Efecto de la microestructura en la fisuración por hidrógeno de aceros de baja aleación. - Cancio, María José (1999)
La incorporación de hidrógeno en los aceros utilizados en medios sulfhídricos o sour, es una de las causas principales de fragilización, denominada Fisuración Bajo Tensión por sulfhídrico o Sulfide Stress Cracking (SSC). La microestructura es uno de los principales factores de control del fenómeno de fragilización, ya que su modificación permite variar simultáneamente las propiedades mecánicas de los aceros, y la distribución y la cantidad del hidrógeno en los mismos. Dicho control se logra cambiando la composición química y los tratamientos térmicos y termomecánicos del acero, los cuales afectan el tipo de fases y de precipitados en donde se acumula el hidrógeno. Con motivo de analizar la influencia de la microestructura en la resistencia al SSC, se plantearon para el desarrollo de este trabajo, los siguientes objetivos: la caracterización de los precipitados en aceros al cromo-molibdeno-titanio-niobio del tipo AISI 4130 (habitualmente utilizados en medios sour) y la evaluación de la difusividad del hidrógeno en dichos aceros. En el análisis microestructural de los aceros estudiados, realizado con técnicas de Microscopía óptica, electrónica de barrido y de transmisión, se encontraron dos clases de precipitados: tipo M3C (M: Fe, Cr, Mo, Mn) y MC (M: Ti, Nb, Mo). Los carburos M3C estaban en proporción mayoritaria, conteniendo fracciones atómicas de hierro del 80 por ciento. Los mismos presentaban dos morfologías: ovalados y abastonados, con tamaños entre 30 y 300 nm. Por otra parte, se encontraron dos poblaciones de precipitados MC, ambas conteniendo titanio-niobio-molibdeno, pero con distintas proporciones relativas. La primera población presentó morfologías cuboidales, tamaños de 25 nm y 10um, composiciones químicas medias Ti70-95Nb5-30Mo0-5 (con N) y estructuras cúbicas de caras centradas. Estos precipitados no se disolvieron con austenizados de 1250 grados C. La segunda población presentó morfologías esféricas, tamaños entre 2 y 25 nm y composiciones medias Ti0-40Nb40-70Mo0-30. La misma se disolvió prácticamente en su totalidad a 1250 grados C, produciendo un aumento en el tamaño de grano austenítico. Por otra parte, la composición química de estas partículas resultó fuertemente dependiente de la composición nominal del acero y de la temperatura de austenizado. Ensayos preliminares de permeación con hidrógeno gaseoso en dos de los materiales estudiados, mostraron un coeficiente de difusión del hidrógeno (Da) entre 60 y 90 veces menor que para el hierro puro recristalizado. Por otra parte, se vio que la difusividad de no resultaría un criterio suficiente para predecir la susceptibilidad a la fisuración ya que si bien ambos materiales presentaron Da similares, su resistencia en medio sulfhídrico resultó significativamente diferente