Estudio de la resistencia a la corrosión por picadura de aceros inoxidables austeníticos: influencia de la adición de manganeso en solución sólida

Study of pitting corrosion resistance of austenitic stainless steels: influence of the manganese addition in solid solution

Este documento presenta los resultados de una investigación sobre la influencia del Mn en solución sólida sobre la resistencia a la corrosión por picadura de dos aceros inoxidables austeníticos, uno denominado 17Cr6Mn5Ni y un acero comercial UNS S304L utilizado como material de referencia. Fueron usadas soluciones electrolíticas de 0,6M NaCl en tres diferentes condiciones de concentración de oxígeno (solución desaireada, naturalmente aireada y aireada artificialmente). El desempeño de cada condición fue medido a través de ensayos de polarización potenciodinámica y mediante exámenes metalográficos. Se determinaron los potenciales de corrosión (Ecorr) y de picadura (Ep). La concentración de oxígeno en la solución electrolítica influenció el parámetro Ecorr, pero no el Ep.

El manganeso en solución sólida beneficia la absorción de iones Cl^- en aceros inoxidables austeníticos, ejerciendo por tanto un efecto negativo en cuanto a resistencia a corrosión por picadura. A través de datos experimentales de energía libre de Gibbs de formación de compuestos (∆G°) y de la teoría de absorción competitiva, fue propuesto un mecanismo para explicar este fenómeno.

Introducción

En los últimos 60 años se realizaron numerosas investigaciones con el objetivo de alcanzar mejores propiedades mecánicas combinadas con buena resistencia a corrosión. Esto llevó al diseño de materiales que en la actualidad son altamente comercializados, tales como los aceros inoxidables austeníticos (AIA) de la Serie 300. A pesar de que los AIA cumplen con las exigencias actuales del mercado, se sabe también que su microestructura austenítica depende del contenido de níquel, cuyo precio es altamente oscilante, desestabilizando en varias épocas el mercado mundial de los aceros inoxidables.La escasez de níquel ocurrida durante la segunda guerra mundial (1939-1945), y de nuevo durante el conflicto en Corea (1950-1953), impulsó una considerable cantidad de investigaciones en Alemania y los Estados Unidos sobre sustitutos para el níquel en aceros inoxidables austeníticos. Desafortunadamente son pocos los elementos que sustituyen el níquel ampliando la zona austenítica en el diagrama del sistema hierro-cromo. Estos elementos son: carbono, nitrógeno, manganeso, cobre y cobalto. Ninguno de estos elementos en adición única es completamente satisfactorio. Por ejemplo, el carbono en cantidades necesarias para formar una estructura completamente austenítica tiene un efecto negativo sobre la ductilidad, además de afectar la resistencia contra corrosión intergranular, puesto que promueve la formación de carburos de tipo M₂₃C₆ (principalmente Cr₂₃C₆), estos carburos precipitan en los contornos de grano empobreciendo la matriz en Cr que es el elemento básico para la formación de la película protectora; el nitrógeno no puede ser adicionado en cantidades suficientes para obtener la estructura deseada; el manganeso en cantidades por encima de 25%p en masa no forma una estructura completamente austenítica en aleaciones conteniendo cromo por encima de 15%p en masa; el cobre tiene un efecto negativo sobre la ductilidad en caliente y el cobalto sólo tiene un leve efecto y es bastante costoso.