes de soldadura relativamente elevadas (superiores a la "transición actual" o 
"crítica" en relación con el diámetro del alambre). Las mezclas de argón o de gas rico 
en argón (por ejemplo, 80% CO2 Ar +20%) son necesarias para la protección del arco 
de pulverización. 
El modo de transferencia por pulverización de arco resulta de una manera altamente 
dirigida, un flujo estable de gotas discretas y se conserva esencialmente sin 
salpicaduras. La energía del arco alto asociado con la transferencia por pulverización 
de arco, no es adecuada para unir láminas de metal debido a la quema a través de o 
para la soldadura de aceros en las posiciones verticales o elevadas a causa de la 
extrusión de metal fundido. Es, por lo tanto, utilizado ampliamente para la posición 
plana de soldadura de diversos metales y aleaciones. 
 
 
 
Fig. 2 — Los modos de transferencia de metal fundido y la cantidad de 
salpicaduras en GMAW convencional con un alambre sólido. (Fuente: “Welding 
Journal”)El espesor del área de trabajo y las limitaciones de posición se han superado, en 
gran medida, debido a la transferencia por pulverización de arco con fuentes de 
energía especialmente diseñados. Estas fuentes de energía producen formas de onda 
controladas y frecuencias que hacen pulsar a la corriente de soldadura. Durante este 
pulso, una o más gotas se forman y se transfieren. Mediante la reducción de la energía 
de la transferencia por pulverización de arco promedio y la tasa de punto de fusión del 
alambre, la pulsación hace que las características deseadas de la transferencia por 
pulverización sean disponibles para la unión de chapas gruesas y metales de 
soldadura en todas las posiciones. 
 
Qué es la tenacidad de muescas a temperaturas bajas y cómo es 
determinada? 
 
Un metal dúctil, como es juzgado por la tracción normal o los ensayos de flexión, 
puede disminuir el modo de "rotura frágil", con poco o con nada de deformación 
plástica cuando se somete a pruebas críticas o con condiciones de servicio. Las 
condiciones críticas dependen de la "tenacidad a la fractura" del metal. La fractura 
frágil se considera más peligrosa que las fracturas dúctiles exhibidas en la tracción 
normal o ensayos de flexión, ya que los fallos a gran velocidad toman lugar en las 
estructuras de acero. Los siguientes tres factores influyen marcadamente en el 
comportamiento de un metal en términos de fractura frágil: 
(1) Presencia de una muesca en el metal 
(2) Temperatura del metal 
(3) Las tensiones residuales y aplicadas en el metal 
La "Resistencia a la fractura" es un término genérico para las medidas de resistencia 
a la extensión de una grieta. Los métodos comunes de medición de la resistencia a la 
fractura de las uniones soldadas son la Charpy V-notch test de impacto, el test de la 
apertura del desplazamiento de la punta de la grieta (CTOD). Prueba de caída de 
peso, y la prueba de tensión compacta. De estos métodos de prueba, el test de 
impacto de la Charpy V-notch se usa más comúnmente para determinar la resistencia 
a las fracturas (también conocido como "la tenacidad de muescas a temperaturas 
bajas") de las soldaduras. 
El test de impacto de la Charpy V-notch utiliza la muestra estándar que se muestra 
en la Fig. 1. Cuando el grosor de la soldadura no es lo suficientemente grande como 
para retirar el tamaño de la muestra, una muestra más fina (tamaño de la sub-muestra) 
puede ser utilizado. La muestra se coloca con los extremos de la superficie dentada a 
caballo entre dos soportes y se golpea enfrente de la muesca con un martillo en forma 
de cuña en el extremo de un péndulo. La energía absorbida al romper la muestra se 
calcula a partir de la masa y la longitud del péndulo, la altura inicial del martillo y de la 
altura del martillo después de la fractura. Para los metales de aleación de carbono que 
exhiben un cambio en el modo de fallo (de una fractura de cizallamiento a la rotura 
frágil) al disminuir la temperatura, la prueba se realiza a varias temperaturas. 
 
 
 
Fig. 1 - Una muestra de prueba de impacto de un Charpy V-notch estándar. 
(Arriba) y una típica máquina de prueba de impacto (Izquierda) 
El resultado más frecuente es la energía absorbida, pero el porcentaje del esfuerzo 
cortante de la fractura y la expansión lateral también deben ser reportados. Típicas 
curvas de transición temperaturas de carbono o de baja aleación del metal de 
soldadura se muestran en la Fig. 2. 
 
 
 
Fig. 2 — Típicas curvas de transición de temperatura de un carbono o un metal 
de aleación soldado ES: corte, B: frágil) 
 
Cuál es la Ferrita Contenida en Metales Inoxidables Austeníticos de 
Soldadura, y Cómo se Mide? 
Al hablar de la calidad de los insumos de acero inoxidable austenítico de soldadura, 
el contenido de ferrita de los metales de soldadura es un asunto importante. La ferrita 
es muy eficaz para prevenir el agrietamiento en los metales de soldadura inoxidable 
austeníticos. Sin embargo, la ferrita también puede producir fragilidad (una fragilidad 
de fase) de los metales de soldadura a altas temperaturas y disminuye la tenacidad de 
primera clase del impacto de los metales de soldadura a temperaturas criogénicas. El 
control del contenido de ferrita, por lo tanto, es muy importante en el diseño de 
composiciones químicas de los insumos de soldadura. Los insumos generales de 
soldadura de acero inoxidable austenítico tales como el tipo E308 y E308L, están 
diseñados de manera que los metales de soldadura contengan aproximadamente 3-
10% de ferrita con el fin de evitar el agrietamiento y minimizar la fragilidad a altas 
temperaturas. 
Fig. 1 muestra la típica microestructura de un metal depositado de tipo E308: las 
zonas oscuras son ferrita y las zonas blancas son austenita. 
 
 
 
Fig. 1 — Microestructura típica de un metal depositado de tipo E308: las zonas 
oscuras son ferrita y las zonas blancas son austenita (200x) 
La ferrita y la austenita son muy diferentes en sus propiedades físicas 
correspondientes. Fig. 2 compara las diferencias entre los dos sobre las propiedades 
físicas típicas. 
 
 
 
Fig. 2 — Una comparación de las propiedades de la ferrita y la austenita en 
unidad de red cristalina y propiedades magnéticas 
La diferencia en las propiedades magnéticas es muy importante en la discusión del 
contenido de ferrita de un metal de soldadura austenítico, ya que los métodos 
magnéticos (además de métodos químicos y metalúrgicos) se utilizan frecuentemente 
para medir el contenido de ferrita. De los métodos de medición magnética, un 
“Feritscope” (Fig. 3) es más útil para medir directamente el porcentaje de ferrita en 
soldaduras en el lugar. 
 
 
 
Fig. 3 — Un “Feritscope” es más útil para medir el contenido de ferrita de 
metales de soldadura en el lugar, debido a que la sonda es lo suficientemente 
pequeña como para ponerla en un área pequeña del metal de soldadura. 
 
Qué es “Uranami” y cuan útil es? 
 
La palabra “uranami” es la pronunciación literal, conformada de 2 términos técnicos 
japoneses “裏波.”, “ura” literalmente significa “reverso” y “nami” “ondas”. “Uranami” se 
usa para describir el collar de penetración hecha al reverso de la ranura cuando se 
suelda desde la cara frontal de la ranura (soldadura de un lado sin materiales traseros) 
Fig. 1 
 
 
 
Fig.1-El “uranami” es la penetración hecha al reverso de la ranura cuando se 
suelda desde la cara frontal de la ranura (Soldadura de un lado sin materiales 
traseros) 
“Uranami” ha sido usado en el campo de la soldadura en Japón por algún tiempo. 
Este término fue común ya en 1954, cuando se desarrolló el LB – 52U. LB – 52U 
ahora es llamado electrodo “uranami”, o un electrodo cubierto de uso exclusivo para 
soldadura “uranami” (soldadura por un solo lado sin materiales posteriores). El 
estándar JIS ahora especifica la línea “uranami” para referirse a una línea de 
soldadura de penetración 
Soldadura “Uranami” es una de los procesos de soldaduras de un lado, pero sin 
material posterior se usa (parte posterior de acero, material trasero refractario, material 
trasero de soldadura o material trasero de gas) por lo tanto, el electrodo “uranami” está 
listo para usarse en soldadura de un solo lado sin ninguna necesidad para preparar 
materiales traseros o equipo (materiales traseros o plantillas de abrazaderas) Fig. 2. 
 
 
 
Fig. 2- El proceso de soldadura “uranami”, o un proceso de soldadura de un 
solo lado sin ningún tipo de material de cubierta trasera y equipo en el reverso 
de la ranura. 
El término “uranami” puede ser usado para otros procedimientos de soldadura por un 
solo lado, tanto como para la soldadura “uranami” con un electrodo uranami el metal 
blindado de soldadura de arco. Cualquiera de las líneas de penetración puede ser 
llamado “uranami” en procedimientos de soldadura de un solo lado con el material 
trasero y equipo en soldadura por arco sumergido, soldadurapor arco de gas metálico, 
soldadura por arco de gas tungsteno electrogas. 
La soldadura “uranami” ofrece un procedimiento muy económico. Puede ahorrar 
mano de obra y costos de material en la preparación del material de encubrimiento 
trasero y equipo en soldaduras por un solo lado, por lo tanto es muy útil en la 
construcción de sistemas de tubería en plantas, tuberías a campo traviesa y 
estructuras tubulares. 
En soldadura “uranami” sin embargo, los soldadores deben usar las técnicas 
específicas como se plantean en la columna de “LB – 52U” sobre este tema. Cuando 
se trata de controlar la penetración de la raíz, la protuberancia o el refuerzo del 
“uranami” igualmente se debe controlar dentro de las especificaciones que se tiene 
que seguir.