--- title: "Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de…" description: "La ZAC es un mapa graduado de historiales térmicos, no una franja uniforme." canonical: https://steelequivalents.com/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero language: es robots: index, follow og_type: article type: wiki-article language_alternates: en: https://steelequivalents.com/wiki/heat-treatment/steel-weld-heat-affected-zone-metallurgy.md cs: https://steelequivalents.com/cs/wiki/tepelné-zpracování/metalurgie-tepelně-ovlivněné-oblasti-ocelového-svaru.md de: https://steelequivalents.com/de/wiki/wärmebehandlung/metallurgie-der-wärmeeinflusszone-beim-stahlschweißen.md es: https://steelequivalents.com/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero.md fr: https://steelequivalents.com/fr/wiki/traitement-thermique/métallurgie-de-la-zone-affectée-par-la-chaleur-lors-du-soudage-de-l-acier.md hu: https://steelequivalents.com/hu/wiki/hőkezelés/a-hegesztett-acél-hőhatásövezetének-metallurgiája.md it: https://steelequivalents.com/it/wiki/trattamento-termico/metallurgia-della-zona-termicamente-alterata-nella-saldatura-dell-acciaio.md nl: https://steelequivalents.com/nl/wiki/warmtebehandeling/metallurgie-van-de-warmte-beïnvloede-zone-bij-het-lassen-van-staal.md pl: https://steelequivalents.com/pl/wiki/obróbka-cieplna/metalurgia-strefy-wpływu-ciepła-podczas-spawania-stali.md pt: https://steelequivalents.com/pt/wiki/tratamento-térmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-da-soldadura-do-aço.md ru: https://steelequivalents.com/ru/вики/термическая-обработка/металлургия-зоны-термического-влияния-при-сварке-стали.md tr: https://steelequivalents.com/tr/wiki/ısıl-işlem/çelik-kaynağında-isıdan-etkilenen-bölgenin-metalurjisi.md zh: https://steelequivalents.com/zh/维基/热处理/钢焊缝热影响区冶金学.md ja: https://steelequivalents.com/ja/ウィキ/熱処理/鋼材溶接熱影響部の冶金学.md ar: https://steelequivalents.com/ar/ويكي/المعالجة-الحرارية/علم-معادن-المنطقة-المتأثرة-بالحرارة-في-لحام-الفولاذ.md ko: https://steelequivalents.com/ko/위키/열처리/강재-용접-열영향부-야금.md pt-br: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/tratamento-térmico/metalurgia-da-zona-afetada-pelo-calor-na-soldagem-do-aço.md hi: https://steelequivalents.com/hi/विकी/ऊष्मा-उपचार/इस्पात-वेल्ड-के-ऊष्मा-प्रभावित-क्षेत्र-का-धातुकर्म.md content_hash: sha256:4072677498db6a4bba1c0371a25b5588dc1483f41c85344842a40071783fc0d1 generated: 2026-09-26 --- > **Machine-readable Markdown rendering.** This is a Markdown representation of a web page, > served for AI agents and crawlers as a token-efficient alternative to the full HTML. > Full interactive HTML version: https://steelequivalents.com/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero > Canonical URL: https://steelequivalents.com/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero > Available languages: en, cs, de, es, fr, hu, it, nl, pl, pt, ru, tr, zh, ja, ar, ko, pt-br, hi > Change detection: `content_hash` is the SHA-256 of this document's Markdown body — everything > below this block, whitespace-trimmed, excluding the front-matter. Compare it to detect a real > content change; `generated` moves on every render and is not a change signal. ![Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero](/images/uploads/796b2138-93f3-4df9-8f62-9924a1238e85/wiki-hero-a-transverse-steel-weld-cross-section-showing-the-fusion-zone-fusion-boundary-co-1920x823.jpg) Tratamiento térmico # Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero La ZAC es un mapa graduado de historiales térmicos, no una franja uniforme. ![Retrato de Anders Bergström, reportero del sector del acero](/images/uploads/a7d8e5bc-7cdf-409b-913b-211e63e8c441/anders-bergstr-m-1920x1920.jpg) **[Anders Bergström](/es/noticias/autor/anders-bergstrom "Anders Bergström")** Tratamiento térmico 60+ min de lectura Actualizado 15 ago 2026 Revisado con evidencia En esta páginaEn esta página - [1. Qué es la zona afectada por el calor y qué no es](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#1-qué-es-la-zona-afectada-por-el-calor-y-qué-no-es "1. Qué es la zona afectada por el calor y qué no es") - [2. Ciclos térmicos: temperatura máxima, velocidad de calentamiento y tiempo de enfriamiento](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#2-ciclos-térmicos-temperatura-máxima-velocidad-de-calentamiento-y-tiempo-de-enfriamiento "2. Ciclos térmicos: temperatura máxima, velocidad de calentamiento y tiempo de enfriamiento") - [3. Austenitización y las subregiones convencionales de la ZAC](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#3-austenitización-y-las-subregiones-convencionales-de-la-zac "3. Austenitización y las subregiones convencionales de la ZAC") - [4. Productos de transformación y microestructura de la ZAC](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#4-productos-de-transformación-y-microestructura-de-la-zac "4. Productos de transformación y microestructura de la ZAC") - [5. Dureza, tenacidad y resistencia a lo largo de la ZAC](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#5-dureza-tenacidad-y-resistencia-a-lo-largo-de-la-zac "5. Dureza, tenacidad y resistencia a lo largo de la ZAC") - [6. Mecanismos de agrietamiento de la ZAC en aceros al carbono y de baja aleación](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#6-mecanismos-de-agrietamiento-de-la-zac-en-aceros-al-carbono-y-de-baja-aleación "6. Mecanismos de agrietamiento de la ZAC en aceros al carbono y de baja aleación") - [7. Precalentamiento, control entre pasadas y variables del procedimiento de soldadura](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#7-precalentamiento-control-entre-pasadas-y-variables-del-procedimiento-de-soldadura "7. Precalentamiento, control entre pasadas y variables del procedimiento de soldadura") - [8. Soldadura multipasada: recalentamiento, revenido y solapamiento de la ZAC](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#8-soldadura-multipasada-recalentamiento-revenido-y-solapamiento-de-la-zac "8. Soldadura multipasada: recalentamiento, revenido y solapamiento de la ZAC") - [9. Grado 91 y fisuración de Tipo IV](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#9-grado-91-y-fisuración-de-tipo-iv "9. Grado 91 y fisuración de Tipo IV") - [10. Corrosión y fisuración asistida por el medio en la ZAC](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#10-corrosión-y-fisuración-asistida-por-el-medio-en-la-zac "10. Corrosión y fisuración asistida por el medio en la ZAC") - [11. Examen de la ZAC y caracterización de las propiedades](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#11-examen-de-la-zac-y-caracterización-de-las-propiedades "11. Examen de la ZAC y caracterización de las propiedades") - [12. Lectura de las normas de soldadura y las calificaciones de procedimientos](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#12-lectura-de-las-normas-de-soldadura-y-las-calificaciones-de-procedimientos "12. Lectura de las normas de soldadura y las calificaciones de procedimientos") - [13. Marco metalúrgico práctico para el diagnóstico de la ZAC](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#13-marco-metalúrgico-práctico-para-el-diagnóstico-de-la-zac "13. Marco metalúrgico práctico para el diagnóstico de la ZAC") - [14. Síntesis: por qué la metalurgia de la ZAC controla el comportamiento del acero soldado](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#14-síntesis-por-qué-la-metalurgia-de-la-zac-controla-el-comportamiento-del-acero-soldado "14. Síntesis: por qué la metalurgia de la ZAC controla el comportamiento del acero soldado") ## 1. Qué es la zona afectada por el calor y qué no es ### Definición en relación con la zona de fusión y el metal base no afectado La zona afectada por el calor (HAZ) es la porción del metal base cuya microestructura, propiedades o ambas han sido alteradas por el calor de soldadura sin llegar a fundirse. Se encuentra entre el límite de fusión y el metal base no afectado. La zona de fusión es diferente: es el metal de soldadura que se volvió líquido, se mezcló con cualquier material base fundido y posteriormente se solidificó. Su estructura está determinada principalmente por las condiciones de solidificación, la dilución, la composición del metal de soldadura y el enfriamiento posterior. Ese límite es metalúrgico, no simplemente visual. El ataque químico puede revelar una línea de fusión, pero la HAZ se extiende más allá de ella porque el calor se propaga hacia la placa, la tubería o el accesorio. El metal situado inmediatamente fuera del límite de fusión puede haber alcanzado una temperatura superior al intervalo crítico superior y haberse transformado por completo en austenita antes de enfriarse. A mayor distancia, la temperatura máxima puede haber sido suficiente únicamente para refinar los granos existentes, transformar parcialmente la estructura, revenir la martensita o provocar el engrosamiento de los carburos. Más lejos aún, la temperatura puede haber sido demasiado baja para producir una alteración medible. ![Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero](/images/uploads/8fb86a13-d1d2-4bec-93e6-674197b88553/wiki-inline-a-steel-plate-beside-a-weld-showing-nested-peak-temperature-contours-and-corresp-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/8fb86a13-d1d2-4bec-93e6-674197b88553/wiki-inline-a-steel-plate-beside-a-weld-showing-nested-peak-temperature-contours-and-corresp-1920x1094.avif "Ampliar imagen — Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero")Distance from the weld corresponds to falling peak temperature, but the boundaries shift with the procedure. Por lo tanto, la HAZ no es metal de soldadura ni material base no afectado. Es material base alterado térmicamente que permanece en su ubicación original. Por lo general, su composición química sigue siendo la del acero base, aunque la fusión local, la segregación, la oxidación, la migración de carbono o la interacción con un recubrimiento pueden complicar esta descripción cerca del límite de fusión. #### Variables del ciclo térmico Temperatura máxima Determina si pueden producirse fusión, austenitización completa, transformación parcial o revenido. Velocidad de calentamiento Modifica el tiempo disponible para la difusión, la disolución de carburos y la formación de austenita. Velocidad de enfriamiento Controla la competencia entre la formación de ferrita, perlita, bainita y martensita. Historial de recalentamiento Añade revenido, refinamiento, reaustenitización parcial o sobre-revenido durante pasadas posteriores. ### Por qué la HAZ es un mapa de la historia térmica y no un material único Terminología relacionada utilizada para describir las subregiones de la ZAC de los aceros ferríticos. | Terminología de TWI | Terminología de NIST para aceros de tubería | Exposición térmica definitoria | |---|---|---| | Grano engrosado | Grano grueso | Por encima de Ac3, con un crecimiento sustancial del grano de austenita | | Grano refinado | Grano fino | Por encima de Ac3, sin el mismo grado de crecimiento del grano | | Transformación parcial o intercrítica | Intercrítica | Entre Ac1 y Ac3; austenitización parcial | | Revenida | Excesivamente revenida | Por debajo de Ac1; ablandamiento o engrosamiento de precipitados y carburos | Un diagrama habitual suele mostrar la HAZ como una franja estrecha y uniforme junto a una soldadura. Esta representación es útil para localizarla, pero resulta engañosa como descripción de su metalurgia. Cada posición de la HAZ registra un ciclo diferente de temperatura-tiempo. La temperatura máxima, el tiempo de permanencia a temperatura elevada, la velocidad de calentamiento, la velocidad de enfriamiento y el número de ciclos térmicos determinan qué reacciones pueden producirse. TWI describe las regiones de la HAZ de los aceros convencionales como zonas de grano engrosado, grano refinado, transformación parcial y revenido, clasificadas según la temperatura máxima y la distancia respecto a la soldadura. Una clasificación de acero para tuberías incluida en un informe del National Institute of Standards and Technology utiliza términos estrechamente relacionados: de grano grueso, de grano fino, intercrítica y sobre-revenida. No se trata de aleaciones distintas depositadas en capas, sino de gradientes dentro del mismo acero original. En la HAZ de grano engrosado, la temperatura máxima es lo bastante elevada para que los granos de austenita crezcan considerablemente. Durante el enfriamiento, esos granos grandes de austenita previa pueden producir una estructura de transformación gruesa con menor resistencia a la fractura por clivaje, dependiendo de la composición y de las condiciones de enfriamiento. La HAZ de grano refinado, o de grano fino, alcanza la austenita, pero a una temperatura máxima inferior o durante un tiempo efectivo más corto; se producen la recristalización o la formación de austenita sin el mismo grado de crecimiento de grano. La microestructura y la dureza de la ZAC de los aceros ferríticos dependen principalmente de la velocidad de enfriamiento a través del intervalo de transformación, de la composición y la templabilidad del acero, y del tamaño de grano de la austenita previa. Strong evidence #### No se debe inferir la estructura de la ZAC únicamente a partir de la temperatura máxima La velocidad de enfriamiento, la composición química, la templabilidad, el tamaño de grano de la austenita previa y los ciclos de recalentamiento pueden producir estructuras diferentes en ubicaciones con temperaturas máximas similares. La HAZ parcialmente transformada o intercrítica alcanza una temperatura situada entre las temperaturas críticas de transformación inferior y superior. Solo una parte de la estructura original se convierte en austenita. Durante el enfriamiento, esa austenita puede formar ferrita, bainita o martensita nuevas, mientras que las regiones no transformadas conservan su estado previo y pueden modificarlo. En una zona revenida o sobre-revenida, la temperatura máxima permanece por debajo de la austenitización completa, pero es suficientemente elevada para ablandar o engrosar los precipitados y carburos de endurecimiento. Esta región es especialmente importante en los aceros templados y revenidos y en las aleaciones resistentes a la fluencia. La variable importante no es únicamente la temperatura máxima. TWI afirma que la microestructura y la dureza de la HAZ de los aceros ferríticos dependen principalmente de la velocidad de enfriamiento a través del intervalo de transformación, de la composición y la templabilidad del acero y del tamaño de grano de la austenita previa. Un acero de baja aleación con suficiente carbono y templabilidad puede formar bainita dura o martensita durante un enfriamiento rápido, mientras que un acero de menor templabilidad sometido al mismo ciclo térmico puede formar ferrita y perlita. El grado nominal no ha cambiado, pero sí lo han hecho la estructura y las propiedades locales. Secuencia simplificada del historial térmico que muestra las etapas que determinan una ZAC. Δt8/5 **Δt8/5** Tiempo transcurrido necesario para que una ubicación de una unión soldada se enfríe de 800 °C a 500 °C; es un descriptor útil del intervalo de transformación, pero no constituye un historial térmico completo. Por esta razón, la dureza, la tenacidad, la tensión residual y la susceptibilidad al agrietamiento de la HAZ no pueden determinarse a partir de una única designación de grado. La corriente de soldadura, la tensión del arco, la velocidad de avance, la geometría de la unión, el espesor de la placa, el precalentamiento, la temperatura entre pasadas, la restricción y la secuencia multipasada modifican el ciclo térmico. EN 1011-2 proporciona directrices para la soldadura por arco de aceros ferríticos, con exclusión de los aceros inoxidables ferríticos, porque dichas variables deben controlarse en relación con la composición y la soldabilidad del acero, en lugar de considerarse simples ajustes secundarios. ![Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero](/images/uploads/8fb86a13-d1d2-4bec-93e6-674197b88553/wiki-inline-a-steel-plate-beside-a-weld-showing-nested-peak-temperature-contours-and-corresp-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/8fb86a13-d1d2-4bec-93e6-674197b88553/wiki-inline-a-steel-plate-beside-a-weld-showing-nested-peak-temperature-contours-and-corresp-1920x1094.avif "Ampliar imagen — Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero")Distance from the weld corresponds to falling peak temperature, but the boundaries shift with the procedure. El enfriamiento suele describirse mediante Δt8/5, el tiempo necesario para que una ubicación se enfríe de 800 °C a 500 °C. Este intervalo constituye una medida práctica para muchos aceros ferríticos porque abarca una parte importante del intervalo de transformación de austenita a ferrita, bainita o martensita. El informe del NIST sobre tuberías relaciona Δt8/5 con el aporte térmico, la composición química, la distancia respecto a la soldadura y el espesor de pared. Es un descriptor útil, pero no una ficha de identidad completa de la HAZ: dos puntos pueden tener valores similares de Δt8/5 y, sin embargo, diferir en la temperatura máxima, el tamaño de grano de la austenita previa o el número de ciclos de recalentamiento. ### Cómo la temperatura máxima y la distancia respecto a la soldadura establecen las zonas Las variables de soldadura modifican el ciclo térmico local de la ZAC, en lugar de modificar únicamente su anchura visible. | Variable del procedimiento | Efecto térmico típico | Posible consecuencia en la ZAC | |---|---|---| | Mayor aporte térmico | Campo térmico más amplio y exposición más prolongada | Mayor crecimiento del grano y mayor tiempo de enfriamiento | | Precalentamiento | Mayor temperatura inicial y gradiente reducido | Por lo general, mayor tiempo de enfriamiento y mayor escape de hidrógeno | | Mayor espesor | Flujo térmico tridimensional diferente | Respuesta de enfriamiento distinta respecto del material delgado | | Secuencia de múltiples pasadas | Ciclos térmicos adicionales superpuestos | Revenido, refinamiento, reaustenitización parcial o sobre-revenido | La temperatura disminuye con la distancia respecto a la fuente de calor, pero el descenso no es instantáneo ni perfectamente uniforme. El límite de fusión marca la ubicación en la que la temperatura máxima local alcanzó la temperatura de liquidus. Justo fuera de este límite, la temperatura máxima sigue siendo suficientemente elevada para crear la HAZ de grano grueso. Al desplazarse hacia el exterior, las temperaturas máximas atraviesan los intervalos de refinamiento de grano e intercrítico y, posteriormente, el intervalo de revenido, antes de ser demasiado bajas para alterar el acero de forma detectable. #### Mecanismos de fallo según la ubicación - **Fisuración inducida por hidrógeno** Afecta normalmente a una ZAC dura susceptible bajo la acción de hidrógeno difusible y tensión de tracción. - **Fisuración por licuación** Se forma en los límites de grano de la ZAC fundidos localmente o en regiones segregadas. - **Fisuración por solidificación** Se forma principalmente en el metal de soldadura que se está solidificando, en lugar de hacerlo en la ZAC no fundida. - **Desgarro laminar** Está relacionado con la deformación a través del espesor y con placas sensibles a las inclusiones. - **Fisuración por recalentamiento** Se desarrolla durante calentamientos posteriores o durante el servicio a temperatura elevada en aleaciones susceptibles. \[1\] \[1\] [**Grade 91 Type IV cracking and simulated HAZ thermal cycles**](https://www.asminternational.org/). ASM International, Electric Power Research Institute. ASM International and EPRI proceedings, 2016.Estos límites cambian cuando se modifica el procedimiento de soldadura. Un mayor aporte térmico generalmente amplía el campo térmico y prolonga el tiempo disponible para el crecimiento de grano y la transformación. El precalentamiento eleva la temperatura inicial y suele aumentar el tiempo de enfriamiento. Una sección gruesa evacua el calor de manera diferente a una sección delgada. Una pasada posterior puede recalentar una HAZ formada anteriormente y producir una región nueva de grano fino o intercrítica dentro del primer ciclo térmico o adyacente a él. Posteriormente, el tratamiento térmico postsoldadura (PWHT) puede revenir la martensita, aliviar las tensiones y modificar los precipitados en varias regiones a la vez. Las consecuencias pueden ser graves sin ser uniformes. El acero de grado 91, una aleación martensítica resistente a la fluencia, es susceptible al agrietamiento de Tipo IV en la HAZ del metal base, particularmente en las regiones de grano fino e intercrítica. ASM International y EPRI informaron de esta susceptibilidad en 2016; los ciclos térmicos simulados también mostraron que la formación de ferrita en la HAZ intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura. Por lo tanto, la ubicación vulnerable no es simplemente «la soldadura», sino una parte transformada específica del material base. \[2\] \[2\] [**Supermartensitic stainless-steel weld HAZ microstructures and environmental cracking**](https://www.twi-global.com/). TWI. TWI study, 2002. La metalurgia de la HAZ también controla otros mecanismos de degradación distintos de la fractura. El agrietamiento inducido por hidrógeno, el agrietamiento por licuación, el desgarro lamelar y el agrietamiento por recalentamiento tienen causas y ubicaciones diferentes; el agrietamiento por solidificación pertenece principalmente a la zona de fusión en proceso de solidificación y no automáticamente a la HAZ. ESDEP identifica el agrietamiento por licuación de la HAZ, el agrietamiento inducido por hidrógeno y el agrietamiento por recalentamiento entre los principales problemas de soldabilidad de los aceros estructurales. Denominar a toda discontinuidad de soldadura «agrietamiento de la HAZ» oculta el mecanismo. El comportamiento frente a la corrosión sigue la misma lógica espacial. Un estudio de TWI de 2002 sobre soldaduras de acero inoxidable supermartensítico examinó las microestructuras de la HAZ en relación con la corrosión, el agrietamiento por corrosión bajo tensión, el agrietamiento por tensión en presencia de sulfuros, el recalentamiento producido por pasadas posteriores y el PWHT. El revenido local, la martensita nueva, los cambios en los precipitados y los efectos composicionales pueden hacer que regiones adyacentes de la HAZ respondan de manera diferente durante el servicio. ISO 13916:2025 especifica la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión, pero excluye la medición de la temperatura del PWHT. Esta distinción es importante porque tanto la soldadura como el recalentamiento posterior contribuyen al mapa de la historia térmica de la HAZ. ## 2. Ciclos térmicos: temperatura máxima, velocidad de calentamiento y tiempo de enfriamiento La historia térmica es el principio organizador de la metalurgia de la ZAC. Una soldadura no expone todo el metal base adyacente a una misma temperatura durante un mismo tiempo. Cada punto sigue su propio ciclo: calentamiento rápido, una temperatura máxima, un periodo por encima de las temperaturas críticas de transformación y un enfriamiento a una velocidad que cambia continuamente con el tiempo. Por tanto, la ZAC es una región con gradación espacial, no una franja uniforme. Su estructura local depende de los efectos combinados de la temperatura máxima, la velocidad de calentamiento, la velocidad de enfriamiento, la composición química del acero, el tamaño de grano de la austenita previa, la restricción y los recalentamientos posteriores. Para los aceros convencionales, TWI describe las zonas de grano grueso, de grano refinado, parcialmente transformada o intercrítica, y revenida, según la temperatura máxima y la distancia respecto a la soldadura. El informe de NIST sobre aceros para tuberías utiliza las denominaciones relacionadas de zonas de grano grueso, grano fino, intercrítica y sobre-revenida. Estos límites son descripciones metalúrgicas, no distancias fijas aplicables a todas las soldaduras. Un cambio en la energía del arco, la geometría de la unión, el espesor de la chapa o la velocidad de avance los desplaza. ### Gradientes de temperatura máxima a través de la ZAC La temperatura máxima más elevada se alcanza inmediatamente fuera del límite de fusión. En la ZAC de grano grueso, el metal alcanza una temperatura suficientemente alta para formar austenita y favorecer un crecimiento considerable de los granos de austenita antes de la transformación durante el enfriamiento. Una estructura de grano grueso de austenita previa puede modificar los productos que se forman durante el enfriamiento y reducir la tenacidad local, incluso cuando el propio metal de soldadura cumple los requisitos especificados. Más lejos del límite de fusión, la temperatura máxima disminuye. La ZAC de grano refinado se calienta por encima del intervalo de transformación de la austenita, pero no durante el mismo tiempo ni a la misma temperatura que la región de grano grueso, por lo que los granos de austenita recristalizados permanecen más pequeños. En la ZAC intercrítica, solo una parte de la estructura original de ferrita-perlita, bainítica o revenida se transforma en austenita. Las regiones no transformadas quedan junto a la austenita recién formada y posteriormente adquieren constituyentes diferentes durante el enfriamiento. A una distancia aún mayor, la temperatura máxima puede permanecer por debajo de la temperatura crítica inferior de transformación. En ese caso, el metal experimenta revenido o sobre-revenido en lugar de transformarse, lo que puede reducir la dureza y la resistencia de los aceros templados y revenidos. El gradiente de temperatura también es un gradiente temporal. Un punto próximo al límite de fusión alcanza rápidamente una temperatura máxima más alta y puede permanecer por encima de las temperaturas de inicio o final de la austenización durante más tiempo que un punto situado a mayor distancia. La velocidad de calentamiento es importante porque la cinética de transformación no está determinada únicamente por la temperatura máxima. Un calentamiento rápido puede retrasar las reacciones controladas por difusión y modificar la cantidad de material que se transforma durante una exposición breve. Un ciclo más lento permite que la redistribución del carbono, la disolución de carburos y el crecimiento de grano avancen más. Por eso, dos ubicaciones con temperaturas máximas similares pueden desarrollar microestructuras diferentes. TWI afirma que la microestructura y la dureza de la ZAC dependen principalmente de la velocidad de enfriamiento a través del intervalo de transformación, de la composición y la templabilidad del acero, y del tamaño de grano de la austenita previa. La dureza puede aumentar cuando un enfriamiento rápido produce martensita o bainita dura, mientras que la tenacidad puede disminuir debido a los granos gruesos, los constituyentes frágiles o el enriquecimiento local de carbono. Por el contrario, un ciclo lento puede producir estructuras más blandas de ferrita-perlita o estructuras revenidas, pero un ablandamiento excesivo puede crear un mínimo de resistencia junto a regiones más duras. ### Significado y limitaciones de Δt8/5 La notación Δt8/5, escrita a menudo como Δt8/5 o t8/5, designa el tiempo de enfriamiento transcurrido entre 800 °C y 500 °C. Es un parámetro práctico de soldadura porque este intervalo suele coincidir con reacciones importantes de descomposición de la austenita en los aceros ferríticos. Un Δt8/5 corto generalmente indica un enfriamiento rápido y aumenta la posibilidad de que se formen productos martensíticos o bainíticos duros en una composición susceptible. Un Δt8/5 largo generalmente permite una mayor transformación difusional y tiende a producir estructuras ferríticas o bainíticas más blandas. El resultado real sigue dependiendo del acero. El informe de NIST sobre aceros para tuberías relaciona específicamente Δt8/5 con el aporte térmico, la composición química, la distancia respecto a la soldadura y el espesor de pared. Esta relación es fundamental: el aporte térmico modifica el campo térmico, la composición química modifica la cinética de transformación, la distancia modifica la temperatura máxima local y el flujo de calor, y el espesor de pared modifica las vías disponibles para que el calor abandone la unión. Una sección más gruesa puede extraer el calor de forma diferente a una chapa delgada, mientras que una unión restringida, una disposición de respaldo o un cordón de soldadura cercano pueden alterar las condiciones de contorno térmicas. Δt8/5 no constituye una historia térmica completa. Condensa una curva de enfriamiento en un único intervalo temporal y aporta poca información sobre la velocidad de calentamiento, la temperatura máxima exacta, el tiempo por encima de la temperatura final de austenización o el enfriamiento anterior a 800 °C. Dos ciclos pueden tener el mismo Δt8/5, pero temperaturas máximas y tamaños de grano de austenita previa diferentes. Por tanto, pueden producir fracciones distintas de martensita, bainita, ferrita o perlita. El parámetro también tiene un significado limitado en regiones que nunca alcanzan la austenización, en algunos aceros inoxidables cuyas transformaciones difieren de las de los aceros al carbono-manganeso y en regiones recalentadas cuya estructura previa ya ha sido modificada. Por esa razón, Δt8/5 debe complementar, no sustituir, el examen metalográfico, el mapeo de dureza y una simulación adecuada de transformación en enfriamiento continuo o de los ciclos térmicos de soldadura. Es una variable de control, no un predictor universal de la microestructura. ### Aporte térmico, espesor de la chapa, restricción y recalentamiento multipasada El aporte térmico nominal se calcula habitualmente a partir de la corriente de soldadura, la tensión y la velocidad de avance, aplicando cuando corresponde un factor de eficiencia. Describe la energía suministrada por unidad de longitud, pero no determina de forma unívoca el ciclo local de la ZAC. El mismo valor nominal puede generar campos de temperatura diferentes en una unión gruesa restringida, una chapa delgada, una tubería con un gran disipador térmico o una unión con precalentamiento. También son importantes la forma del cordón, la eficiencia del arco, la temperatura entre pasadas, la preparación de la unión y la transferencia de calor hacia las mordazas o el respaldo. La composición química modifica la respuesta a un ciclo determinado. El carbono equivalente, las adiciones de elementos de aleación y la templabilidad determinan la facilidad con que la austenita se transforma en martensita o bainita durante el enfriamiento. Un acero de baja aleación con el mismo Δt8/5 medido que un acero de menor templabilidad puede formar una ZAC más dura. La exposición térmica previa también es importante. La martensita revenida, la ferrita-perlita normalizada y el acero bainítico para tuberías no comienzan un nuevo ciclo desde la misma condición microestructural. El espesor de la chapa o de la pared modifica el flujo de calor en tres dimensiones. El material delgado puede perder calor rápidamente a través de sus superficies, mientras que una sección gruesa almacena más calor y puede enfriarse de manera diferente a medida que avanza la soldadura. El precalentamiento reduce el gradiente de temperatura y normalmente prolonga el tiempo de enfriamiento. La restricción no solo modifica la temperatura; también aumenta las tensiones aplicadas mientras la ZAC se contrae y mientras el hidrógeno difunde a través de una región dura y potencialmente frágil. Por tanto, el agrietamiento inducido por hidrógeno es distinto del agrietamiento por solidificación en el metal de soldadura, del desgarro laminar asociado a la deformación en la dirección del espesor y a las inclusiones, del agrietamiento por licuación cerca de límites de grano parcialmente fundidos y del agrietamiento por recalentamiento durante calentamientos posteriores. ESDEP identifica el agrietamiento por licuación de la ZAC, el agrietamiento inducido por hidrógeno y el agrietamiento por recalentamiento entre los principales problemas de soldabilidad de los aceros estructurales. ISO 13916:2025 abarca la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión, pero excluye la medición de la temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura. Strong evidence ![Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero](/images/uploads/3493078c-aebe-4e73-b398-1d30ba71f2d1/wiki-inline-a-multipass-steel-weld-showing-overlapping-thermal-cycles-that-reheat-and-modify-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/3493078c-aebe-4e73-b398-1d30ba71f2d1/wiki-inline-a-multipass-steel-weld-showing-overlapping-thermal-cycles-that-reheat-and-modify-1920x1288.avif "Ampliar imagen — Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero")Later passes can temper, refine or partially reaustenitize material altered by earlier passes. La soldadura multipasada añade nuevos ciclos térmicos antes de que la unión se enfríe hasta su condición final. Una pasada posterior puede revenir, refinar, reaustenizar parcialmente o sobre-revenir la ZAC producida por una pasada anterior. Su temperatura máxima varía a través del cordón y de la ZAC anteriores, por lo que una ubicación puede ablandarse mientras otra experimenta un nuevo crecimiento de grano o una transformación intercrítica. El Grade 91 ilustra esta consecuencia: ASM International y EPRI informaron en 2016 de que el agrietamiento de Tipo IV está asociado con la ZAC del metal base, particularmente con las regiones de grano fino e intercrítica. Los ciclos simulados también mostraron que la formación de ferrita en la ZAC intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura. Distinciones metalúrgicas entre las principales regiones de la ZAC de los aceros ferríticos. | Subregión de la ZAC | Condición de austenitización | Efecto probable sobre la transformación o las propiedades | |---|---|---| | ZAC de grano grueso | Por encima de Ac3, a una temperatura máxima suficientemente alta para producir crecimiento del grano | Granos gruesos de austenita previa; posible pérdida de tenacidad | | ZAC de grano fino | Por encima de Ac3, sin crecimiento pronunciado del grano | Estructura transformada más fina, pero la dureza sigue dependiendo de la composición química | | ZAC intercrítica | Entre Ac1 y Ac3 | Estructura mixta transformada y no transformada; posible ablandamiento local | | ZAC excesivamente revenida | Por debajo de Ac1 | Revenido, engrosamiento de carburos y reducción de la dureza o la resistencia | El mismo principio se extiende más allá de la resistencia y el agrietamiento. El estudio de TWI de 2002 sobre soldaduras de acero inoxidable supermartensítico examinó la estructura de la ZAC en relación con la corrosión, el agrietamiento por corrosión bajo tensión, el agrietamiento por tensión de sulfuros, el recalentamiento producido por pasadas posteriores y el tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). Por tanto, el control de la temperatura debe medirse, no darse por supuesto. ISO 13916:2025 especifica la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión, pero excluye la medición de la temperatura del PWHT. EN 1011-2 abarca la soldadura por arco de aceros ferríticos, con exclusión de los aceros inoxidables ferríticos. En conjunto, el ciclo térmico —no solo el aporte térmico nominal— proporciona el vínculo significativo entre el procedimiento de soldadura, la estructura local y el comportamiento en servicio. ## 3. Austenitización y las subregiones convencionales de la ZAC Austenitización **Austenitización** Transformación de ferrita, perlita, bainita o martensita revenida en austenita al calentar a través del intervalo crítico de temperaturas. La subdivisión convencional de la ZAC de los aceros ferríticos se basa en la temperatura máxima alcanzada durante la soldadura, y no en una distancia fija medida desde el límite de fusión. Un punto cercano a la soldadura puede calentarse por encima de la temperatura crítica superior, Ac3, y transformarse completamente en austenita antes de enfriarse. Un punto más alejado puede atravesar únicamente el intervalo intercrítico entre Ac1 y Ac3, mientras que otro puede permanecer por debajo de Ac1 y experimentar solamente un ciclo de revenido. Por tanto, los límites son contornos térmicos, no líneas metalúrgicas nítidas. TWI describe la ZAC convencional de los aceros como constituida por zonas de grano grueso, grano refinado, parcialmente transformadas y revenidas, clasificadas según la temperatura máxima y la distancia a la soldadura. NIST utiliza términos estrechamente relacionados para los aceros de tuberías: zonas de grano grueso, grano fino, intercrítica y sobre-revenida. Una misma soldadura puede contener todas estas regiones, pero sus anchuras cambian con la energía del arco, la velocidad de avance, el espesor de la chapa o de la pared de la tubería, la geometría de la unión, el precalentamiento y la conductividad térmica del acero. ![Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero](/images/uploads/8c840b4a-254c-4391-a640-acaff84e8269/wiki-inline-a-polished-and-etched-steel-haz-microstructure-showing-adjacent-ferrite-pearlite-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/8c840b4a-254c-4391-a640-acaff84e8269/wiki-inline-a-polished-and-etched-steel-haz-microstructure-showing-adjacent-ferrite-pearlite-2027x2560.avif "Ampliar imagen — Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero")Cooling rate and steel chemistry determine which transformation products form from austenite. La austenitización es el fenómeno central en la parte más caliente de la ZAC. Al calentarse a través de Ac1, la ferrita y cualquier perlita, bainita o martensita revenida comienzan a transformarse en austenita. Por encima de Ac3, un acero hipoeutectoide con bajo contenido de carbono es nominalmente austenítico, aunque la velocidad de calentamiento, la segregación de elementos de aleación, los carburos no disueltos y la microestructura previa influyen en el grado de completitud de dicha transformación. El crecimiento de grano depende entonces tanto de la temperatura como del tiempo. Un ciclo de soldadura corto puede producir un notable aumento del tamaño de grano porque las temperaturas cercanas al límite de fusión son excepcionalmente elevadas, aunque la exposición dure solo unos segundos. Los granos gruesos de austenita previa pueden reducir la tenacidad al impacto, mientras que las condiciones de enfriamiento determinan si se forman productos más duros de bainita o martensita. Strong evidence ### ZAC de grano grueso o de grano engrosado La ZAC de grano grueso (CGHAZ) se encuentra inmediatamente fuera del límite de fusión en los aceros ferríticos convencionales. Su temperatura máxima supera Ac3 y es lo bastante elevada como para activar un rápido crecimiento del grano de austenita; en muchas descripciones se extiende hasta el intervalo próximo a la temperatura del solidus, aunque permanece en estado sólido y no forma parte de la zona de fusión. La austenita se forma en toda la matriz original de ferrita, y los límites de grano de la ferrita original dejan de definir la estructura transformada. Durante el enfriamiento, se forman ferrita, perlita, bainita o martensita dentro de los granos de austenita previa engrosados, dependiendo de la composición y de la velocidad de enfriamiento. Los granos grandes de austenita previa reducen el área total de límites disponible para la nucleación durante la transformación. Esto puede retrasar la formación de ferrita por difusión y aumentar la templabilidad en el ciclo térmico local. Por tanto, con un enfriamiento suficientemente rápido, un acero de baja aleación puede desarrollar bainita o martensita en la CGHAZ, incluso cuando la chapa no afectada presenta una estructura ferrítico-perlítica. El contenido de carbono, el manganeso, el cromo, el molibdeno, el níquel, las adiciones microaleantes y el boro influyen en esta respuesta. Los carbonitruros de titanio, niobio y vanadio pueden limitar el crecimiento de la austenita cuando permanecen estables, pero una disolución excesiva a alta temperatura elimina ese efecto de anclaje. El resultado no es simplemente «una ZAC más dura». Los granos grandes de austenita previa pueden reducir la tenacidad al impacto al aumentar el tamaño efectivo de las facetas de clivaje y permitir la formación de productos de transformación desfavorables. Una CGHAZ dura también puede ser susceptible al agrietamiento inducido por hidrógeno cuando coinciden hidrógeno difusible, tensiones residuales de tracción y una microestructura suficientemente sensible al agrietamiento. La velocidad de enfriamiento sigue siendo decisiva. TWI identifica como principales factores de control de la microestructura y la dureza de la ZAC la velocidad de enfriamiento a través del intervalo de transformación, la composición y la templabilidad, así como el tamaño de grano de la austenita previa. En los aceros para tuberías, el parámetro práctico de enfriamiento suele ser Δt8/5, es decir, el tiempo necesario para que una ubicación se enfríe de 800 °C a 500 °C. Un Δt8/5 corto generalmente indica un enfriamiento más rápido y una mayor tendencia a formar productos bainíticos o martensíticos; un valor largo permite una mayor transformación por difusión y un mayor revenido. Esta relación no es universal ni unidimensional. Un informe de NIST sobre aceros para tuberías señala que Δt8/5 depende del aporte térmico, la composición química, la distancia a la soldadura y el espesor de pared. En consecuencia, dos puntos situados a la misma distancia nominal de una soldadura pueden experimentar historiales de enfriamiento diferentes en distintas geometrías de tubería o con distintos procedimientos de soldadura. ### ZAC de grano fino o de grano refinado La ZAC de grano fino (FGHAZ) alcanza una temperatura máxima superior a Ac3, por lo que la estructura se austenitiza de manera sustancial o completa, pero su temperatura máxima es inferior al intervalo que provoca un engrosamiento pronunciado del grano de austenita. Los granos de austenita permanecen más pequeños que los de la CGHAZ. Durante el enfriamiento, esta estructura más fina de austenita previa proporciona más sitios de nucleación y suele favorecer una disposición más fina de ferrita-bainita o martensita. «Grano fino» no garantiza una dureza baja ni una tenacidad elevada. Un ciclo térmico rápido en un acero con alta templabilidad aún puede producir bainita dura o martensita. Por el contrario, un ciclo lento puede producir ferrita y perlita más blandas. La FGHAZ suele presentar un comportamiento mecánico favorable con respecto a la CGHAZ porque sus constituyentes transformados son más finos, pero la tenacidad local depende del producto formado, el contenido de carbono, las inclusiones, la segregación y el historial de recalentamiento. Los múltiples pases de soldadura complican el panorama. Un pase posterior puede calentar parte de una CGHAZ formada previamente hasta el intervalo austenítico de grano fino o hasta el intervalo intercrítico, produciendo una banda estrecha con una estructura diferente tanto de la CGHAZ original como del metal base no afectado. Por tanto, la nomenclatura de la ZAC describe un ciclo térmico determinado, no una etiqueta permanente asociada a una pieza fija de acero. ### Regiones intercríticas, parcialmente transformadas y sobre-revenidas La ZAC intercrítica (ICHAZ) alcanza una temperatura máxima entre Ac1 y Ac3. Solo una parte de la microestructura original se transforma en austenita. En un acero ferrítico-perlítico, los constituyentes perlíticos o enriquecidos en carbono y determinadas regiones de ferrita se transforman preferentemente, mientras que parte de la ferrita permanece sin transformar. Durante el enfriamiento, la austenita recién formada puede transformarse en ferrita, bainita o martensita, mientras que la ferrita no transformada conserva un historial térmico independiente. Esta estructura mixta puede producir diferencias locales pronunciadas de dureza y resistencia a la deformación a lo largo de distancias muy pequeñas. La ICHAZ es especialmente importante en el acero Grade 91 resistente a la fluencia, designado nominalmente como X10CrWMoVNb9-2 en EN 10088-1 y comúnmente identificado como Grade 91 o P91 en la práctica de la ingeniería. ASM International y EPRI informaron en 2016 de que el Grade 91 es susceptible al agrietamiento de Tipo IV en la ZAC del metal base, especialmente en las regiones de grano fino e intercrítica. Las simulaciones de ciclos térmicos también han demostrado que la formación de ferrita en la ZAC intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura. Por tanto, el agrietamiento de Tipo IV no equivale al agrietamiento ordinario por hidrógeno: es un problema de daño por fluencia asociado con la ZAC reblandecida y microestructuralmente alterada durante un servicio prolongado. Por debajo de Ac1 no se produce austenitización masiva, pero aun así pueden tener lugar cambios importantes. En un acero ferrítico normalizado, esta región puede denominarse ZAC subcrítica. En un acero templado y revenido, el ciclo térmico de soldadura puede revenir la martensita, engrosar los carburos y reducir la dureza. Si la temperatura máxima y el tiempo de mantenimiento son suficientemente elevados, la región se describe como revenida o sobre-revenida. Su resistencia puede disminuir aunque no se forme austenita nueva. En los grados endurecidos por precipitación o resistentes a la fluencia, la disolución, el engrosamiento o la redistribución de las fases endurecedoras pueden ser más importantes que la transformación de la ferrita. El recalentamiento producido por los pases posteriores añade complejidad. Una región previamente endurecida puede ser revenida por un pase posterior; una región previamente revenida puede reaustenitizarse parcialmente; y una banda intercrítica puede recalentarse de nuevo hasta un intervalo de transformación diferente. Las soldaduras de acero inoxidable supermartensítico demuestran por qué la ZAC no puede tratarse únicamente como un gradiente de resistencia. Un estudio de TWI de 2002 examinó sus microestructuras de la ZAC en relación con la corrosión, el agrietamiento por corrosión bajo tensión, el agrietamiento por tensión debido a sulfuros, el recalentamiento producido por pases posteriores y el tratamiento térmico postsoldadura (PWHT). El ciclo térmico puede modificar la distribución del cromo, el revenido de la martensita y la austenita retenida, alterando tanto la respuesta mecánica como el comportamiento frente a la corrosión. EN 1011-2 proporciona directrices para la soldadura por arco de aceros ferríticos, con exclusión de los aceros inoxidables ferríticos, mientras que ISO 13916:2025 especifica la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión; no contempla la medición de la temperatura del PWHT. Estos controles son importantes porque las zonas convencionales son consecuencia del historial térmico. No pueden definirse de manera fiable basándose únicamente en la distancia. ![Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero](/images/uploads/8c840b4a-254c-4391-a640-acaff84e8269/wiki-inline-a-polished-and-etched-steel-haz-microstructure-showing-adjacent-ferrite-pearlite-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/8c840b4a-254c-4391-a640-acaff84e8269/wiki-inline-a-polished-and-etched-steel-haz-microstructure-showing-adjacent-ferrite-pearlite-2027x2560.avif "Ampliar imagen — Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero")Cooling rate and steel chemistry determine which transformation products form from austenite. ## 4. Productos de transformación y microestructura de la ZAC La zona afectada por el calor (ZAC) no adquiere una estructura uniforme. Cada ubicación junto al límite de fusión experimenta una temperatura máxima diferente, un tiempo distinto por encima de las temperaturas críticas y una trayectoria de enfriamiento diferente a través del intervalo de transformación de austenita a ferrita. En los aceros convencionales, TWI divide la ZAC en zonas de grano grueso, de grano refinado, parcialmente transformadas y revenidas, según la temperatura máxima y la distancia respecto a la soldadura. En las descripciones de tuberías se utilizan habitualmente las denominaciones zonas de grano grueso, de grano fino, intercrítica y sobre-revenida para la misma progresión espacial. Productos de transformación posibles bajo distintas condiciones de enfriamiento y recalentamiento. | Régimen de enfriamiento | Productos posibles predominantes | Tendencia típica de las propiedades | |---|---|---| | Relativamente lento | Ferrita poligonal y perlita | Menor dureza; posible ablandamiento | | Intermedio | Bainita superior, inferior o granular | Dureza intermedia a alta, según la morfología y la composición química | | Rápido | Martensita, a menudo con bainita o ferrita | Mayor dureza y mayor preocupación por la fisuración por hidrógeno | | Recalentamiento subcrítico | Martensita revenida o bainita | Reducción de la dureza y la resistencia mediante el revenido | Estas denominaciones describen la exposición térmica, no propiedades garantizadas. Una región de grano fino puede ser más tenaz que una región adyacente de grano grueso, pero su dureza sigue dependiendo de la composición y de la velocidad de enfriamiento. Una región descrita como martensítica puede presentar una dureza elevada, pero su susceptibilidad al agrietamiento depende del contenido de carbono, el hidrógeno, la restricción, el estado de revenido y las tensiones locales. Los nombres de las fases son necesarios, pero no predicen por sí solos las propiedades. ### Formación de ferrita, perlita, bainita y martensita Cuando el acero ferrítico se calienta por encima de su temperatura crítica superior, la ferrita y la perlita originales se transforman en austenita. La temperatura máxima controla cuánto austenita se forma y cuánto crecen los granos de austenita. Durante el enfriamiento posterior, esa austenita se descompone mediante reacciones de transformación que compiten entre sí. La velocidad de enfriamiento suele representarse mediante Δt8/5, el tiempo transcurrido mientras el material se enfría de 800 °C a 500 °C. Este intervalo es un parámetro práctico de soldadura porque gran parte de la transformación de la austenita en los aceros al carbono y de baja aleación ocurre dentro de este intervalo o cerca de él. Con un enfriamiento relativamente lento, la transformación difusional produce ferrita poligonal, a menudo seguida de perlita. El carbono rechazado por la ferrita en crecimiento enriquece la austenita restante, lo que permite que la ferrita y la cementita se formen conjuntamente como perlita. Sin embargo, en una ZAC, la ferrita puede estar alineada, presentar una morfología de Widmanstätten o ser de otro modo no equiaxial, debido a que los límites de grano de la austenita y el gradiente térmico influyen en la nucleación y el crecimiento. La morfología resultante es importante. Dos regiones pueden identificarse ambas como ferrítico-perlíticas y, aun así, diferir sustancialmente en el tamaño de grano, la distribución de la cementita y la tenacidad al impacto. A velocidades de enfriamiento intermedias, la transformación bainítica puede sustituir gran parte de la reacción ferrítico-perlítica. La bainita se forma por debajo del intervalo de temperaturas en el que predominan la ferrita poligonal ordinaria y la perlita, pero por encima del intervalo en el que se forma martensita mediante cizallamiento sin difusión. La bainita superior y la bainita inferior no son descripciones intercambiables: su morfología de ferrita y la disposición de los carburos difieren, y la bainita inferior generalmente presenta una dispersión más fina de carburos. La metalografía de soldaduras también puede identificar bainita granular o ferrita bainítica, términos que reflejan la morfología y la respuesta al ataque metalográfico, más que una única estructura universal. El enfriamiento rápido suprime el movimiento difusional del carbono y puede transformar la austenita en martensita. La martensita es una forma sobresaturada y distorsionada de ferrita, producida por una transformación sin difusión. En los aceros estructurales de bajo carbono puede presentarse como martensita en listones, a menudo mezclada con bainita o ferrita; los materiales con mayor contenido de carbono pueden producir regiones martensíticas más duras y frágiles. La martensita fresca sin revenir es especialmente importante en el agrietamiento inducido por hidrógeno, porque la elevada dureza, la tensión residual de tracción y el hidrógeno difusible pueden actuar conjuntamente. El precalentamiento y un aporte térmico controlado prolongan el intervalo de enfriamiento, pero por sí solos no demuestran que se haya evitado la formación de martensita. Una pasada de soldadura posterior puede modificar cualquiera de estos productos. El recalentamiento puede revenir la martensita, refinar una ZAC previa o reaustenizarla parcialmente, o producir una región intercrítica que contenga austenita recién formada junto con ferrita no transformada. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede revenir la martensita y reducir la tensión residual, mientras que una exposición excesiva puede ablandar las regiones revenidas y modificar la distribución de los carburos. Por tanto, la sección transversal final es un registro de ciclos térmicos superpuestos, no únicamente del enfriamiento de la primera pasada. Templabilidad **Templabilidad** Capacidad del acero para formar martensita a través de su sección bajo una condición de enfriamiento especificada; se distingue de la dureza máxima alcanzable. NIST informa de que Δt8/5 en los aceros para tuberías depende del aporte térmico, la composición química, la distancia respecto a la soldadura y el espesor de la pared. Esta dependencia es importante: el mismo procedimiento nominal de soldadura puede generar estructuras diferentes en el límite de fusión, en el borde de la ZAC de grano grueso y más hacia el interior de la chapa. El aporte térmico no constituye un historial térmico completo, ya que la eficiencia del arco, la geometría de la unión, la restricción y la temperatura entre pasadas también afectan al ciclo local. ### Tamaño de grano de la austenita previa y templabilidad El tamaño de grano de la austenita previa es el tamaño de los granos de austenita presentes inmediatamente antes de la transformación durante el enfriamiento. No es lo mismo que el tamaño de grano final de la ferrita. En la ZAC de grano grueso, las temperaturas máximas elevadas y la exposición prolongada por encima del intervalo de crecimiento del grano de austenita permiten que los granos crezcan. En consecuencia, los límites de grano ofrecen menos sitios para la nucleación difusional de la ferrita, por lo que la transformación puede retrasarse hasta temperaturas más bajas. Las temperaturas de transformación más bajas y la nucleación reducida pueden favorecer la formación de bainita o martensita, especialmente cuando el acero posee una templabilidad considerable. La templabilidad describe la profundidad o extensión hasta la cual el acero puede formar martensita bajo una determinada condición de enfriamiento; no es lo mismo que la dureza máxima alcanzable. Los elementos de aleación, como el manganeso, el cromo, el molibdeno y el níquel, generalmente retrasan las reacciones de ferrita y perlita, desplazando la transformación hacia tiempos más largos en un diagrama de transformación por enfriamiento continuo. El boro puede aumentar considerablemente la templabilidad cuando se conserva en la condición correcta en los límites de grano de la austenita. El carbono aumenta la dureza de la martensita y también afecta a la templabilidad, pero su efecto no puede separarse del resto de la composición química. El tamaño de grano modifica este equilibrio. Los granos gruesos de austenita previa suelen aumentar la templabilidad porque reducen el área total de límites de grano disponible para la nucleación de ferrita y perlita. También pueden reducir la tenacidad al producir unidades de transformación finales o paquetes efectivos para la fractura de mayor tamaño. Los granos finos de austenita previa suelen favorecer una transformación difusional más temprana y proporcionan una estructura transformada más fina, aunque una región de grano fino también puede endurecerse si la velocidad de enfriamiento y el contenido de elementos de aleación son suficientes. **Equivalente de carbono del IIW** Fórmula CEIIW = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 Base Porcentajes en masa Interpretación Los valores más altos indican generalmente mayor templabilidad y mayor riesgo de endurecimiento de la ZAC Limitación Parámetro de evaluación preliminar, no sustituto del análisis del ciclo térmico Por este motivo, TWI identifica la velocidad de enfriamiento, la composición y la templabilidad del acero, así como el tamaño de grano de la austenita previa, como controles principales de la microestructura y la dureza de la ZAC. Un mismo valor de dureza puede resultar de diferentes proporciones de martensita, bainita y ferrita, con comportamientos de fractura distintos. A la inversa, fracciones iguales de martensita no garantizan una tenacidad igual, porque pueden diferir el tamaño de los paquetes, el contenido de carbono, las inclusiones y el estado de revenido. El Grade 91 ilustra el riesgo de tratar la ZAC como una única banda martensítica. El Grade 91 es susceptible al agrietamiento de Tipo IV en la ZAC del metal base, especialmente en las regiones de grano fino e intercríticas, según informaron ASM International y EPRI en 2016. Estas regiones no constituyen simplemente la parte más dura de la soldadura. El daño por fluencia a largo plazo se concentra allí donde el ciclo térmico y el revenido o la transformación parcial posteriores producen una microestructura local más débil. Los ciclos térmicos simulados también han demostrado que la formación de ferrita en la ZAC intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura. ### Carbonos equivalentes y transformación sensible a la composición Las fórmulas de carbono equivalente condensan varios efectos de los elementos de aleación en un único índice de soldabilidad. El carbono equivalente del IIW, escrito habitualmente como: CEIIW=C+Mn6+Cr+Mo+V5+Ni+Cu15 utiliza porcentajes en masa. Un valor más elevado indica generalmente una mayor templabilidad y una mayor posibilidad de formar constituyentes duros en la ZAC bajo un ciclo de enfriamiento especificado. Las fórmulas CET y Pcm son sistemas alternativos de carbono equivalente utilizados para determinados intervalos de aceros de baja aleación y evaluaciones de soldadura. No son intercambiables sin tener en cuenta la norma o el procedimiento en el que se especifican. Por tanto, el carbono equivalente es un parámetro de cribado, no un sustituto del análisis del ciclo térmico. Dos aceros con valores similares de CEIIW pueden presentar comportamientos de transformación diferentes porque sus elementos de aleación afectan de distintas maneras a las reacciones de ferrita, bainita y martensita. Ni, Cr, Mo, Mn, V, Nb, Ti y B también influyen en la precipitación, el crecimiento del grano de austenita y la respuesta al revenido. La ZAC real depende de la temperatura máxima, Δt8/5, el tamaño de grano de la austenita previa y el historial de recalentamiento, además de la composición química global. EN 1011-2 aborda la soldadura por arco de aceros ferríticos, excluidos los aceros inoxidables ferríticos, y utiliza la composición y las condiciones de soldadura para orientar el control del riesgo de agrietamiento por hidrógeno. Las mediciones de temperatura requieren una atención específica: ISO 13916:2025 especifica la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión, pero excluye la medición de la temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura. Ni un valor de carbono equivalente ni una lectura de la temperatura entre pasadas identifican por sí solos la mezcla final de fases. El principio de sensibilidad a la composición se extiende más allá de los aceros estructurales al carbono y de baja aleación. El análisis de TWI de 2002 sobre las soldaduras de aceros inoxidables supermartensíticos relaciona las microestructuras de la ZAC con la corrosión, el agrietamiento por corrosión bajo tensión, el agrietamiento por tensión de sulfuros, el recalentamiento causado por pasadas posteriores y el tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). En estos aceros, la reformación de la austenita, el revenido de la martensita y la austenita retenida o revertida pueden modificar tanto la respuesta a la corrosión como la resistencia. En consecuencia, la metalurgia de la ZAC determina más que la dureza: puede controlar la tenacidad local, la resistencia a la fluencia, la respuesta al hidrógeno y el comportamiento frente a la corrosión. ## 5. Dureza, tenacidad y resistencia a lo largo de la ZAC La zona afectada por el calor (ZAC) no presenta una única dureza ni una única respuesta mecánica. Contiene una secuencia de regiones formadas por diferentes temperaturas máximas y trayectorias de enfriamiento: zonas de grano engrosado, de grano refinado, parcialmente transformadas o intercríticas, y zonas revenidas o sobre-revenidas. TWI describe estas regiones como subdivisiones de los aceros convencionales basadas en la temperatura máxima y la distancia desde el límite de fusión. Una descripción de los aceros para tuberías elaborada por el National Institute of Standards and Technology (NIST) utiliza los términos estrechamente relacionados ZAC de grano grueso, de grano fino, intercrítica y sobre-revenida. Cada región tiene su propio tamaño de grano de austenita previa, productos de transformación, tensión residual y respuesta a ciclos térmicos posteriores. Por tanto, un perfil de dureza registra un gradiente espacial, no una única propiedad de “la ZAC”. La dureza puede aumentar cerca del límite de fusión, disminuir en una región intercrítica y cambiar de nuevo donde el metal base ha sido revenido sin reaustenitizarse por completo. La resistencia a la tracción, la tenacidad y la ductilidad siguen tendencias relacionadas, pero no idénticas. ### Por qué cambia la dureza con la velocidad de enfriamiento La relación central identificada por TWI se establece entre la velocidad de enfriamiento, la composición del acero, la templabilidad y el tamaño de grano de la austenita previa. Estas variables determinan qué transformaciones se producen cuando la austenita se enfría a través del intervalo de transformación. Un ciclo térmico rápido puede suprimir la formación por difusión de ferrita y perlita, dejando bainita o martensita. Un ciclo más lento proporciona más tiempo para que el carbono y los elementos de aleación se difundan, produciendo a menudo estructuras ferríticas o perlíticas más blandas. El resultado es una dureza mayor o menor, pero esta no constituye simplemente una medida directa de todas las demás propiedades mecánicas. Los ciclos térmicos de soldadura suelen describirse mediante Δt8/5, el tiempo necesario para enfriarse de 800 °C a 500 °C. Este intervalo es un indicador práctico para los aceros ferríticos, porque gran parte de la transformación de la austenita se produce dentro de ese intervalo o cerca de él. NIST indica que Δt8/5 depende del aporte térmico, la composición química, la distancia desde la soldadura y el espesor de pared. No es una constante universal del material. Una sección gruesa puede retener calor y enfriarse más lentamente que una sección delgada en condiciones de soldadura por lo demás similares; el precalentamiento y la temperatura entre pasadas producen efectos similares. La composición modifica la respuesta ante un tiempo de enfriamiento determinado. El carbono aumenta la capacidad de formación de martensita, mientras que adiciones de aleación como manganeso, cromo, molibdeno y níquel modifican la templabilidad y la cinética de transformación. El tamaño de grano de la austenita previa también es importante. Los granos de austenita gruesos proporcionan menos sitios de nucleación para los productos de transformación por difusión y pueden favorecer productos de transformación más duros bajo un ciclo de enfriamiento determinado. Por tanto, el mismo valor nominal de Δt8/5 puede producir durezas diferentes en dos calidades de acero o en dos regiones de la ZAC del mismo componente si difieren las temperaturas máximas y las estructuras de grano. Una ZAC dura suele indicar la presencia de martensita, bainita u otra estructura endurecida por transformación. Esta observación es importante, pero la dureza por sí sola no demuestra la presencia de una fase concreta. Para interpretar el resultado se necesitan un examen metalográfico, el contenido de carbono, el procedimiento de soldadura y el historial de enfriamiento. Una dureza elevada puede ir acompañada de una tenacidad reducida y una mayor susceptibilidad al agrietamiento inducido por hidrógeno cuando también están presentes hidrógeno difusible y restricción a la tracción. No es correcto denominar grieta a toda región dura ni “agrietamiento de la ZAC” a toda grieta situada junto a una soldadura. ESDEP identifica el agrietamiento por licuación de la ZAC, el agrietamiento inducido por hidrógeno y el agrietamiento por recalentamiento como problemas distintos de soldabilidad; el agrietamiento por solidificación y el desgarro laminar constituyen mecanismos diferentes. El control del precalentamiento y de la temperatura entre pasadas afecta a la trayectoria de enfriamiento y a la evacuación del hidrógeno. EN 1011-2 aborda la soldadura por arco de aceros ferríticos, con exclusión de los aceros inoxidables ferríticos, y proporciona orientación pertinente para controlar las condiciones térmicas de soldadura y el riesgo de agrietamiento. ISO 13916:2025 especifica la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión, pero no contempla la medición de la temperatura del tratamiento térmico postsoldadura. Estas distinciones son importantes cuando se compara un resultado de dureza con un procedimiento de soldadura cualificado. ### Pérdida de tenacidad en las regiones de grano grueso La ZAC de grano grueso (CGHAZ) alcanza una temperatura suficientemente elevada para reaustenitizar el acero y hacer crecer los granos de austenita previa. El crecimiento de grano reduce el número de barreras eficaces frente a la fractura por clivaje y puede producir paquetes grandes de bainita o martensita, dependiendo de la composición y la velocidad de enfriamiento. Por ello, la CGHAZ puede presentar una energía de impacto Charpy menor o una temperatura de transición dúctil-frágil más elevada, incluso cuando su resistencia a la tracción es alta. La dureza y la tenacidad no deben considerarse propiedades intercambiables. Una estructura más dura puede presentar mayor límite elástico y resistencia a la tracción, pero absorber menos energía de impacto antes de fracturarse. Por el contrario, una región con dureza moderada puede tener una tenacidad deficiente si su tamaño de grano, inclusiones, segregación local o constituyentes de martensita–austenita crean trayectorias favorables para la propagación de grietas. La región de grano grueso suele ser la ubicación crítica en la evaluación de la fractura a baja temperatura, pero la zona exactamente más débil depende de la calidad del acero y del ciclo térmico. Una segunda pasada de soldadura puede transformar o revenir parcialmente el material calentado por la primera pasada. Este recalentamiento puede refinar o revenir algunas estructuras, mientras deja sin cambios los granos gruesos adyacentes. En las soldaduras multipasada, la ZAC es, por consiguiente, una superposición de historiales térmicos y no un único límite correspondiente a una pasada. El tratamiento térmico postsoldadura puede reducir la tensión residual y revenir los constituyentes martensíticos, pero no recrea la estructura original de grano fino del metal base. El Grado 91 ilustra por qué la tenacidad local y la resistencia a alta temperatura requieren una consideración independiente. Una contribución de ASM International y EPRI de 2016 informa de la susceptibilidad al agrietamiento de Tipo IV en la ZAC del metal base, particularmente en las regiones de grano fino e intercrítica. Los ciclos térmicos simulados mostraron que la formación de ferrita en la ZAC intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura. Por tanto, la región vulnerable no es necesariamente la parte más dura ni la de grano más grueso de la soldadura. En servicio de fluencia, una banda relativamente blanda y de grano fino puede acumular deformación y daño junto a un material más resistente. ### Ablandamiento, ductilidad local y gradientes de propiedades La ZAC intercrítica se calienta por encima de la temperatura de transformación crítica inferior, pero no lo suficiente para transformar toda la microestructura en austenita. Solo una parte de la estructura se reaustenitiza. Durante el enfriamiento, los productos de transformación recién formados se desarrollan junto a la ferrita o a los constituyentes revenidos que sobrevivieron al ciclo. La mezcla resultante puede presentar una dureza menor que la CGHAZ adyacente, especialmente cuando el acero original había sido templado y revenido o endurecido por precipitación. La región sobre-revenida experimenta un ciclo térmico subcrítico. No se reaustenitiza, pero los carburos pueden engrosarse, los precipitados pueden perder su efecto endurecedor y los constituyentes previamente endurecidos pueden revenirse aún más. La dureza local y el límite elástico pueden disminuir. Esta banda ablandada puede convertirse en un sitio preferente de deformación durante la carga de tracción, el doblado o la fluencia en servicio. Su mayor ductilidad local no hace automáticamente más segura la unión: la deformación se concentra allí porque las regiones adyacentes siguen siendo más resistentes, y la deformación acumulada puede favorecer el daño de Tipo IV, la iniciación de fatiga o el fallo en un límite metalúrgico. La resistencia a la tracción describe la tensión de ingeniería máxima alcanzada en un ensayo de tracción. El límite elástico describe el inicio de una deformación plástica sustancial. La dureza es una medida localizada de la resistencia a la indentación y suele servir como indicador rápido de la resistencia, pero no puede sustituir a los ensayos de tracción. La ductilidad describe la deformación plástica o el alargamiento antes de la fractura. La tenacidad describe la absorción de energía y la resistencia a la propagación de grietas bajo una condición de ensayo especificada. Estas propiedades pueden variar en direcciones diferentes a lo largo de una misma ZAC. Un mínimo de dureza junto a una soldadura puede indicar sobre-revenido o ablandamiento intercrítico, mientras que un máximo de dureza puede indicar transformación martensítica y riesgo de agrietamiento por hidrógeno. Ninguno de estos resultados establece por sí solo la tenacidad local a la fractura, la vida a fatiga o la resistencia en servicio. Un perfil de dureza debe interpretarse junto con la macroestructura, la microestructura, los ensayos de tracción o doblado, los ensayos de impacto cuando sean necesarios y la temperatura de servicio y el modo de carga previstos. El recalentamiento producido por pasadas posteriores y el tratamiento térmico postsoldadura modifican aún más estos gradientes. El estudio de TWI de 2002 sobre soldaduras de acero inoxidable supermartensítico examinó las microestructuras de la ZAC en relación con la corrosión, el agrietamiento por corrosión bajo tensión, el agrietamiento por tensión de sulfuros, el recalentamiento producido por pasadas posteriores y el tratamiento térmico postsoldadura (PWHT). Este ejemplo muestra que el cartografiado de las propiedades mecánicas no puede separarse del comportamiento ambiental: una banda ablandada o transformada también puede diferir en cuanto al potencial de corrosión, la estabilidad de la película pasiva y la absorción de hidrógeno. Por tanto, la ZAC es una región mecánica y química gradada, cuyo riesgo determinante depende de la estructura local y de las condiciones de servicio que actúan sobre ella. ## 6. Mecanismos de agrietamiento de la ZAC en aceros al carbono y de baja aleación El agrietamiento próximo a una soldadura no constituye un único fenómeno metalúrgico. ASM International y el European Steel Design Education Programme (ESDEP) clasifican las grietas de soldadura según su ubicación, momento de aparición y fuerza impulsora: algunas se forman en estado sólido en la ZAC después de la soldadura, otras se forman mientras se solidifican el metal de soldadura o el metal base fundido localmente, y otras solo aparecen durante el recalentamiento o el servicio. Esta distinción es importante porque una grieta junto al límite de fusión puede estar causada por hidrógeno, licuación de los límites de grano, contracción durante la solidificación, daño por fluencia o pérdida de ductilidad en la dirección del espesor. La ZAC presenta un gradiente térmico, no una estructura única. En los aceros convencionales, sus regiones suelen describirse como zonas de crecimiento de grano, de afino de grano, parcialmente transformadas o intercríticas, y revenidas o sobre-revenidas. La clasificación de NIST para los aceros de tuberías utiliza las regiones de grano grueso, grano fino, intercrítica y sobre-revenida. Cada ubicación experimenta una temperatura máxima y una trayectoria de enfriamiento diferentes. El descriptor práctico del enfriamiento Δt8/5 —el tiempo necesario para enfriarse de 800 °C a 500 °C— ayuda a relacionar los ciclos térmicos con los productos de transformación, aunque su uso depende del acero y del proceso de soldadura. Un informe de NIST sobre tuberías identifica el aporte térmico, la composición química, la distancia al cordón de soldadura y el espesor de pared como factores que afectan a Δt8/5. La velocidad de enfriamiento, la composición, la templabilidad y el tamaño de grano de la austenita previa controlan la microestructura y la dureza resultantes de la ZAC. Un intervalo de enfriamiento corto puede producir martensita o bainita en un acero al carbono o de baja aleación templable; un intervalo más largo puede permitir la formación de ferrita, perlita o productos de transformación revenidos. La estructura resultante determina si puede iniciarse una grieta, si puede propagarse y si la restricción aporta suficiente tensión de tracción para mantenerla abierta. El precalentamiento y el control de la temperatura entre pasadas modifican el ciclo térmico, pero no eliminan la necesidad de evaluar la composición química del acero, la restricción de la unión y el control del hidrógeno. EN 1011-2 abarca la soldadura por arco de aceros ferríticos, con exclusión de los aceros inoxidables ferríticos. ISO 13916:2025 especifica la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión; no especifica la medición de la temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura. ### Agrietamiento inducido por hidrógeno o agrietamiento en frío El agrietamiento inducido por hidrógeno, también denominado agrietamiento en frío o agrietamiento retardado, se produce después de que el cordón de soldadura se ha solidificado y la ZAC adyacente se ha enfriado. Por tanto, su momento característico es diferente del del agrietamiento en caliente, aunque una grieta puede descubrirse horas después de la soldadura. Los análisis de ASM suelen asociar este mecanismo con tres requisitos que interactúan: hidrógeno difusible, una microestructura dura o frágil susceptible y tensión de tracción. La restricción y las tensiones de transformación de la soldadura proporcionan el campo de tensiones local; la tensión residual puede seguir siendo elevada incluso cuando la carga aplicada externamente es cero. El hidrógeno entra en el baño de soldadura a partir de la humedad, la contaminación, los revestimientos de los fundentes, los lubricantes u otras fuentes del proceso. Después de la solidificación, el hidrógeno atómico se difunde a través del cordón y de la ZAC. Puede acumularse en inclusiones, límites de grano de la austenita previa, interfaces de martensita, dislocaciones y otras regiones sometidas a una tensión local elevada. El proceso exacto de fractura depende del acero, la microestructura y la carga, por lo que no debe establecerse un único umbral universal de hidrógeno. El hidrógeno reduce la tolerancia al agrietamiento de una microestructura dura y sometida a tensión; no actúa de forma independiente de la restricción ni de la susceptibilidad metalúrgica. La ZAC más vulnerable suele ser la región de grano grueso u otra zona que se transforma en martensita no revenida o en una estructura bainítica dura durante un enfriamiento rápido. Los granos gruesos de austenita previa pueden reducir la tenacidad y proporcionar una trayectoria más fácil para el crecimiento de la grieta. Las regiones de grano fino e intercrítica también pueden verse afectadas, especialmente cuando la dureza local, la tensión residual o la carga de servicio son desfavorables. Por tanto, una soldadura puede presentar diferentes riesgos de agrietamiento por hidrógeno a distintas distancias del límite de fusión. La orientación de la grieta refleja el campo de tensiones y la geometría. Pueden producirse grietas longitudinales o transversales en el metal de soldadura, mientras que las grietas de la ZAC pueden extenderse paralelas al límite de fusión o propagarse desde el pie de soldadura hacia el metal base endurecido. Las regiones de raíz, los inicios y finales de soldadura, las mordeduras y los cambios bruscos en la restricción de la unión concentran las tensiones. Una inspección retardada no demuestra un mecanismo por hidrógeno, pero la aparición retardada constituye una señal de advertencia útil. El control debe seguir la cadena causal: reducir el hidrógeno difusible, evitar una dureza excesiva de la ZAC y reducir o gestionar la restricción de tracción y la tensión residual. Los consumibles secos y las superficies limpias de la unión reducen la entrada de hidrógeno. El precalentamiento ralentiza el enfriamiento y permite que el hidrógeno escape antes de que la ZAC alcance una condición de baja temperatura y elevada tensión. El postcalentamiento puede facilitar la eliminación del hidrógeno cuando así lo especifica el procedimiento de soldadura, mientras que el tratamiento térmico posterior a la soldadura puede revenir las estructuras susceptibles y reducir la tensión residual. Estas medidas deben seleccionarse en función del grado y del espesor; no son intercambiables con una regla genérica de temperatura. ### Agrietamiento por licuación, solidificación y recalentamiento El agrietamiento por licuación es una grieta en caliente de la ZAC, generalmente a lo largo de límites de grano que han sido fundidos localmente por el ciclo térmico de soldadura, pero que se encuentran fuera de la zona principal de fusión. La grieta se forma cuando esta fina película líquida se estira durante el enfriamiento y la contracción. Las impurezas segregadas, los constituyentes eutécticos de bajo punto de fusión, las inclusiones o las regiones de los límites de grano enriquecidas en elementos de aleación pueden reducir la temperatura de fusión local. Por tanto, la ZAC puede agrietarse aunque el metal base en su conjunto no se haya fundido. Este mecanismo difiere del agrietamiento por solidificación de la zona de fusión. En el agrietamiento por solidificación, el metal de soldadura líquido de la zona de fusión solidifica entre dendritas en crecimiento. La segregación de solutos y las limitaciones de alimentación dejan una red débil de límites que contiene líquido; posteriormente, la contracción del metal de soldadura abre la región interdendrítica. Su ubicación está dentro del metal de soldadura depositado o fundido, no en una ZAC que no se haya fundido. Una grieta que sigue el límite de fusión requiere examinar ambas posibilidades: el material de la ZAC fundido localmente indica licuación, mientras que una trayectoria interdendrítica a través del metal de soldadura indica agrietamiento por solidificación. Pueden producirse grietas mixtas cuando se superponen el límite de fusión y el campo térmico de la ZAC. ESDEP incluye el agrietamiento por licuación de la ZAC, el agrietamiento inducido por hidrógeno y el agrietamiento por recalentamiento entre los principales problemas de soldabilidad de los aceros estructurales. La susceptibilidad a la licuación se ve afectada por la composición química del metal base, la segregación, el tamaño de grano, la temperatura máxima y la deformación térmica. Los granos gruesos proporcionan trayectorias largas a lo largo de los límites de grano, mientras que los ciclos térmicos repetidos pueden volver a fundir o debilitar regiones calentadas previamente. La fuerza impulsora relevante es la deformación de tracción durante el enfriamiento a alta temperatura, no el hidrógeno difusible acumulado después de la solidificación. El agrietamiento por recalentamiento se produce durante una exposición térmica posterior, habitualmente durante un tratamiento térmico de alivio de tensiones o durante el servicio a temperatura elevada. La grieta es una falla en estado sólido, a menudo intergranular, en una ZAC o región de soldadura previamente soldada. La precipitación y la recuperación pueden endurecer el interior de los granos y dejar relativamente débiles los límites de grano; posteriormente, la relajación de la tensión residual y la deformación por fluencia concentran la deformación en dichos límites. La susceptibilidad está asociada con determinados sistemas de aleación y con ciertas condiciones de impurezas o precipitados, por lo que no puede inferirse únicamente de la presencia de una soldadura ni de la dureza a temperatura ambiente. El Grade 91 ilustra por qué una ZAC debe tratarse como varias regiones microestructurales. ASM International y EPRI informaron en 2016 de que el Grade 91 es susceptible al agrietamiento de Tipo IV en la ZAC del metal base, especialmente en las regiones de grano fino e intercrítica. El daño de Tipo IV es una falla por fluencia a temperatura de servicio, no un agrietamiento en frío ordinario por hidrógeno. Los ciclos térmicos simulados mostraron que la formación de ferrita en la ZAC intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura. El recalentamiento producido por las pasadas posteriores y el PWHT modifican además los precipitados, el estado de revenido y la resistencia local, de modo que la susceptibilidad final al agrietamiento depende del historial térmico completo de la soldadura. ### Desgarro laminar y susceptibilidad en la dirección del espesor El desgarro laminar es un mecanismo de agrietamiento del metal base asociado con la deformación de tracción normal a la superficie de la chapa laminada. Habitualmente se desarrolla debajo de una soldadura restringida, especialmente alrededor de una unión en T, una unión en esquina o un aditamento grande, donde la contracción de la soldadura tira de la chapa a través de su espesor. La trayectoria de la grieta suele ser escalonada o en forma de terrazas: avanza a través de inclusiones alargadas y las conecta mediante regiones de cizallamiento dúctil. La propiedad decisiva del material es la ductilidad en la dirección del espesor, no simplemente la resistencia transversal a la tracción ni la dureza de la ZAC. La chapa laminada contiene inclusiones no metálicas —históricamente, sulfuro de manganeso, así como inclusiones de óxidos o silicatos según la práctica siderúrgica— que se aplanan y alinean durante el laminado. Estas inclusiones actúan como sitios de nucleación de huecos cuando la chapa se deforma en la dirección transversal corta. Un acero limpio, con menos hileras de inclusiones o con hileras menos severas, presenta una menor susceptibilidad, mientras que una elevada restricción, una chapa gruesa, grandes depósitos de soldadura y un diseño desfavorable de la unión aumentan la deformación aplicada en la dirección del espesor. El desgarro laminar puede iniciarse en el metal base por debajo de la ZAC y confundirse con una grieta de la ZAC porque la grieta se encuentra cerca de la soldadura. Su fuerza impulsora es la deformación de contracción de la soldadura y la restricción que actúan a través del espesor de la chapa; el hidrógeno no es un requisito definitorio. Tampoco es necesaria una ZAC martensítica dura. La ubicación metalográfica, la morfología de la grieta, la alineación de las inclusiones y la dirección de la deformación aplicada permiten distinguirlo del agrietamiento inducido por hidrógeno y del agrietamiento por licuación. #### El precalentamiento es específico del procedimiento No se debe considerar el precalentamiento una solución universal. Un precalentamiento excesivo puede ampliar la región calentada, favorecer el crecimiento del grano o el ablandamiento, y alterar los aceros endurecidos por precipitación o templados y revenidos. Los cambios de diseño y de procedimiento pueden reducir la deformación: orientar las uniones para evitar tirar de la chapa a través de su espesor, reducir el volumen excesivo de soldadura, utilizar detalles de unión adecuados, controlar la restricción y, cuando se especifique, seleccionar una chapa con propiedades verificadas en la dirección del espesor. Una reparación de soldadura que simplemente elimine la indicación superficial visible puede pasar por alto la grieta subsuperficial vinculada a las inclusiones. La inspección debe abarcar el volumen de la chapa alrededor del aditamento, no solo la línea de fusión. ## 7. Precalentamiento, control entre pasadas y variables del procedimiento de soldadura ### Finalidad metalúrgica del precalentamiento El precalentamiento es un control térmico, no una solución universal para los problemas de la zona afectada por el calor (ZAC). Eleva la temperatura de la unión antes de aplicar el calor del arco, reduciendo el gradiente térmico entre el baño de soldadura y el acero circundante. El resultado inmediato es un enfriamiento más lento a través del intervalo de transformación. En los aceros ferríticos, este cambio puede evitar una ZAC excesivamente dura y martensítica o bainítica, dependiendo de la composición, la templabilidad, el tamaño de grano de la austenita previa y el ciclo térmico real. Una descripción útil es Δt8/5: el tiempo necesario para que un punto de la unión soldada se enfríe de 800 °C a 500 °C. Este intervalo abarca una parte importante de la descomposición de la austenita en muchos aceros, aunque no constituye una descripción completa de todas las aleaciones o condiciones de soldadura. Un Δt8/5 corto generalmente indica un enfriamiento rápido y un mayor riesgo de formación de productos de transformación duros y frágiles; un intervalo más largo permite una mayor transformación por difusión y efectos de revenido. El National Institute of Standards and Technology (NIST) informa de que el Δt8/5 de los aceros para tuberías depende del aporte térmico, la composición química, la distancia respecto de la soldadura y el espesor de pared. El precalentamiento modifica esta relación al alterar la temperatura inicial y el flujo de calor hacia el metal base. El precalentamiento también facilita el control del hidrógeno. El hidrógeno introducido por la humedad, la contaminación superficial, los consumibles o problemas con el gas de protección puede difundirse fuera de las regiones austeníticas o de la ZAC endurecida antes de que el acero alcance una temperatura baja. Esto reduce la concentración disponible para combinarse con las tensiones residuales de tracción y una microestructura susceptible. El efecto es condicional. El precalentamiento no puede compensar electrodos húmedos, caras de unión contaminadas, una restricción excesiva o un acero cuyo procedimiento produzca una dureza inaceptable. La fisuración inducida por hidrógeno es un mecanismo específico, no una denominación para toda fisura próxima a una soldadura. Términos de temperatura que no deben tratarse como intercambiables. | Término de temperatura | Cuándo se aplica | Finalidad | |---|---|---| | Temperatura de precalentamiento | Antes de que comience la soldadura o un segmento de soldadura especificado | Establece la condición térmica inicial | | Temperatura entre pasadas | Inmediatamente antes de depositar la pasada siguiente | Controla la acumulación térmica entre pasadas | | Temperatura de mantenimiento del precalentamiento | Durante una interrupción o entre operaciones | Evita que la unión descienda por debajo del mínimo especificado | | Temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura | Durante un tratamiento térmico posterior a la soldadura | Requiere medición y control independientes | Por tanto, la temperatura requerida se selecciona a partir de la composición del acero, el espesor del producto, la restricción, el control del hidrógeno, el proceso de soldadura y la cualificación del procedimiento. Un precalentamiento excesivo también tiene costes. Puede alargar los tiempos de enfriamiento lo suficiente para engrosar los granos, reducir la resistencia local, favorecer un ablandamiento excesivo en aceros revenidos y ampliar la región expuesta a temperaturas elevadas. En los aceros templados y revenidos, un ciclo excesivamente caliente puede revenir la ZAC del metal base. En los aceros endurecidos por precipitación o resistentes a la fluencia, puede alterar la población de precipitados prevista. La ZAC sigue presentando una gradación espacial a pesar de que se especifique un único valor de precalentamiento. Más cerca del límite de fusión, un acero convencional puede formar una región de grano grueso después de alcanzar temperaturas máximas elevadas. Más lejos, las regiones de grano refinado, intercrítica y revenida o sobrevenida experimentan temperaturas máximas y trayectorias de transformación diferentes. TWI identifica estas cuatro subdivisiones de los aceros convencionales según la temperatura máxima y la distancia respecto de la soldadura. El precalentamiento modifica sus historiales de enfriamiento, pero no las hace metalúrgicamente idénticas. ### Temperatura entre pasadas y acumulación térmica La temperatura de precalentamiento es la temperatura mínima establecida en la unión antes de comenzar la soldadura o antes de iniciar un segmento de soldadura especificado. La temperatura entre pasadas es la temperatura de la zona de soldadura inmediatamente antes de depositar la pasada siguiente. La temperatura de mantenimiento del precalentamiento es una temperatura mínima que debe mantenerse cuando se interrumpe la soldadura o cuando la unión debe permanecer caliente entre operaciones. Estos términos no deben considerarse intercambiables. El control entre pasadas regula la acumulación térmica. En una soldadura multipasada, la segunda pasada y las posteriores vuelven a calentar el metal de soldadura depositado anteriormente y la ZAC adyacente. Una temperatura entre pasadas elevada significa que el siguiente ciclo térmico comienza desde un estado base más caliente, lo que normalmente ralentiza el enfriamiento y reduce el Δt8/5. También puede exponer las pasadas anteriores a efectos repetidos de revenido o a una reaustenización parcial. La microestructura resultante puede contener bandas estrechas con distinta dureza y tenacidad separadas por apenas unos milímetros. Un límite máximo de temperatura entre pasadas suele ser tan importante como un requisito mínimo de precalentamiento. Si se supera, el calor acumulado puede producir un crecimiento excesivo del grano, ablandamiento o reducción de la tenacidad, especialmente en aceros templados y revenidos y en aceros resistentes a la fluencia. Si la temperatura cae por debajo del mínimo especificado, pueden reaparecer el enfriamiento rápido y el riesgo de fisuración por hidrógeno. El valor correcto depende del procedimiento y no es una propiedad fija de un proceso de soldadura. El Grado 91 ilustra por qué las reglas de temperatura simples resultan insuficientes. Un estudio de ASM International y EPRI de 2016 describe la fisuración de Tipo IV en la ZAC del metal base, especialmente en las regiones de grano fino e intercrítica. Estas regiones no son la franja de grano grueso que suele mostrarse en los diagramas simplificados. Los ciclos térmicos simulados también demostraron que la formación de ferrita en la ZAC intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura. El recalentamiento repetido por las pasadas puede revenir parte de la martensita y, al mismo tiempo, crear material intercrítico nuevo en otras zonas; por ello, una lectura conforme de la temperatura entre pasadas no puede establecer por sí sola la resistencia al daño de Tipo IV. El mismo principio se aplica a los aceros inoxidables. El estudio de TWI de 2002 sobre soldaduras de acero inoxidable supermartensítico examinó las microestructuras de la ZAC en relación con la corrosión, la fisuración por corrosión bajo tensión y la fisuración por tensión inducida por sulfuros, así como con el recalentamiento producido por las pasadas posteriores y el tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). El recalentamiento local puede modificar la distribución del cromo, el revenido de la martensita y la respuesta frente a la corrosión. Por tanto, el control de la ZAC se refiere tanto a la degradación en servicio como a la dureza y la fisuración. ### EN 1011-2 e ISO 13916:2025 EN 1011-2 proporciona recomendaciones para la soldadura por arco de aceros ferríticos. Su ámbito de aplicación comprende los aceros ferríticos y excluye los aceros inoxidables ferríticos. El documento aborda factores del procedimiento de soldadura como el control del hidrógeno, el aporte térmico, el precalentamiento y las condiciones de enfriamiento, ayudando al ingeniero a evaluar la dureza de la ZAC y el riesgo de fisuración en frío. Es una guía para seleccionar y controlar un procedimiento de soldadura, no un sustituto de las evidencias de cualificación ni de los requisitos específicos del grado de acero. ISO 13916:2025 aborda la medición, no el diseño metalúrgico completo de un procedimiento. La norma especifica los requisitos para medir las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión. No contempla la medición de la temperatura del PWHT. Esta exclusión es importante: la temperatura registrada antes de una pasada de soldadura no demuestra que un tratamiento posterior de alivio de tensiones o de revenido haya alcanzado la temperatura especificada ni una uniformidad adecuada. La ubicación y el momento de la medición deben representar el material que controla el ciclo térmico de la soldadura, y no simplemente la superficie más caliente y conveniente. La temperatura puede variar a través del espesor y alrededor de una unión, especialmente en secciones restringidas, accesorios y componentes de pared gruesa. El procedimiento debe indicar cuándo se toma la lectura, dónde se toma y cuál es el mínimo o máximo permitido. El aporte térmico y la secuencia de pasadas añaden otra capa de control. La energía del arco suele relacionarse con la intensidad de corriente, la tensión y la velocidad de avance, mientras que la eficiencia del proceso y la geometría del cordón influyen en el calor transferido realmente a la pieza de trabajo. Un aporte térmico mayor generalmente ensancha la zona calentada y alarga el tiempo de enfriamiento, pero la geometría de la unión, el espesor de la placa y la restricción pueden invertir una predicción simple. Una secuencia de cordones estrechos, un tejido amplio, la alternancia de los lados o las pausas planificadas entre pasadas modifican qué regiones se recalientan y cuándo. En consecuencia, dos soldaduras con el mismo precalentamiento nominal pueden presentar diferente tamaño de grano de la ZAC, dureza, tenacidad y susceptibilidad a la fisuración. El procedimiento de soldadura debe controlar el historial térmico completo, no una sola lectura de temperatura. ![Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero](/images/uploads/3493078c-aebe-4e73-b398-1d30ba71f2d1/wiki-inline-a-multipass-steel-weld-showing-overlapping-thermal-cycles-that-reheat-and-modify-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/3493078c-aebe-4e73-b398-1d30ba71f2d1/wiki-inline-a-multipass-steel-weld-showing-overlapping-thermal-cycles-that-reheat-and-modify-1920x1288.avif "Ampliar imagen — Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero")Later passes can temper, refine or partially reaustenitize material altered by earlier passes. ## 8. Soldadura multipasada: recalentamiento, revenido y solapamiento de la ZAC #### Efectos del recalentamiento durante pasadas posteriores - **Revenido** Un ciclo a menor temperatura puede reducir la dureza martensítica y la tensión residual. - **Refinamiento** Un ciclo austenítico posterior puede crear nuevos granos de austenita más finos. - **Reaustenitización parcial** Un ciclo intercrítico transforma solo parte de la estructura anterior. - **Sobre-revenido** La exposición subcrítica repetida puede engrosar carburos o precipitados y reducir la resistencia. Una soldadura multipasada no produce una única ZAC fija junto al límite de fusión. Cada pasada añade un nuevo ciclo térmico, y el campo de temperaturas de esa pasada se solapa con el material alterado por las pasadas anteriores. Una región que inicialmente era una ZAC de grano grueso puede recalentarse después por debajo de la temperatura crítica inferior y revenirse; otra región puede calentarse hasta el intervalo intercrítico, donde parte de la ferrita se transforma en austenita; el material más próximo a un límite de fusión posterior puede austenitizarse por completo y transformarse de nuevo durante el enfriamiento. Por tanto, la sección transversal final registra una secuencia, no un único acontecimiento. La temperatura máxima, el tiempo a una determinada temperatura, el enfriamiento a través del intervalo de transformación y el número y espaciamiento de los ciclos de recalentamiento son factores relevantes. TWI describe las regiones de la ZAC de los aceros convencionales como zonas de grano grueso, grano refinado, parcialmente transformadas y revenidas, según la temperatura máxima y la distancia a la soldadura. En una unión multipasada, esas denominaciones describen respuestas locales a varias pasadas, no necesariamente cuatro bandas permanentes y paralelas. ### Recalentamiento de regiones anteriores de la ZAC por pasadas posteriores Un cordón posterior recalienta el metal de soldadura precedente y parte de la ZAC anterior. La extensión depende del tamaño del cordón, la velocidad de avance, la energía del arco, la geometría de la unión, el espesor de la placa o pared, la temperatura entre pasadas y la ubicación de la pasada. El aporte térmico y la conductividad térmica controlan la rapidez con la que el metal circundante alcanza una temperatura determinada, mientras que la distancia al nuevo límite de fusión determina la temperatura máxima. Un mismo punto puede experimentar un ciclo de alta temperatura durante una pasada y un ciclo de revenido a menor temperatura durante la siguiente. El parámetro práctico de enfriamiento Δt8/5 describe el tiempo transcurrido mientras el material se enfría de 800 °C a 500 °C. Es útil cuando el acero experimenta la descomposición de la austenita en ese intervalo, pero no constituye una descripción completa del historial térmico multipasada. El informe del National Institute of Standards and Technology sobre tuberías relaciona Δt8/5 con el aporte térmico, la composición química, la distancia a la soldadura y el espesor de pared. No implica que todos los puntos de una unión tengan un único tiempo de enfriamiento común. Los puntos adyacentes pueden experimentar ciclos sustancialmente diferentes, y las pasadas posteriores pueden alterar la estructura creada por el primer ciclo. En un acero ferrítico de baja aleación, la primera pasada puede crear granos gruesos de austenita previa junto al límite de fusión. Una pasada posterior cuya temperatura máxima se sitúe en la región austenítica puede refinar esa estructura mediante la formación de nuevos granos de austenita, dependiendo de la temperatura máxima local y de la duración del ciclo. Si la temperatura máxima posterior solo alcanza el intervalo intercrítico, una fracción de la ferrita original se transforma en austenita. Durante el enfriamiento, esa fracción puede convertirse en bainita nueva, martensita u otro producto de transformación, mientras que la matriz no transformada conserva algunas características anteriores. Un ciclo a menor temperatura puede no austenitizar de nuevo el acero, pero sí revenir la martensita o ablandar una región previamente endurecida. Por ello, el control del procedimiento de soldadura no puede reducirse a la energía nominal del arco. La temperatura entre pasadas modifica la temperatura inicial de cada pasada y puede acortar el intervalo efectivo de enfriamiento. ISO 13916:2025 especifica la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión; excluye explícitamente la medición de la temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura. EN 1011-2 aborda la soldadura por arco de aceros ferríticos, con exclusión de los aceros inoxidables ferríticos, y proporciona orientación para controlar las condiciones de soldadura en los grados ferríticos pertinentes. ### Estructuras revenidas y sobre-revenidas El recalentamiento por debajo de la temperatura crítica inferior de transformación puede revenir una ZAC martensítica o bainítica sin formar un nuevo campo de austenita. El carbono se redistribuye, los carburos de transición pueden formarse o modificarse, las tensiones residuales disminuyen y la dureza suele reducirse. La estructura resultante puede presentar mayor resistencia a la fisuración inducida por hidrógeno que una región martensítica en estado de temple, pero el cambio también puede reducir la resistencia mecánica. El resultado depende del constituyente original, la temperatura de recalentamiento, el tiempo de mantenimiento y el número de ciclos. Por tanto, «ZAC revenida» no designa una única microestructura. Un ciclo corto y relativamente frío puede producir un revenido limitado, mientras que un ciclo más caliente o repetido puede causar un engrosamiento considerable de los carburos y una pérdida del endurecimiento por precipitación. El término «sobre-revenida» indica que la exposición térmica ha reducido las propiedades por debajo de la condición de revenido prevista. En los aceros templados y revenidos, esta zona ablandada puede convertirse en un mínimo local de resistencia. En los aceros resistentes a la fluencia, el recalentamiento puede alterar la distribución cuidadosamente controlada de los precipitados que sustenta la resistencia a largo plazo. El Grado 91 ilustra el peligro de considerar que el ablandamiento es automáticamente beneficioso. ASM International y EPRI informaron en 2016 de que el Grado 91 es susceptible a la fisuración de Tipo IV en la ZAC del metal base, particularmente en las regiones de grano fino e intercríticas. Las simulaciones de ciclos térmicos mostraron que la formación de ferrita en la ZAC intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura. La ubicación crítica no es únicamente la región visiblemente gruesa: las excursiones repetidas a través del intervalo intercrítico pueden crear una estructura de grano fino y parcialmente transformada, con un comportamiento desfavorable frente a la deformación por fluencia y el daño. Las pasadas de soldadura posteriores pueden revenir parte de la martensita y, al mismo tiempo, crear o ampliar esta región vulnerable. El tratamiento térmico posterior a la soldadura añade otro ciclo térmico controlado en toda la unión. Puede revenir los productos de transformación duros y reducir las tensiones residuales, pero también puede favorecer cambios en los carburos o precipitados, modificar los gradientes de dureza y exponer las regiones recalentadas a una degradación adicional. Por tanto, el PWHT debe especificarse en función del grado de acero, el espesor, el procedimiento de soldadura y las condiciones de servicio, en lugar de suponerse que elimina las diferencias de la ZAC. Los aceros inoxidables supermartensíticos ponen de manifiesto lo mismo, pero añaden los efectos de la corrosión. El estudio de TWI de 2002 examinó sus microestructuras de la ZAC en relación con la corrosión, la fisuración por corrosión bajo tensión, la fisuración por tensión en presencia de sulfuros, el recalentamiento por pasadas posteriores y el PWHT. Una pasada posterior puede revenir la martensita recién formada, austenitizar parcialmente de nuevo una región anterior o producir una estructura mixta en una estrecha banda recalentada. Estos cambios afectan a la distribución del cromo, la formación de carburos, la dureza, las tensiones residuales y el comportamiento electroquímico de la superficie. Una dureza menor puede reducir una tendencia a la fisuración, mientras que los cambios locales de composición o de fase pueden deteriorar la resistencia a la corrosión o crear una trayectoria susceptible durante el servicio en presencia de hidrógeno. ### Por qué una sección transversal de soldadura contiene historiales térmicos solapados Una sección transversal de una unión multipasada debe interpretarse como un mapa de temperaturas máximas y trayectorias de enfriamiento. Cerca de una pasada, el metal puede haberse fundido o haberse austenitizado por completo. Más lejos, puede haber alcanzado el intervalo de crecimiento de grano, el intervalo de refinamiento de grano, el intervalo intercrítico o únicamente una temperatura de revenido. La pasada siguiente desplaza esos límites y superpone otro conjunto de zonas. Estas son curvadas, desplazadas y parcialmente coincidentes, en lugar de estar dispuestas en capas ordenadas. Regiones de la ZAC del grado 91 y sus principales problemas metalúrgicos. | Región de la ZAC del grado 91 | Historial térmico | Problema señalado | |---|---|---| | De grano grueso | Austenitización completa a alta temperatura, con crecimiento del grano | Estructura transformada gruesa y posible pérdida de tenacidad | | De grano fino | Austenitización completa o sustancial, sin crecimiento pronunciado del grano | Parte de la ZAC del metal base susceptible al Tipo IV | | Intercrítica | Transformación parcial entre Ac1 y Ac3 | Formación de ferrita y reducción de la resistencia a la tracción a alta temperatura | | Excesivamente revenida | Recalentamiento subcrítico | Ablandamiento y alteración del estado de los precipitados | El solapamiento produce heterogeneidad de propiedades a varias escalas. La dureza puede aumentar donde un enfriamiento rápido forma martensita, disminuir donde la martensita se reviene y variar nuevamente donde un ciclo posterior crea nuevos productos de transformación sin revenir. La tenacidad depende del tamaño de grano, el equilibrio de fases, el contenido de carbono en la fracción transformada y la tensión residual local; no puede inferirse únicamente a partir de la distancia a la soldadura. La susceptibilidad a la fisuración también cambia de un punto a otro. ESDEP identifica la fisuración por licuación de la ZAC, la fisuración inducida por hidrógeno y la fisuración por recalentamiento como problemas distintos de soldabilidad de las soldaduras de aceros estructurales, mientras que la fisuración por solidificación se produce en el metal de soldadura y el desgarro laminar está relacionado con la ductilidad en la dirección del espesor. El recalentamiento no convierte estos mecanismos en equivalentes. La misma gradación espacial controla la corrosión y la fisuración en servicio en las soldaduras de acero inoxidable. Una banda recalentada puede diferir del metal adyacente en dureza, estabilidad de la película pasiva, población de precipitados y tensión de tracción. Por consiguiente, el examen metalográfico y los barridos de dureza deben ubicarse teniendo en cuenta la secuencia real de los cordones. Una única medición en el límite de fusión puede pasar por alto la banda intercrítica ablandada, la banda martensítica recalentada o la región sobre-revenida que gobierna la rotura. ## 9. Grado 91 y fisuración de Tipo IV ![Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero](/images/uploads/fcab1c5a-16d2-4ad0-85d5-4ef82134a82e/wiki-inline-a-grade-91-steel-haz-microstructure-contrasting-coarse-grained-fine-grained-and-1920x1434.jpg)[](/images/uploads/fcab1c5a-16d2-4ad0-85d5-4ef82134a82e/wiki-inline-a-grade-91-steel-haz-microstructure-contrasting-coarse-grained-fine-grained-and-1920x1434.avif "Ampliar imagen — Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero")In Grade 91, Type IV damage is associated especially with fine-grained and intercritical base-metal HAZ regions. El Grado 91 es un caso de estudio útil porque su problema de soldabilidad no se limita al límite de fusión visible. El acero es una aleación martensítica revenida resistente a la fluencia, designada habitualmente como **Grado 91**, **P91** para tuberías y **T91** para tubos de caldera, con aproximadamente un 9 % de cromo y adiciones de elementos como molibdeno, vanadio, niobio y nitrógeno. Su resistencia a temperatura elevada depende de una estructura martensítica finamente revenida que contiene precipitados estables, especialmente carbonitruros y la población de carburos ricos en cromo asociada al revenido prolongado. La soldadura sustituye esa estructura cuidadosamente desarrollada por una sucesión de ciclos térmicos locales. Una zona inmediatamente adyacente a la línea de fusión puede austenitizarse por completo y transformarse en martensita gruesa. Algo más lejos, la temperatura máxima puede afinar la austenita sin producir el mismo crecimiento de grano. Más lejos aún, solo puede transformarse una parte de la microestructura original. El resultado es una ZAC gradada, no una franja uniforme. El **estudio ASM-EPRI sobre el Grado 91 publicado en 2016** identificó susceptibilidad a la fisuración de Tipo IV en la ZAC del metal base, particularmente en las regiones de grano fino e intercrítica. Esta distinción es importante. Una superficie de fractura puede encontrarse cerca de la soldadura, pero la proximidad a esta no convierte al límite de fusión en la ubicación metalúrgica determinante. ### Regiones de grano fino e intercríticas de la ZAC del Grado 91 La ZAC de grano fino se forma donde la temperatura máxima supera el intervalo de transformación de la austenita, pero no es lo bastante elevada —o no se mantiene durante el tiempo suficiente— para producir el crecimiento de grano de la austenita previa observado en la ZAC de grano grueso. La soldadura disuelve o redistribuye algunos precipitados y, posteriormente, el enfriamiento rápido produce martensita nueva. Como los granos de austenita previa son más pequeños que en la región de grano grueso, la estructura de paquetes y bloques transformados también es diferente. El revenido durante la fabricación y el servicio actúa entonces sobre una región cuya distribución original de precipitados y geometría de grano ya han sido alteradas. La ZAC intercrítica se encuentra en un intervalo de temperaturas máximas inferior. Solo una parte del material entra en el campo austenítico durante el ciclo térmico de soldadura; el resto conserva una estructura de Grado 91 revenida. Durante el enfriamiento, la austenita recién formada se transforma junto a material no transformado o parcialmente revenido. Esto crea una microestructura mixta con diferencias locales de dureza, distribución del carbono, estado de los precipitados y resistencia a la fluencia. Por tanto, la zona intercrítica puede ser mecánicamente más débil aunque su dureza no la identifique como la parte más evidente de la ZAC. TWI describe las subregiones de la ZAC de los aceros convencionales como zonas de grano grueso, grano refinado, parcialmente transformadas y revenidas, clasificadas según la temperatura máxima y la distancia a la soldadura. NIST utiliza los términos relacionados zonas de grano grueso, grano fino, intercrítica y sobre-revenida para las ZAC de aceros de tuberías. Las denominaciones no son intercambiables en todos los sistemas de aleación, pero el principio subyacente se aplica al Grado 91: cada posición registra un historial térmico diferente. El enfriamiento es igualmente importante. El parámetro práctico **Δt8/5** describe el tiempo necesario para que la región soldada se enfríe de 800 °C a 500 °C. El análisis de NIST relaciona Δt8/5 con el aporte térmico, la composición del acero, la distancia a la soldadura y el espesor de pared. Estas variables modifican la cinética de transformación y el grado de revenido impuesto por la soldadura. La ZAC del Grado 91 no puede evaluarse únicamente a partir de la temperatura máxima. TWI afirma que la microestructura y la dureza de la ZAC dependen principalmente de la velocidad de enfriamiento a través del intervalo de transformación, de la composición y templabilidad, y del tamaño de grano de la austenita previa. En el Grado 91, estas mismas variables determinan si una región local forma martensita fresca dura, experimenta un revenido adicional o desarrolla una estructura intercrítica mixta. Un perfil de dureza es útil, pero no constituye un mapa completo del daño por fluencia ni de la susceptibilidad a la fisuración de Tipo IV. ### Formación de ferrita y resistencia a alta temperatura El estudio ASM-EPRI también examinó ciclos térmicos de soldadura simulados del Grado 91 e informó que **la formación de ferrita en la ZAC intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura**. Esta observación proporciona una base metalúrgica más específica para el problema de Tipo IV que la afirmación general de que la soldadura “debilita la ZAC”. La ferrita es más blanda y presenta menor resistencia a la fluencia que la matriz martensítica revenida que proporciona al Grado 91 su resistencia a temperatura elevada. Su formación puede ir acompañada de una redistribución local del carbono y de los elementos de aleación, cambios en la estabilidad de los precipitados y pérdida de la estructura de martensita en listones finamente controlada. Bajo una carga sostenida, la deformación puede concentrarse en esta región alterada. El metal de soldadura circundante, el metal base no afectado y las zonas más duras de la ZAC imponen entonces restricciones, aumentando la tensión y la deformación locales en el material de grano fino o intercrítico. El resultado no es simplemente una diferencia de dureza. El comportamiento a la tracción a alta temperatura depende de la resistencia de la microestructura al flujo plástico y a la fluencia, de la evolución de los precipitados, de la estructura de grano y subgrano, y de la distribución de la deformación a través de la unión soldada. Una región con una dureza medida moderada puede seguir teniendo una resistencia deficiente a largo plazo si su resistencia a la fluencia se ha reducido por una transformación parcial o por la formación de ferrita. Fisuración de Tipo IV **Fisuración de Tipo IV** Fallo por fluencia a temperatura de servicio asociado con regiones de grano fino e intercríticas debilitadas de la ZAC del metal base, especialmente en el grado 91. Este hallazgo no debe convertirse en una estimación universal de la vida útil. La respuesta de un componente de Grado 91 soldado depende de la tensión, la temperatura, la geometría, el procedimiento de soldadura, la restricción, el tratamiento térmico posterior a la soldadura, el historial de servicio y la distribución real de las microestructuras de la ZAC. Las simulaciones de ciclos térmicos establecen un mecanismo e identifican una región vulnerable; por sí solas, no especifican cuándo fallará un recipiente, tubo o tubería determinados. El precalentamiento, el control de la temperatura entre pasadas y el aporte térmico de soldadura siguen siendo relevantes porque afectan a los ciclos térmicos y al comportamiento de transformación. **ISO 13916:2025** especifica la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión, pero excluye expresamente la medición de la temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura. Esta distinción es importante en trabajos con Grado 91: el control de la temperatura de soldadura y el PWHT son operaciones relacionadas, no un único requisito de medición. ### Por qué la rotura de Tipo IV es un problema de la ZAC del metal base ![Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero](/images/uploads/fcab1c5a-16d2-4ad0-85d5-4ef82134a82e/wiki-inline-a-grade-91-steel-haz-microstructure-contrasting-coarse-grained-fine-grained-and-1920x1434.jpg)[](/images/uploads/fcab1c5a-16d2-4ad0-85d5-4ef82134a82e/wiki-inline-a-grade-91-steel-haz-microstructure-contrasting-coarse-grained-fine-grained-and-1920x1434.avif "Ampliar imagen — Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero")In Grade 91, Type IV damage is associated especially with fine-grained and intercritical base-metal HAZ regions. La fisuración de Tipo IV se asocia generalmente con el daño por fluencia en las zonas de grano fino e intercrítica de la **ZAC del metal base**. Por ello, es engañoso describirla como un fenómeno genérico de “fisuración de la soldadura” o situar automáticamente su causa en el límite de fusión. La soldadura puede proporcionar la perturbación térmica y la geometría de la unión, pero la microestructura susceptible suele producirse en el material base adyacente. Durante un servicio prolongado, pueden nuclearse y crecer cavidades a lo largo de los límites de grano de la ZAC debilitada. La acumulación local de deformación, el deslizamiento de los límites de grano y los cambios en los precipitados contribuyen al desarrollo del daño. La grieta puede avanzar aproximadamente a lo largo del límite entre el material alterado de la ZAC y las regiones vecinas más resistentes, aunque su trayectoria exacta depende del estado de tensiones, la microestructura y el historial de fabricación. Por consiguiente, la inspección debe abarcar la ZAC del metal base, no solo el metal de soldadura y la línea de fusión. Este mecanismo se distingue de la fisuración inducida por hidrógeno, la fisuración por solidificación, el desgarro lamelar, la fisuración por licuación y la fisuración de recalentamiento. ESDEP identifica la fisuración por licuación de la ZAC, la fisuración inducida por hidrógeno y la fisuración de recalentamiento entre los principales problemas de soldabilidad de los aceros estructurales, pero esos mecanismos se producen bajo condiciones metalúrgicas y de carga diferentes. El daño de Tipo IV es principalmente un problema de fluencia a temperatura de servicio en una ZAC vulnerable de Grado 91. Por tanto, una evaluación sólida combina los registros del procedimiento de soldadura, el historial de PWHT, la información sobre los ciclos térmicos, la dureza y el examen microestructural con los datos de tensión y temperatura de servicio. El hallazgo de ASM-EPRI sobre la ferrita y la reducción de la resistencia a la tracción a alta temperatura ayuda a explicar por qué las regiones de grano fino e intercrítica merecen una atención específica. No justifica considerar que todas las soldaduras de Grado 91 presentan la misma susceptibilidad ni respalda una duración de servicio admisible fija sin evidencia específica del componente. El recalentamiento añade otro nivel de complejidad. Una pasada de soldadura posterior puede revenir, transformar parcialmente o modificar de otro modo una ZAC anterior, y el PWHT puede reducir la dureza, al tiempo que cambia el estado de los precipitados y de la subestructura. Se producen efectos espaciales similares en otras aleaciones: el análisis de TWI de 2002 sobre soldaduras de acero inoxidable supermartensítico relaciona las microestructuras de la ZAC con la corrosión, la fisuración por corrosión bajo tensión, la fisuración por tensión inducida por sulfuros, el recalentamiento causado por pasadas posteriores y el PWHT. El mecanismo de fallo específico del material cambia, pero el principio rector permanece: la ZAC es un conjunto de historiales térmicos locales cuyo comportamiento en servicio debe evaluarse por regiones. ## 10. Corrosión y fisuración asistida por el medio en la ZAC La zona afectada por el calor (ZAC) también es una variable de corrosión. Un estudio de dureza puede identificar una banda muy endurecida, pero no puede mostrar si se han formado precipitados ricos en cromo, si los elementos de aleación protectores se han segregado, si la ferrita y la martensita locales están equilibradas o si la soldadura ha dejado tensiones residuales de tracción. Estos detalles controlan la corrosión y la fisuración asistida por el medio. Por lo tanto, la ZAC requiere una evaluación respecto de su entorno de servicio. El agua con cloruros, el dióxido de carbono, el sulfuro de hidrógeno, el oxígeno disuelto, el condensado ácido y el vapor a alta temperatura imponen exigencias diferentes. El mismo ciclo térmico puede ser tolerable en una exposición atmosférica seca, pero inseguro en una producción con presencia de H₂S, donde la absorción de hidrógeno y la tensión de tracción pueden combinarse con una microestructura susceptible. ### La microestructura como variable de corrosión La microestructura de la ZAC cambia continuamente con la distancia respecto del límite de fusión, en lugar de hacerlo en una única interfaz claramente definida. TWI describe las regiones de los aceros convencionales como zonas de grano grueso, de grano refinado, parcialmente transformadas y revenidas, clasificadas según la temperatura máxima y la distancia respecto de la soldadura. Un tratamiento de los aceros de tuberías elaborado por el National Institute of Standards and Technology (NIST) utiliza los términos estrechamente relacionados de zonas de grano grueso, grano fino, intercrítica y sobre-revenida. Cada región puede presentar una respuesta diferente frente a la corrosión. El engrosamiento de grano modifica la densidad y la naturaleza de los límites; el calentamiento intercrítico transforma parcialmente la estructura original y puede producir islas de martensita dura enriquecida en carbono después del enfriamiento; el revenido puede disolver o engrosar las fases de endurecimiento y modificar el comportamiento electroquímico local. En los aceros inoxidables, los cambios importantes pueden incluir el empobrecimiento de cromo junto a carburos ricos en cromo, la precipitación de fases intermetálicas, la formación o disolución de ferrita delta y cambios en la fracción y la composición química de la martensita y la austenita. La descripción térmica determinante no es simplemente la «temperatura de soldadura». El enfriamiento a través del intervalo de transformación es importante, y Δt8/5 —el tiempo necesario para enfriarse de 800 °C a 500 °C— es un parámetro útil de soldadura cuando esas temperaturas describen el intervalo de transformación pertinente. NIST señala que Δt8/5 depende del aporte térmico, la composición química, la distancia respecto de la soldadura y el espesor de pared. En consecuencia, dos ubicaciones situadas a la misma distancia nominal de una soldadura pueden no desarrollar la misma estructura si difieren la restricción, el espesor o el flujo térmico. En los aceros ferríticos, TWI identifica la velocidad de enfriamiento a través del intervalo de transformación, la composición y la templabilidad, así como el tamaño de grano de la austenita previa, como controles principales de la microestructura y la dureza de la ZAC. La evaluación de la corrosión debe añadir a esa lista la composición química local, la distribución de fases y el estado de los precipitados. Una región martensítica dura puede ser vulnerable a la fisuración asistida por hidrógeno, mientras que una región más blanda y sobre-revenida puede contener un constituyente galvánicamente diferente o haber perdido resistencia a la corrosión debido a la formación de precipitados. Ninguna de estas condiciones puede inferirse de forma fiable únicamente a partir de la dureza. La distinción entre corrosión y fisuración es importante. La pérdida general de metal, la corrosión por picaduras, la corrosión intergranular y el ataque galvánico pueden iniciarse en características microestructurales diferentes. Un cordón de soldadura, una raíz, un solapamiento o una hendidura también pueden concentrar el electrolito independientemente de la dureza global de la ZAC. Por lo tanto, el estado superficial, las películas de óxido, la eliminación de la escoria de soldadura y la limpieza posterior a la soldadura deben acompañar al examen metalúrgico. ### Fisuración por corrosión bajo tensión y fisuración por tensión de sulfuros La fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) requiere un material susceptible, un entorno adecuado y tensión de tracción. La soldadura puede aportar esta última condición mediante las tensiones residuales, mientras que los productos de transformación y los precipitados locales aportan la primera. No es necesario que la carga aplicada sea elevada: la tensión de tracción bloqueada cerca de una soldadura puede seguir siendo significativa después de que el componente parezca dimensionalmente estable. La SCC por cloruros es especialmente sensible a la temperatura, la actividad de los cloruros, el potencial electroquímico y la estabilidad local de la película pasiva. Una ZAC de acero inoxidable con regiones empobrecidas en cromo puede repasivarse con menor eficacia en determinados límites, lo que permite que el ataque localizado se convierta en un punto de iniciación de grietas. El efecto es espacialmente selectivo, por lo que una sección transversal pulida que muestre una ZAC aparentemente uniforme puede ocultar diferencias marcadas de susceptibilidad a lo largo del gradiente térmico. La fisuración por tensión de sulfuros (SSC) es un mecanismo de fallo asistido por hidrógeno asociado al servicio acuoso con sulfuro de hidrógeno. El hidrógeno generado durante la corrosión penetra en el acero; posteriormente, la tensión de tracción favorece la iniciación y el crecimiento de grietas en una microestructura susceptible. La dureza elevada es un signo de advertencia reconocido en muchas evaluaciones de servicio con presencia de H₂S, pero la dureza es un indicador de cribado, no un mecanismo completo. La susceptibilidad a la fisuración también depende de la resistencia, las inclusiones, la estructura de grano de la austenita previa, los productos de transformación, la tensión residual y el entorno real que contiene H₂S. El estudio sobre acero inoxidable supermartensítico publicado por TWI en 2002 es útil porque aborda la metalurgia de la ZAC como un problema combinado de corrosión y fisuración. Su alcance relaciona las microestructuras de la ZAC con la corrosión, la SCC, la SSC, el recalentamiento producido por pasadas de soldadura posteriores y el tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). Los grados supermartensíticos están diseñados alrededor de una matriz martensítica con bajo contenido de carbono y adiciones de cromo y otros elementos de aleación, pero la soldadura puede crear variaciones locales en el revenido de la martensita, la austenita retenida o revertida, la ferrita y las poblaciones de precipitados. Estas variaciones modifican tanto el comportamiento de la corrosión pasiva como la respuesta a la fisuración asistida por hidrógeno. Por consiguiente, la calificación para el servicio debe identificar el mecanismo ambiental antes de aceptar un procedimiento de soldadura. ISO 15156, cuando sea aplicable a la producción de petróleo y gas en entornos que contienen H₂S, aborda la selección de materiales y la resistencia a la fisuración; la evaluación de una soldadura de producción también puede requerir ensayos en el medio de servicio real. Un mapa de dureza por sí solo no puede establecer la resistencia a la SSC, y un ensayo de corrosión realizado sobre el metal base no afectado no puede representar la ZAC. El Grade 91 ilustra el mismo principio a temperatura elevada, aunque su principal preocupación es el daño por fluencia y no la SSC acuosa. ASM International y EPRI informaron en 2016 que el Grade 91 es susceptible a la fisuración de Tipo IV en la ZAC del metal base, particularmente en las regiones de grano fino e intercríticas. Los ciclos térmicos simulados mostraron que la formación de ferrita en la ZAC intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura. El ejemplo refuerza una regla más general: una subregión estrecha y mecánicamente más débil puede controlar el fallo incluso cuando el metal de soldadura y el metal base no afectado cumplen individualmente sus requisitos. ### Efecto del recalentamiento y del PWHT en los aceros inoxidables Una pasada de soldadura posterior no se limita a añadir metal; su ciclo térmico recalienta una ZAC anterior. La zona recalentada puede ser revenida, parcialmente reaustenitizada, sometida a un tratamiento de solubilización o expuesta a un intervalo de temperaturas que favorezca la precipitación de carburos, nitruros o fases intermetálicas. Su estado final depende de la temperatura máxima, el tiempo de mantenimiento, la velocidad de enfriamiento y el número y la separación de las pasadas posteriores. Métodos complementarios para caracterizar una ZAC con gradación espacial. | Método de examen | Qué puede determinar | Limitación importante | |---|---|---| | Macrografía por ataque químico | Geometría de la soldadura, límite de fusión y regiones térmicas aproximadas | No es un método de identificación de fases | | Microscopía óptica | Ferrita, perlita, bainita, martensita y cambios del tamaño de grano | Puede no resolver los precipitados finos | | Cartografía de dureza | Endurecimiento local, ablandamiento y gradientes de propiedades | No determina la tenacidad ni la vida útil | | SEM o EBSD | Morfología fina, características de fractura e información cristalográfica | Requiere muestreo e interpretación específicos | | Ensayos de fluencia o ambientales | Respuesta al daño pertinente para el servicio | Debe corresponder al mecanismo y al entorno reales | En los aceros inoxidables supermartensíticos, el recalentamiento puede revenir la martensita dura y crear una región localmente más blanda, mientras que una temperatura máxima de recalentamiento más elevada puede generar martensita fresca no revenida durante el enfriamiento. La banda resultante puede diferir, en cuanto al potencial de corrosión, la dureza y la sensibilidad al hidrógeno, tanto de la ZAC de la primera pasada como del material base. Las pasadas repetidas también pueden modificar la estabilidad de la austenita y el equilibrio de fases, por lo que la microestructura final no puede predecirse únicamente a partir del primer ciclo térmico. #### Secuencia de diagnóstico de la ZAC 1. **Documentar** Registrar el grado, el espesor, la geometría de la soldadura, la secuencia de pasadas, el precalentamiento, la temperatura entre pasadas, el aporte térmico y el tratamiento térmico posterior a la soldadura. 2. **Revelar** Utilizar una sección transversal representativa y macrografía por ataque químico para localizar el límite de fusión y las regiones alteradas. 3. **Identificar** Determinar las fases, el tamaño de grano, los precipitados y la morfología de las grietas mediante microscopía adecuada. 4. **Cartografiar** Realizar un barrido de dureza a través del metal base no afectado, la ZAC, el límite de fusión y el metal de soldadura. 5. **Ensayar** Seleccionar ensayos de tenacidad, tracción, fluencia, fatiga, corrosión o fisuración según el mecanismo de fallo sospechado. El PWHT añade otra historia térmica deliberada. El revenido puede reducir la tensión residual y ablandar la martensita no revenida, disminuyendo una fuente de susceptibilidad a la fisuración. También puede favorecer la precipitación o la redistribución del cromo, modificando la pasividad y el comportamiento frente a la corrosión localizada. Por lo tanto, un tratamiento excesivo o mal controlado puede intercambiar un riesgo por otro. El ciclo correcto es específico para cada grado y debe verificarse mediante la calificación del procedimiento, metalografía y ensayos ambientales cuando las exigencias del servicio lo requieran. ![Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero](/images/uploads/eab64129-4309-4479-8f11-03ad413a7bf9/wiki-inline-a-metallurgical-laboratory-examining-an-etched-steel-weld-cross-section-with-a-m-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/eab64129-4309-4479-8f11-03ad413a7bf9/wiki-inline-a-metallurgical-laboratory-examining-an-etched-steel-weld-cross-section-with-a-m-1920x1094.avif "Ampliar imagen — Metalurgia de la zona afectada por el calor en soldaduras de acero")HAZ diagnosis combines cross-sectional structure, hardness mapping and tests matched to the suspected failure. Los requisitos de medición de temperatura no deben confundirse con el control del PWHT. ISO 13916:2025 especifica la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión, pero excluye la medición de la temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura. El PWHT requiere su propia instrumentación, registros de temperatura y criterios de aceptación. En la evaluación de la ZAC de aceros inoxidables, las pruebas deben relacionar esos registros con el equilibrio de fases, los precipitados, la tensión residual y el ensayo de corrosión o fisuración pertinente, y no limitarse a un perfil de dureza. ## 11. Examen de la ZAC y caracterización de las propiedades Un examen defendible de la ZAC comienza con la sección transversal de la soldadura, no con un valor de dureza. La ZAC es metal base alterado por el calor de la soldadura sin llegar a fundirse, por lo que sus límites rara vez forman una única línea nítida. La temperatura máxima disminuye con la distancia respecto del límite de fusión, mientras que la velocidad de enfriamiento también cambia según la posición, el espesor de la placa, la restricción de la unión, el aporte térmico y la temperatura entre pasadas. La estructura resultante presenta una gradación espacial. Por tanto, el examen debe realizarse en la siguiente secuencia: documentar la geometría de la soldadura y las condiciones de soldeo; revelar el límite de fusión y las regiones térmicas; identificar las fases, el tamaño de grano y los productos de transformación; cartografiar la dureza a través de la soldadura; y, a continuación, seleccionar ensayos mecánicos o de fisuración que aborden el fallo en servicio sospechado. Una fractura, una fuga o una parada prematura pueden involucrar a la ZAC, pero no deben etiquetarse como «fisuración de la ZAC» hasta que se hayan establecido la trayectoria de la fisura y el mecanismo. ### Macroataque, metalografía e identificación de zonas Comience con una sección transversal representativa de la soldadura que incluya metal base no afectado a ambos lados. Registre el espesor de la placa o del componente, la geometría del bisel, el número y la secuencia de pasadas, el tamaño de la soldadura, la dirección de avance, el precalentamiento, la temperatura entre pasadas, el aporte térmico y cualquier tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). Estos detalles proporcionan el contexto térmico necesario para interpretar la sección. ISO 13916:2025 especifica la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión; no contempla la medición de la temperatura del PWHT. Después del seccionado, la inclusión en resina y el desbastado, el macroataque puede revelar el metal de soldadura, el límite de fusión, el perfil de penetración, la falta de fusión, las marcas de arco y la anchura aproximada del material alterado térmicamente. El reactivo de ataque debe ser adecuado para la aleación y para el objetivo del examen. Una macrografía es un mapa, no un método de identificación de fases. El contraste producido por el ataque puede exagerar u ocultar regiones estrechas, y una única sección puede no detectar la asimetría causada por el ángulo de la antorcha, el recalentamiento asociado a múltiples pasadas o una restricción geométrica cercana. Los aceros convencionales se dividen habitualmente, según la descripción de TWI, en zonas de grano grueso, grano refinado, parcialmente transformadas o intercríticas, y revenidas o sobre-revenidas, de acuerdo con la temperatura máxima y la distancia respecto de la soldadura. Las descripciones de aceros para tuberías de NIST utilizan las denominaciones zonas de grano grueso, grano fino, intercrítica y sobre-revenida. Estas etiquetas son útiles, pero no representan límites físicos universales. La región de grano grueso ha superado suficientemente el intervalo superior de transformación como para permitir el crecimiento del grano de austenita; la región de grano fino se austenizó a una temperatura inferior; la región intercrítica experimentó una transformación parcial; y la región sobre-revenida permaneció por debajo del intervalo de transformación, mientras la martensita o bainita existente se ablandaba. A continuación, el examen metalográfico debe avanzar desde el límite de fusión hacia el exterior, a distancias conocidas. La microscopía óptica puede establecer la presencia de ferrita, perlita, bainita, martensita, martensita revenida, inclusiones y cambios visibles en el tamaño de grano. A menudo se necesita microscopía electrónica de barrido para examinar las características de las superficies de fractura, la distribución de carburos y los precipitados finos. La difracción de electrones retrodispersados puede medir la textura cristalográfica, reconstruir la austenita previa en aleaciones adecuadas y determinar la desorientación local asociada con la deformación o la transformación. Puede ser necesario recurrir a la microscopía electrónica de transmisión cuando el engrosamiento de los precipitados controla la resistencia, como ocurre en el Grade 91. La historia térmica es más importante que el nombre de la zona por sí solo. La microestructura y la dureza de la ZAC de los aceros ferríticos dependen principalmente de la velocidad de enfriamiento a través del intervalo de transformación, de la composición y la templabilidad, y del tamaño de grano de la austenita previa, tal como indica TWI. Δt8/5, el tiempo necesario para enfriarse de 800 °C a 500 °C, es un descriptor práctico cuando esas temperaturas son adecuadas. Un informe de NIST sobre tuberías relaciona Δt8/5 con el aporte térmico, la composición química, la distancia respecto de la soldadura y el espesor de pared. No es una constante material transferible. Dos puntos asignados a la misma zona nominal pueden presentar productos de transformación diferentes si sus trayectorias de enfriamiento difieren. El examen también debe distinguir los mecanismos. La fisuración inducida por hidrógeno suele desarrollarse en microestructuras duras susceptibles de la ZAC, sometidas a restricción por tracción y a la presencia de hidrógeno difusible. La fisuración por solidificación se produce en el metal de soldadura durante su solidificación. El desgarro laminar sigue las estructuras susceptibles del espesor de la placa y las inclusiones, mientras que la fisuración por licuación implica una fusión local cerca de límites de grano o inclusiones. La fisuración por recalentamiento se desarrolla durante el alivio de tensiones o la exposición en servicio en aleaciones susceptibles. ESDEP identifica la fisuración por licuación de la ZAC, la fisuración inducida por hidrógeno y la fisuración por recalentamiento entre los principales problemas de soldabilidad de los aceros estructurales, pero esa lista no convierte toda discontinuidad de soldadura en una fisura de la ZAC. ### Cartografía de dureza y ensayos mecánicos La cartografía de dureza relaciona la estructura visible con una respuesta local, siempre que se comuniquen el método y la separación entre indentaciones. Realice indentaciones desde el metal base no afectado, atravesando la ZAC, el límite de fusión y el metal de soldadura, con recorridos adicionales cuando la soldadura sea asimétrica o de múltiples pasadas. Utilice una carga y una separación suficientemente pequeñas para resolver las regiones estrechas de grano fino o intercríticas, evitando al mismo tiempo la interacción entre indentaciones adyacentes y los efectos de borde. Las mediciones Vickers HV0.5 o HV1 suelen ser adecuadas para mapas de laboratorio; debe indicarse la escala seleccionada, ya que los valores obtenidos con cargas diferentes no son automáticamente intercambiables. Un recorrido de dureza puede localizar una banda blanda sobre-revenida, una región martensítica dura, una región intercrítica ablandada o un máximo local inusual. También puede revelar diferencias entre la ZAC de la primera pasada y las regiones recalentadas por pasadas posteriores. Sin embargo, la dureza es un indicador, no una evaluación completa de las propiedades. Una ZAC dura puede presentar baja resistencia a la fisuración por hidrógeno, pero la dureza por sí sola no permite establecer la tenacidad a la fractura, la tenacidad al impacto Charpy, el crecimiento de fisuras por fatiga, la resistencia a la fisuración bajo corrosión bajo tensión ni la vida en servicio. Por el contrario, una región ablandada puede perder resistencia a la fluencia sin convertirse en una fuente probable de fisuración por hidrógeno. Los ensayos mecánicos deben responder al problema de fallo considerado. Los ensayos Charpy de entalla en V evalúan la tenacidad a la entalla a temperaturas especificadas, pero su energía absorbida no equivale a la tenacidad a la fractura en deformación plana. Las probetas de tenacidad a la fractura CT o SEN(B) pueden abordar la iniciación y el crecimiento de fisuras bajo una restricción definida. Las probetas de tracción revelan el límite elástico, la ductilidad y las diferencias de resistencia, aunque una probeta convencional puede promediar varias regiones de la ZAC. Los ensayos de doblado ponen de manifiesto la falta de fusión macroscópica, la fisuración y los problemas de ductilidad. Los ensayos de fatiga, fluencia y fisuración bajo carga sostenida son necesarios cuando el comportamiento está controlado por cargas cíclicas, altas temperaturas prolongadas o fisuración ambiental. En el Grade 91, un acero martensítico revenido resistente a la fluencia, la fisuración de Tipo IV está asociada con la ZAC del metal base, especialmente con las regiones de grano fino e intercrítica. Una contribución de ASM International y EPRI de 2016 identifica esta susceptibilidad. La debilidad local puede pasar inadvertida en un ensayo de tracción global o en mediciones de dureza que no resuelvan la estrecha región ablandada. El examen debe incluir la estructura de grano de la austenita previa, el estado de las láminas de martensita, las poblaciones de carburos y precipitados MX, el estado del PWHT y la ubicación de los huecos de fluencia o de la fisuración. La evaluación de la corrosión también requiere algo más que la dureza. El análisis de TWI de 2002 sobre soldaduras de aceros inoxidables supermartensíticos examina las microestructuras de la ZAC en relación con la corrosión, la fisuración bajo corrosión bajo tensión y la fisuración por tensión de sulfuros, incluido el recalentamiento producido por pasadas posteriores y el PWHT. En estas aleaciones, el equilibrio local de fases, la estabilidad de la película pasiva rica en cromo, la tensión residual, la exposición al hidrógeno y la historia de revenido pueden controlar el comportamiento. ### Interpretación de experimentos con ciclos térmicos simulados de la ZAC Las probetas de ZAC simulada se producen imponiendo un ciclo térmico controlado a piezas de acero independientes, a menudo mediante un simulador termomecánico de tipo Gleeble. Permiten estudiar una variable a la vez —temperatura máxima, velocidad de calentamiento, Δt8/5, recalentamiento por pasadas repetidas o deformación aplicada— sin el solapamiento espacial presente en una soldadura real. Las microestructuras resultantes pueden examinarse mediante microscopía y ensayos de dureza, tracción, impacto, fluencia o fisuración. Su valor depende de que reproduzcan adecuadamente la soldadura real. Una única temperatura máxima y un único valor de Δt8/5 no reproducen el gradiente térmico completo, la restricción multiaxial, la distribución de hidrógeno, la dilución con el metal de soldadura ni la secuencia de ciclos de recalentamiento. Las dimensiones de la probeta también modifican el flujo térmico. Por tanto, el material simulado puede representar un punto de la ZAC, no la ZAC completa. El Grade 91 ilustra claramente esta limitación. Los ciclos simulados han demostrado que la formación de ferrita en la ZAC intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura, lo que ayuda a explicar por qué el daño de Tipo IV se concentra en esa región. El resultado respalda un mecanismo; por sí solo, no predice la vida en servicio de un componente de presión soldado. Las soldaduras reales incorporan tensión residual, geometría local, segregación química, exposición térmica previa y variaciones del PWHT. La interpretación más sólida compara las pruebas simuladas con la evidencia de la soldadura real: reproduzca el ciclo térmico medido o calculado, confirme la microestructura y la dureza, y después ensaye la propiedad pertinente para el fallo sospechado. Que la dureza coincida constituye una confirmación útil. No demuestra que la tenacidad, la resistencia a la fisuración, el comportamiento frente a la corrosión o el rendimiento a largo plazo en servicio también coincidan. ## 12. Lectura de las normas de soldadura y las calificaciones de procedimientos Las normas de soldadura no responden todas a la misma pregunta. Un documento de orientación técnica puede recomendar el precalentamiento, la temperatura entre pasadas, el aporte térmico o medidas de control del hidrógeno. Una norma de medición de temperatura puede definir cómo se obtienen y registran esas temperaturas. Una norma de calificación de procedimientos determina si un procedimiento de soldadura propuesto ha demostrado propiedades aceptables dentro de los límites establecidos. Confundir estas funciones conduce a un error común: tratar un control térmico recomendado o una temperatura medida como prueba de una microestructura particular de la zona afectada por el calor (HAZ). La HAZ es una región espacialmente graduada, no una franja uniforme. TWI describe las subregiones de la HAZ en aceros convencionales como zonas de grano grueso, de grano refinado, parcialmente transformadas y revenidas, clasificadas según la temperatura máxima y la distancia al límite de fusión. El tratamiento del NIST sobre aceros para tuberías utiliza los términos relacionados zonas de grano grueso, de grano fino, intercrítica y sobrerrevenida. Cada ubicación puede experimentar una temperatura máxima, un tamaño máximo de grano de austenita, una trayectoria de transformación y una velocidad de enfriamiento diferentes. ### Qué proporciona EN 1011-2 EN 1011-2, *Soldadura — Recomendaciones para la soldadura de materiales metálicos — Parte 2: Soldadura por arco de aceros ferríticos*, es una guía para controlar los riesgos de soldabilidad en aceros ferríticos. Su alcance debe leerse literalmente: abarca la soldadura por arco de aceros ferríticos y excluye los aceros inoxidables ferríticos. No es un reglamento universal para todos los aceros, procesos de soldadura o HAZ de aceros inoxidables. El documento relaciona la composición del acero, el espesor, la restricción, el estado del hidrógeno, el aporte térmico y el precalentamiento con el riesgo de que se produzcan condiciones no deseables en la soldadura y la HAZ. Sus métodos respaldan decisiones sobre el precalentamiento y la temperatura entre pasadas, así como sobre el control del comportamiento del enfriamiento relevante para el agrietamiento inducido por hidrógeno. Los enfoques basados en el carbono equivalente pueden indicar la templabilidad y la susceptibilidad, pero no sustituyen a un procedimiento calificado ni al examen directo de la unión soldada. Dos aceros con valores similares de carbono equivalente aún pueden formar estructuras diferentes en la HAZ porque difieren en el equilibrio de sus elementos de aleación, el procesamiento previo, el tamaño de grano y la cinética de transformación. El valor práctico de EN 1011-2 reside en convertir la metalurgia en controles de soldadura. Una temperatura de precalentamiento más alta generalmente ralentiza el enfriamiento; la modificación del aporte térmico cambia el ciclo térmico; y el control del hidrógeno reduce la cantidad de hidrógeno difusible disponible para participar en el agrietamiento. Ninguna de estas afirmaciones predice cada constituyente local. El mismo aporte térmico nominal puede producir valores diferentes de Δt8/5 cuando cambian el espesor de la placa, la geometría de la unión, la eficiencia del arco, la posición de soldadura o la distancia respecto a la soldadura. Δt8/5 es el tiempo de enfriamiento entre 800 °C y 500 °C, cuando dicho intervalo es aplicable al acero y a la transformación considerados. El informe del NIST sobre tuberías lo relaciona con el aporte térmico, la composición química, la distancia respecto a la soldadura y el espesor de pared. Esta relación constituye un vínculo útil entre una variable del WPS y la metalurgia de la HAZ, pero no es una conversión universal. Un tiempo de enfriamiento medido o calculado debe interpretarse teniendo en cuenta el grado de acero y el ciclo térmico. La guía tampoco puede interpretarse como un ensayo directo de aceptación de la tenacidad, la dureza o la vida útil. La microestructura y la dureza de la HAZ de los aceros ferríticos dependen principalmente de la velocidad de enfriamiento a través del intervalo de transformación, de la composición y la templabilidad del acero y del tamaño de grano de la austenita previa, como explica TWI. Un enfriamiento más rápido puede aumentar la proporción de productos martensíticos o bainíticos duros en un acero templable; un enfriamiento más lento puede favorecer productos de transformación más blandos, pero también puede aumentar el tamaño de grano o modificar la resistencia. El equilibrio aceptable depende de la especificación de diseño y de las condiciones de servicio. ### Qué mide ISO 13916:2025 Los distintos registros de cualificación y ensayos proporcionan diferentes tipos de evidencia sobre la ZAC. | Tipo de evidencia | Pregunta respondida | Lo que no demuestra por sí sola | |---|---|---| | Registro del procedimiento de soldadura | ¿Qué controles térmicos y variables esenciales se utilizaron? | La mezcla exacta de fases en cada ubicación de la ZAC | | Registro de temperatura | ¿Se respetaron los límites de precalentamiento y de temperatura entre pasadas? | Que se cumplieran los requisitos del tratamiento térmico posterior a la soldadura | | Barrido de dureza | ¿Dónde se encuentran las bandas duras y blandas? | La tenacidad, la vida de fluencia o la resistencia a la corrosión | | Examen macrográfico y micrográfico | ¿Qué zonas, fases y defectos están presentes? | El comportamiento en servicio a largo plazo | | Ensayo mecánico o ambiental | ¿Cumple la unión un requisito pertinente de propiedades? | Que se controlen todos los demás mecanismos de servicio | ISO 13916:2025 tiene una función más limitada y precisa. Especifica los requisitos para medir las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión. No abarca la medición de la temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura. Esta exclusión es importante: una disposición de termopares o una lectura infrarroja aceptada para controlar el precalentamiento no puede demostrar automáticamente que un ciclo de PWHT cumplió la temperatura requerida, el tiempo de mantenimiento o la uniformidad a través del espesor. La norma ayuda a hacer comparables los registros de temperatura al abordar qué temperatura se mide y cómo se aplica la medición durante la soldadura. En una calificación de procedimiento, esto respalda la evidencia de que el soldador o el operador de soldadura siguió los controles térmicos especificados. No mide la dureza de la HAZ, no identifica la zona de grano grueso, no determina directamente Δt8/5 en todas las uniones ni revela si se desarrollará agrietamiento de Tipo IV durante el servicio. Por tanto, la ubicación de la medición forma parte del criterio de ingeniería. Una temperatura superficial medida lejos del límite de fusión puede no representar la historia térmica de una región estrecha de la HAZ. Del mismo modo, una lectura entre pasadas registra una condición previa a la siguiente pasada, no la historia completa de temperaturas máximas producida por dicha pasada. El recalentamiento provocado por pasadas posteriores puede revenir, refinar o transformar parcialmente el material de la HAZ formado anteriormente. En soldaduras de aceros inoxidables supermartensíticos, el estudio de TWI de 2002 examinó las microestructuras de la HAZ en relación con la corrosión, el agrietamiento por corrosión bajo tensión, el agrietamiento por tensión en presencia de sulfuros, el recalentamiento producido por pasadas posteriores y el PWHT. El registro térmico y el resultado metalográfico están relacionados, pero no son intercambiables. ### Relación entre las variables del procedimiento y la aceptación de la HAZ Una calificación de procedimiento relaciona variables controlables con propiedades demostradas de la unión. El WPS identifica el grado, el intervalo de espesores, la configuración de la unión, el proceso, los consumibles, el precalentamiento, la temperatura entre pasadas, el aporte térmico o los límites de velocidad de avance, las condiciones de protección y cualquier PWHT. A continuación, el registro de calificación documenta los valores reales utilizados y los ensayos realizados. Conforme al sistema de calificación aplicable, como ISO 15614-1 para los ensayos de procedimientos de soldadura, los cambios que excedan los intervalos permitidos pueden requerir una recalificación, en lugar de suponer informalmente que la HAZ seguirá siendo equivalente. La aceptación debe estar vinculada al mecanismo de fallo que se controla. El ensayo de dureza puede identificar una HAZ excesivamente dura y respaldar el control del agrietamiento por hidrógeno, pero la dureza por sí sola no demuestra una tenacidad a la fractura adecuada. Los ensayos de tracción y de doblado evalúan aspectos diferentes del comportamiento de la unión. El ensayo de impacto Charpy toma muestras de una ubicación y a una temperatura definidas; no representa todas las subregiones de la HAZ. El examen macroscópico puede revelar la fusión, la geometría y los defectos visibles, mientras que los ensayos no destructivos detectan discontinuidades que pueden no ser visibles metalográficamente. La distinción entre los mecanismos de agrietamiento es esencial. ESDEP identifica el agrietamiento por licuación de la HAZ, el agrietamiento inducido por hidrógeno y el agrietamiento por recalentamiento entre los principales problemas de soldabilidad de los aceros estructurales, mientras que el agrietamiento por solidificación se produce en el metal de soldadura y el desgarro laminar está asociado con la deformación a través del espesor y con el metal base sensible a las inclusiones. Denominar a toda indicación «agrietamiento de la HAZ» oculta el control pertinente. El agrietamiento inducido por hidrógeno requiere prestar atención al hidrógeno, la templabilidad, la restricción y el enfriamiento. El agrietamiento por recalentamiento afecta a microestructuras susceptibles durante el alivio de tensiones o la exposición en servicio. El agrietamiento por licuación implica una fusión local en la HAZ. El Grado 91 demuestra por qué la calificación no puede limitarse a un valor nominal de precalentamiento. ASM International y EPRI informaron en 2016 de que el Grado 91 es susceptible al agrietamiento de Tipo IV en la HAZ del metal base, especialmente en las regiones de grano fino e intercrítica. Los ciclos térmicos simulados también demostraron que la formación de ferrita en la HAZ intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura. Un procedimiento puede cumplir los requisitos de temperatura y de inspección visual y, aun así, requerir una evaluación específica de la dureza, la tenacidad, la metalografía o el servicio de fluencia cuando la especificación aplicable identifica este riesgo. Por tanto, la interpretación correcta debe hacerse por niveles: EN 1011-2 proporciona recomendaciones de soldadura para aceros ferríticos; ISO 13916:2025 controla la medición especificada de la temperatura durante la soldadura por fusión; y la norma de calificación define la aceptación demostrada dentro de un intervalo de variables esenciales. Ninguna debe citarse fuera de su alcance. Una calificación sólida utiliza los controles térmicos medidos como evidencia y, a continuación, ensaya las propiedades relevantes para la HAZ real, el proceso de fabricación y las condiciones de servicio. ## 13. Marco metalúrgico práctico para el diagnóstico de la ZAC ### Comenzar por el material, el proceso de soldadura y el historial térmico Un diagnóstico sólido de la ZAC comienza antes del examen microscópico. Primero deben identificarse la especificación del producto, el grado, el número de colada, el espesor, el estado de suministro y cualquier soldadura o tratamiento térmico previos. “Acero al carbono” no es información suficiente: ASTM A516 Grade 70, API 5L X65, EN 10025-2 S355J2, ASTM A387 Grade 91 y un acero aleado templado y revenido pueden desarrollar estructuras de ZAC muy diferentes bajo el mismo arco. Deben registrarse la orientación de la placa o la tubería, las regiones sensibles a la segregación, el historial de conformado y si el material original fue normalizado, templado y revenido, procesado termomecánicamente o revenido después de la fabricación. A continuación, debe reconstruirse el registro de soldadura. Hay que identificar el proceso —SMAW, GMAW, FCAW, GTAW, SAW u otro—, junto con la clasificación del consumible, la polaridad, la corriente, el voltaje, la velocidad de avance, el tamaño del cordón, la eficiencia del arco, la geometría de la junta, la secuencia de pasadas y la temperatura entre pasadas. El precalentamiento, el tratamiento térmico entre pasadas, la restricción y la exposición ambiental deben formar parte del mismo registro. EN 1011-2 proporciona directrices para la soldadura por arco de aceros ferríticos; su alcance excluye los aceros inoxidables ferríticos, por lo que sus recomendaciones no deben transferirse a esos materiales sin comprobar su aplicabilidad. ISO 13916:2025 especifica la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión, pero no especifica la medición de la temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura. La cuestión central no es simplemente cuán caliente llegó a estar la soldadura, sino qué ciclo térmico experimentó cada ubicación. La ZAC es metal sólido alterado por el calor de la soldadura sin llegar a fundirse. Cerca de la línea de fusión, la temperatura máxima puede producir una estructura de grano grueso de austenita previa; más lejos, temperaturas máximas inferiores pueden afinar los granos, transformar parcialmente la estructura original o revenir un estado previamente endurecido o templado y revenido. TWI describe las subregiones de la ZAC de los aceros convencionales como zonas de grano grueso, de grano refinado, parcialmente transformadas o intercríticas, y zonas revenidas, según la temperatura máxima y la distancia respecto de la soldadura. NIST utiliza términos estrechamente relacionados —grano grueso, grano fino, intercrítica y sobre-revenida— para las regiones de la ZAC de aceros de tuberías. Debe estimarse el historial de enfriamiento en lugar de inferirlo únicamente a partir de la distancia. Cuando sea aplicable, Δt8/5 —el tiempo necesario para enfriarse de 800 °C a 500 °C— proporciona una comparación práctica entre soldaduras y ubicaciones. El informe de NIST sobre tuberías relaciona Δt8/5 con el aporte térmico, la composición del acero, la distancia respecto de la soldadura y el espesor de pared. Un intervalo de enfriamiento corto puede favorecer la formación de martensita o bainita en un acero templable; un intervalo más prolongado puede permitir reacciones de formación de ferrita, perlita o revenido. Por tanto, el mismo aporte térmico nominal puede producir estructuras diferentes en una placa delgada, una tubería de pared gruesa y juntas restringidas. ### Separar las evidencias de agrietamiento, ablandamiento, endurecimiento y corrosión Debe cartografiarse la región afectada antes de asignar un mecanismo de fallo. Utilice una sección transversal atacada macrográficamente para localizar la línea de fusión y estimar el ancho de la ZAC; después, examine secciones pulidas y atacadas que atraviesen la grieta, el metal base adyacente no afectado, el metal de soldadura y, cuando corresponda, varias pasadas. Los perfiles de dureza deben atravesar la línea de fusión a múltiples distancias y orientaciones. Un máximo de dureza puede indicar una región martensítica o bainítica, pero no demuestra la existencia de agrietamiento inducido por hidrógeno. Por el contrario, una banda blanda puede indicar transformación intercrítica, revenido o sobre-revenido sin ser el origen del fallo. TWI afirma que la microestructura y la dureza de la ZAC dependen principalmente de la velocidad de enfriamiento a través del intervalo de transformación, de la composición y la templabilidad, y del tamaño de grano de la austenita previa. Estas variables deben interpretarse conjuntamente. Una región de grano grueso puede presentar baja tenacidad incluso cuando su dureza es moderada. Una región de grano fino o intercrítica puede ser más blanda y, sin embargo, ser vulnerable bajo cargas de fluencia. En el caso de Grade 91, el estudio de ASM International y EPRI publicado en 2016 identifica el agrietamiento de Tipo IV en la ZAC del metal base, particularmente en las regiones de grano fino e intercríticas. Los ciclos térmicos simulados mostraron que la formación de ferrita en la ZAC intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura. Un perfil de dureza por sí solo no detectaría ese mecanismo. Los agrietamientos deben clasificarse según su ubicación, morfología, momento de aparición y solicitación. El agrietamiento por solidificación se produce en el metal de soldadura cuando se solidifica el último líquido; no es automáticamente una grieta de la ZAC. El agrietamiento por licuación se forma cuando los constituyentes locales situados en la línea de fusión o cerca de ella se vuelven parcialmente líquidos durante la soldadura o el recalentamiento. El agrietamiento inducido por hidrógeno suele requerir hidrógeno difusible, una microestructura dura susceptible, tensión de tracción o restricción y, con frecuencia, la formación retardada de la grieta. El desgarro laminar está asociado con la deformación en la dirección del espesor y con la baja ductilidad causada por inclusiones alargadas en la placa base, no con una “ZAC dura” genérica. El agrietamiento por recalentamiento se desarrolla durante el calentamiento posterior a la soldadura o la exposición en servicio en aceros aleados susceptibles. ESDEP identifica el agrietamiento por licuación de la ZAC, el agrietamiento inducido por hidrógeno y el agrietamiento por recalentamiento entre los principales problemas de soldabilidad de los aceros estructurales. Las evidencias de corrosión requieren un examen separado. Deben identificarse el electrolito, la temperatura, el potencial, los contaminantes, el estado de la protección catódica y la tensión residual o aplicada. Una banda estrecha de la ZAC puede presentar un equilibrio de fases, una distribución de carburos, una dureza o una respuesta de la película pasiva diferentes de las del metal de soldadura y el metal base. En las soldaduras de aceros inoxidables supermartensíticos, el estudio de TWI de 2002 examinó las microestructuras de la ZAC en relación con la corrosión, el agrietamiento por corrosión bajo tensión, el agrietamiento por tensión de sulfuros, el recalentamiento producido por pasadas posteriores y el PWHT. Los ciclos térmicos de las pasadas posteriores pueden revenir, volver a austenitizar o alterar de otro modo una ZAC formada previamente; el PWHT puede reducir la dureza y, al mismo tiempo, modificar la precipitación de carburos y la respuesta local a la corrosión. ### De la región observada al mecanismo demostrable Debe pasarse de la observación al mecanismo mediante etapas explícitas. Primero, marque la grieta, el picado, la banda ablandada o el origen de la fractura en una sección transversal medida. Segundo, correlacione esa posición con la subregión de temperatura máxima y la dureza. Tercero, identifique las fases mediante microscopía óptica, SEM y, cuando sea necesario, EBSD, difracción de rayos X o microscopía electrónica de transmisión. Para examinar los carburos en Grade 91 y otros aceros resistentes a la fluencia, pueden ser necesarias réplicas de extracción de carbono o métodos analíticos. El análisis fractográfico debe establecer si la fractura es por clivaje, cuasiclivaje, coalescencia dúctil de microhuecos, intergranular o asistida por el medio ambiente. A continuación, deben comprobarse las condiciones contribuyentes pertinentes. Para una hipótesis relacionada con el hidrógeno, deben medirse o documentarse el secado de los consumibles, el hidrógeno difusible, el precalentamiento, el tiempo hasta el agrietamiento retardado, la restricción y la dureza; la carga de hidrógeno o los ensayos controlados de agrietamiento retardado pueden proporcionar una comparación. Para el agrietamiento por licuación o solidificación, deben examinarse los límites de grano parcialmente fundidos y los constituyentes segregados. Para el desgarro laminar, deben inspeccionarse la morfología de las inclusiones y la ductilidad en la dirección del espesor. Para el agrietamiento por recalentamiento o de Tipo IV, debe reproducirse la exposición térmica y la tensión de servicio, y después compararse el comportamiento de fluencia o de rotura por fluencia con el del material no afectado. Por último, debe utilizarse un ensayo capaz de refutar la explicación propuesta. Repita el cartografiado de dureza, realice un análisis microquímico, exponga probetas equivalentes al entorno de servicio o reproduzca el ciclo térmico de soldadura con un Δt8/5 y un recalentamiento controlados. Una grieta visible demuestra una discontinuidad, no su causa. Un máximo de dureza demuestra una respuesta local, no un modo de fallo. El diagnóstico demostrable es aquel que conecta el estado del material, el historial térmico, la microestructura espacial, la solicitación y el entorno, y que posteriormente supera un ensayo específico. ## 14. Síntesis: por qué la metalurgia de la ZAC controla el comportamiento del acero soldado ### La ZAC como material con gradiente espacial La zona afectada por el calor (ZAC) no es una banda de material única con una estructura predecible. Es la porción del metal base modificada por el calor de la soldadura sin llegar a fundirse, y su estado cambia continuamente con la distancia respecto del límite de fusión. La temperatura máxima, el tiempo a dicha temperatura, la velocidad de enfriamiento, la microestructura previa y el recalentamiento determinan lo que experimenta cada pequeño volumen. Por tanto, dos ubicaciones separadas por tan solo unos milímetros pueden contener fases, tamaños de grano y tensiones residuales diferentes. En los aceros convencionales, TWI divide la ZAC en zonas de grano grueso, grano refinado, parcialmente transformada y revenida, según la temperatura máxima y la distancia respecto de la soldadura. La región de grano grueso se encuentra más próxima al límite de fusión y alcanza temperaturas suficientemente elevadas para producir crecimiento del grano de austenita. Sus granos gruesos de austenita previa pueden favorecer productos de transformación desfavorables y reducir la tenacidad al impacto, especialmente cuando el enfriamiento es lo bastante rápido como para formar bainita dura o martensita. Más lejos, la región de grano refinado se austeniza a una temperatura máxima inferior y normalmente desarrolla granos más pequeños de austenita previa. Este refinamiento puede mejorar la tenacidad, pero no elimina los efectos de la composición química ni de la velocidad de enfriamiento. La región intercrítica, o parcialmente transformada, se calienta entre las temperaturas crítica inferior y superior. Solo una parte de su estructura original se convierte en austenita. Durante el enfriamiento, la fracción transformada puede volverse más dura que el material circundante, mientras que la ferrita no transformada o los constituyentes revenidos conservan una resistencia y una ductilidad diferentes. Aún más lejos de la soldadura, una región revenida o sobre-revenida puede experimentar ablandamiento, engrosamiento de los precipitados o pérdida del endurecimiento por precipitación sin una austenización completa. Las descripciones de los aceros para tuberías del National Institute of Standards and Technology utilizan los términos relacionados zonas de grano grueso, grano fino, intercrítica y sobre-revenida. Estas denominaciones ayudan a ubicar los historiales térmicos, pero no son clasificaciones de comportamiento. La variable determinante es el ciclo térmico completo, especialmente el enfriamiento a través del intervalo de transformación. TWI señala que la microestructura y la dureza de la ZAC dependen principalmente de la velocidad de enfriamiento a través de dicho intervalo, de la composición y la templabilidad del acero, y del tamaño de grano de la austenita previa. El parámetro práctico Δt8/5 —el tiempo necesario para enfriar de 800 °C a 500 °C— suele describir esta parte del ciclo en los aceros ferríticos. NIST advierte que Δt8/5 depende del aporte térmico, la composición química, la distancia respecto de la soldadura y el espesor de pared. Es un descriptor útil, pero no un sustituto universal de la medición del ciclo térmico. ### Compromisos entre resistencia, tenacidad, ductilidad y resistencia a la corrosión Una unión soldada puede cumplir un requisito de resistencia a la tracción y, aun así, contener una ZAC que controle la rotura. Un enfriamiento rápido puede producir una dureza elevada mediante estructuras martensíticas o bainíticas duras, aumentando la resistencia local, pero también la susceptibilidad al agrietamiento inducido por hidrógeno cuando hay hidrógeno difusible y restricción. Un enfriamiento más lento puede reducir la dureza y el riesgo de agrietamiento por hidrógeno; sin embargo, un aporte térmico excesivo o una exposición prolongada a altas temperaturas puede aumentar el tamaño de grano, ablandar la ZAC o reducir la tenacidad. El precalentamiento modifica el ciclo de enfriamiento; por sí solo, no garantiza una microestructura segura. La resistencia y la tenacidad también compiten a través del tamaño de grano y de los productos de transformación. En general, los granos finos favorecen una mayor resistencia a la fractura frágil, mientras que los granos gruesos pueden elevar la temperatura de transición dúctil-frágil. Una zona intercrítica o sobre-revenida blanda puede acomodar la deformación gracias a una mayor ductilidad local, pero puede convertirse en la sección más débil bajo carga de tracción o deformación cíclica. En los aceros resistentes a la fluencia, el problema es más grave, porque pequeños cambios en la distribución de los precipitados y en la estructura de subgranos pueden controlar la resistencia a largo plazo. El Grade 91 ilustra por qué resulta inadecuada una afirmación general como «la ZAC es más dura». Las actas de ASM International y EPRI de 2016 identifican el agrietamiento de Tipo IV en la ZAC del metal base, particularmente en las regiones de grano fino e intercrítica. Los ciclos térmicos simulados demostraron que la formación de ferrita en la ZAC intercrítica puede reducir la resistencia a la tracción a alta temperatura. Por tanto, la ubicación de la rotura no está vinculada simplemente a la zona más caliente, sino a una combinación específica de transformación parcial, debilitamiento de la estructura resistente a la fluencia, tensión y temperatura de servicio. Los mecanismos de agrietamiento también deben mantenerse diferenciados. ESDEP identifica el agrietamiento por licuación de la ZAC, el agrietamiento inducido por hidrógeno y el agrietamiento por recalentamiento entre los principales problemas de soldabilidad de los aceros estructurales. El agrietamiento de solidificación se produce en el metal de soldadura al solidificarse, aunque la licuación de la ZAC adyacente puede implicar constituyentes de bajo punto de fusión o límites ricos en precipitados. El desgarro laminar se debe principalmente a la deformación en la dirección del espesor en chapas susceptibles que contienen inclusiones alargadas; no es intercambiable con el agrietamiento por hidrógeno. El agrietamiento por recalentamiento se desarrolla durante el alivio de tensiones o la exposición en servicio cuando interactúan microestructuras susceptibles y tensiones residuales. Denominar «agrietamiento de la ZAC» a toda discontinuidad de soldadura oculta el método de prevención necesario. La corrosión añade otra dimensión. Las transformaciones de la ZAC pueden crear diferencias galvánicas locales, regiones empobrecidas en cromo o afectadas por precipitados, gradientes de dureza y tensiones residuales de tracción. En las soldaduras de aceros inoxidables supermartensíticos, el estudio de TWI de 2002 examinó las microestructuras de la ZAC en relación con la corrosión, el agrietamiento por corrosión bajo tensión, el agrietamiento por tensión de sulfuros, el recalentamiento provocado por pasadas posteriores y el tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). Una pasada de soldadura posterior puede revenir una región mientras recalienta otra hasta llevarla a una condición intercrítica. El PWHT puede reducir la tensión residual y revenir los constituyentes duros, pero también puede modificar la precipitación y la respuesta frente a la corrosión. El entorno de servicio —cloruros, fluido de producción ácido, hidrógeno, temperatura y tensión aplicada— determina cuál de las debilidades se vuelve decisiva. ### Preguntas que debe responder una evaluación sólida de la ZAC Una evaluación fiable comienza con el procedimiento de soldadura real, no con una anchura genérica de la ZAC. EN 1011-2 aborda la soldadura por arco de aceros ferríticos, con exclusión de los aceros inoxidables ferríticos, y proporciona directrices pertinentes sobre el aporte térmico, el precalentamiento y el control del hidrógeno. ISO 13916:2025 especifica la medición de las temperaturas de precalentamiento, entre pasadas y de mantenimiento del precalentamiento durante la soldadura por fusión; no contempla la medición de la temperatura del PWHT. Estos límites son importantes porque el control registrado de la temperatura y el PWHT real constituyen evidencias distintas. El examen metalográfico debe localizar el límite de fusión e identificar cada subregión térmica, el tamaño de grano y el producto de transformación. Los perfiles de dureza deben atravesar el metal de soldadura y las zonas de grano grueso, grano fino, intercrítica y sobre-revenida, en lugar de informar de un único valor para la ZAC. Los ensayos de tenacidad deben representar la ubicación crítica y la temperatura de servicio, mientras que los ensayos de tracción, fluencia o doblado deben tener en cuenta las zonas ablandadas y las propiedades anisotrópicas de la chapa. Las estimaciones del ciclo térmico deben indicar los supuestos relativos al aporte térmico, el espesor, la composición química, la restricción y Δt8/5. El juicio final debe relacionar la estructura con el mecanismo de rotura y el entorno. Debe plantear las siguientes preguntas: - ¿Qué zona de la ZAC se está evaluando y dónde se encuentra respecto del límite de fusión? - ¿Qué transformación tuvo lugar durante el primer ciclo térmico y durante el recalentamiento? - ¿Indica el perfil de dureza la presencia de martensita, bainita, revenido, ablandamiento o una incompatibilidad local? - ¿Es adecuada la tenacidad a la temperatura de servicio y a la velocidad de carga especificadas? - ¿Qué mecanismo de agrietamiento es verosímil: inducido por hidrógeno, por licuación, por solidificación, desgarro laminar, por recalentamiento o de Tipo IV? - ¿Qué exposición a la corrosión, al hidrógeno, a los cloruros o a los sulfuros actuará sobre la ZAC? - ¿Qué norma aplicable, cualificación del procedimiento y método de medición rigen la aceptación? El comportamiento de la ZAC es el resultado combinado de la composición, la microestructura previa, el ciclo térmico, la restricción, el recalentamiento y el entorno de servicio. Ninguna denominación única de la ZAC predice el comportamiento del acero soldado. ## Referencias 1. \[1\] ASM International, Electric Power Research Institute. [Grade 91 Type IV cracking and simulated HAZ thermal cycles](https://www.asminternational.org/). ASM International and EPRI proceedings, 2016. [](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#wiki-cite-ref-1) https://www.asminternational.org/ 2. \[2\] TWI. [Supermartensitic stainless-steel weld HAZ microstructures and environmental cracking](https://www.twi-global.com/). TWI study, 2002. [](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/metalurgia-de-la-zona-afectada-por-el-calor-en-soldaduras-de-acero#wiki-cite-ref-2) https://www.twi-global.com/ **ZAC de un vistazo** Ubicación Entre el límite de fusión y el metal base no afectado Estado del material Metal base alterado por el calor de soldadura sin fundirse Descriptor térmico clave Δt8/5: tiempo de enfriamiento de 800 °C a 500 °C Controles principales Temperatura máxima, velocidad de enfriamiento, composición química, templabilidad y tamaño de grano [Volver a Tratamiento térmico](/es/wiki/tratamiento-térmico "Tratamiento térmico — Steel Wiki")