La gente a menudo pregunta por qué el acero inoxidable, siendo inoxidable, aún puede oxidarse. ¿Cuál es el mecanismo detrás de su resistencia a la oxidación? ¿Es seguro usarlo siempre que la composición del material sea correcta? Profundicemos en estas preguntas una por una. Si bien algunas ventajas del acero inoxidable pueden convertirse en desventajas con el tiempo, algunas ventajas obvias pueden deteriorarse rápidamente cuando comienzan a volverse negativas. Por ejemplo, el acero inoxidable tiene una excelente resistencia a la corrosión debido a su alto contenido de cromo (más del 10,5%). Esto se debe a que la presencia de cromo forma una película pasiva delgada, de nanómetros de espesor, en la superficie, lo que mejora significativamente la resistencia a la corrosión del material. Sin embargo, si el contenido de cromo es insuficiente, puede afectar la resistencia del acero inoxidable a la corrosión por picaduras. Un tratamiento de solución sólida deficiente puede conducir a la formación de carburos en los límites de los granos, lo que reduce la resistencia del acero inoxidable a la corrosión intergranular y lo hace más susceptible al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

1. Factores que afectan el rendimiento de la corrosión por picaduras del acero inoxidable austenítico Algunos productos de acero inoxidable exhiben corrosión por picaduras localizada durante el almacenamiento o el transporte marítimo a largo plazo, lo que puede afectar gravemente los cronogramas de envío y recepción de los clientes. Las ubicaciones donde ocurre la corrosión por picaduras son similares a las de las fuentes de fatiga, generalmente comenzando desde discontinuidades químicas o físicas en el material, como inclusiones no metálicas, partículas de segunda fase y daños en la superficie. Por lo tanto, prevenir la corrosión por picaduras implica reducir o evitar estos defectos de discontinuidad. En términos de composición química, el PREN (Número Equivalente de Resistencia a las Picaduras) es un indicador clave de la resistencia de un material a la corrosión por picaduras. La fórmula para PREN es generalmente PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%, lo que indica que los tres elementos, cromo (Cr), molibdeno (Mo) y nitrógeno (N), juegan un papel importante en la resistencia a la corrosión por picaduras del acero inoxidable. Controlar el contenido de estos elementos es crucial. Por ejemplo, en el acero inoxidable austenítico 316, los requisitos elementales típicos son Cr al menos 16%, Mo al menos 2% y N como máximo 0.1%. Para controlar los costos, los fabricantes suelen agregar elementos de aleación en los niveles mínimos. Sin embargo, para una mayor resistencia a la corrosión, se puede aumentar el contenido de Cr y Mo, como alcanzar el 17,5% para Cr y el 2,8% para Mo, lo que mejora significativamente la resistencia a la corrosión por picaduras del material.

2. Los factores que afectan la resistencia a la corrosión intergranular del acero inoxidable austenítico, basados en un análisis exhaustivo, revelan que cuando ocurre una falla por corrosión en el acero inoxidable austenítico, examinar la estructura metalográfica del material a menudo revela la precipitación de carburos a lo largo de los límites de los granos. La formación y presencia de carburos ocupan más átomos de Cr, lo que hace que el Cr circundante se difunda en el área de formación de carburos. Esto da como resultado una capa delgada deficiente en Cr alrededor de los carburos, con un contenido de Cr por debajo del requisito mínimo del 10,5% para el acero inoxidable. Esta capa se convierte en un punto débil para la corrosión, lo que la hace muy susceptible a la corrosión a lo largo de las áreas deficientes en Cr, típicamente a lo largo de los límites de los granos, conocida como corrosión intergranular. Además, basándose en esta corrosión de los límites de los granos, el agrietamiento por corrosión bajo tensión puede desarrollarse y conducir a una falla adicional.

La presencia de regiones ricas en cromo alrededor de los carburos de los límites de los granos es causada por su precipitación

Las grietas a lo largo de los límites de los granos de austenita se deben principalmente a la formación de carburos intergranulares. La razón principal de esto es que los productos de acero inoxidable austenítico no se enfrían lo suficientemente rápido durante el tratamiento térmico de solución, lo que lleva a un tiempo de residencia prolongado en el rango de temperatura de 425℃-850℃, donde precipitan los carburos intergranulares, con la velocidad de precipitación más rápida a 675℃. Comprender el mecanismo de falla puede ayudar a identificar soluciones. Sabiendo que los carburos son la clave y la etapa de su formación, el enfriamiento rápido a través del rango de temperatura de 425℃-850℃ durante el tratamiento térmico de solución puede prevenir este problema. Por lo general, los fabricantes se enfocan en las pruebas de componentes para garantizar que el material cumpla con las especificaciones como 304 o 316, pero para las piezas críticas de acero inoxidable sometidas a tensión, agregar una prueba metalográfica para verificar la efectividad del tratamiento térmico de solución, particularmente si los carburos intergranulares se han precipitado, es esencial. Esto puede reducir o incluso eliminar el riesgo de corrosión intergranular y corrosión bajo tensión en materiales posteriores. Agregar un elemento de prueba asegura la confiabilidad del producto y mantiene la reputación de la empresa.

3. Las grietas a lo largo de los límites de los granos de austenita se deben principalmente a la formación de carburos intergranulares. La razón principal de esto es que los productos de acero inoxidable austenítico no se enfrían lo suficientemente rápido durante el tratamiento térmico de solución, lo que lleva a un tiempo de residencia prolongado en el rango de temperatura de 425℃-850℃, donde precipitan los carburos intergranulares, con la velocidad de precipitación más rápida a 675℃. Comprender el mecanismo de falla puede ayudar a identificar soluciones. Sabiendo que los carburos son la clave y la etapa de su formación, el enfriamiento rápido a través del rango de temperatura de 425℃-850℃ durante el tratamiento térmico de solución puede prevenir este problema. Por lo general, los fabricantes se enfocan en las pruebas de componentes para garantizar que el material cumpla con las especificaciones como 304 o 316, pero para las piezas críticas de acero inoxidable sometidas a tensión, agregar una prueba metalográfica para verificar la efectividad del tratamiento térmico de solución, particularmente si los carburos intergranulares se han precipitado, es esencial. Esto puede reducir o incluso eliminar el riesgo de corrosión intergranular y corrosión bajo tensión en materiales posteriores. Agregar un elemento de prueba asegura la confiabilidad del producto y mantiene la reputación de la empresa.