El concepto de contenido de carbono equivalente se usa en materiales ferrosos, generalmente acero y hierro fundido , para determinar varias propiedades de la aleación cuando se usa más que solo carbono como aleación , lo cual es típico. La idea es convertir el porcentaje de elementos de aleación distintos del carbono en el porcentaje de carbono equivalente, porque las fases de hierro-carbono se comprenden mejor que otras fases de aleación de hierro. Más comúnmente, este concepto se usa en soldadura , pero también se usa cuando se trata térmicamente y se va a fundir hierro.
En soldadura, el contenido de carbono equivalente (CE) se utiliza para comprender cómo los diferentes elementos de aleación afectan la dureza del acero que se está soldando. Esto luego está directamente relacionado con 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 . 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, es necesario un método de comparación para juzgar la diferencia de dureza entre dos aleaciones hechas de diferentes elementos de aleación. [1] [2] 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). [3]
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. [3]
La otra fórmula y la más popular es la fórmula de Dearden y O'Neill, que fue adoptada por IIW en 1967. [4] Esta fórmula se ha encontrado adecuada para predecir la templabilidad en una amplia gama de aceros al carbono simple y al carbono-manganeso de uso común. pero no a los aceros microaleados de alta resistencia y baja aleación ni a los aceros al Cr-Mo de baja aleación. La fórmula se define como sigue: [2]
La Sociedad Japonesa de Ingeniería de Soldadura adoptó el parámetro crítico del metal (Pcm) para el agrietamiento de la soldadura, que se basó en el trabajo de Ito y Bessyo, es: [4] [6]
El carbono equivalente es una medida de la tendencia de la soldadura a formar martensita al enfriarse y sufrir una fractura frágil. Cuando el carbono equivalente está entre 0,40 y 0,60, puede ser necesario precalentar la soldadura. Cuando el equivalente de carbono es superior a 0,60, es necesario precalentar, y puede que sea necesario el postcalentamiento.