Estudio de la difusión y fragilización por hidrógeno de un acero inoxidable súper dúplex

Abstract

RESUMEN: Los aceros inoxidables dúplex y súper dúplex se caracterizan por tener una estructura bifásica constituida por islas de austenita precipitadas en una matriz de ferrita, ambas fases están presentes en volúmenes relativamente grandes y en fracciones aproximadamente iguales. Estos aceros poseen buenas propiedades mecánicas y buena resistencia a la corrosión, especialmente a la corrosión por picadura. Sin embargo, bajo ciertas condiciones estos aceros pueden presentar fragilización por hidrógeno. En el desarrollo de este trabajo se ha estudiado la difusión y fragilización por hidrógeno de un acero inoxidable súper dúplex. El material estudiado corresponde a un acero SAF 2507. Para evaluar la influencia de la microestructura sobre la difusión del hidrógeno se realizaron ensayos de permeación electroquímica de hidrógeno; en estos ensayos el material fue analizado en diversas condiciones metalúrgicas siendo ellas: como recibido longitudinal y transversal y tratado térmicamente a 1050 y 1300°C. Se observó que el coeficiente de difusión aparente está influenciado por la dirección del flujo de hidrógeno en relación al sentido de laminación, siendo mayor cuando el flujo de hidrógeno es paralelo a las islas de austenita. De igual manera, se observó un incremento de dicho valor en función de la temperatura de recocido. El ajuste de los resultados experimentales se realizó basado en modelos previos y usando una nueva metodología para el cálculo del factor de atrapamiento de hidrógeno asociado a la interface ferrita-austenita; en esta metodología se propone el uso de un factor de forma que permite describir de manera más adecuada la interacción del hidrógeno con la microestructura del material. A partir de estos cálculos se estableció que el atrapamiento de hidrógeno se produce preferencialmente en la interface ferrita-austenita con una alta energía de interacción hidrógeno/trampa. La influencia del hidrógeno sobre la tenacidad a la fractura del material tratado térmicamente a 1300°C fue estudiada a partir de ensayos de CTOD. Se determinó que la tenacidad a la fractura del material disminuye considerablemente cuando éste ha sido sometido a una carga de hidrógeno. La presencia de hidrógeno también modificó el mecanismo de fractura del material, se observó una fractura completamente dúctil en el material ensayado sin carga de hidrógeno y una fractura frágil caracterizada por clivaje en el material hidrogenado. Se determinó que la fase austenítica puede ser fragilizada bajo ciertas condiciones de carga de hidrógeno.