The Influence of Hydrogen in Solid Solutions of Spring Steel

Influencia del hidrógeno en soluciones sólidas de acero para muelles

En este artículo se aborda la cuestión de la fisuración frágil del acero para muelles, que puede producirse ya en las primeras fases del procesado del acero, es decir, durante el laminado, durante el corte mecánico de perfiles laminados o durante cualquier otro tipo de manipulación mecánica en la que se haya observado el efecto nocivo del hidrógeno remanente. Para profundizar en esta cuestión, se realizaron ensayos mecánicos y análisis fractográficos de las superficies de fractura en probetas hidrogenadas catódicamente de dos tipos de acero para muelles, con y sin nitrógeno aleado, con el fin de determinar la concentración crítica de hidrógeno por debajo de la cual se produce una superficie de fractura relativamente dúctil, con buena resistencia a la fisuración frágil, y por encima de la cual se produce la fragilización por hidrógeno.

INTRODUCCIÓN

El daño causado por la acción del hidrógeno atómico en los metales se puede clasificar como daño causado por el medio ambiente, que a menudo, pero no necesariamente, está relacionado con las tensiones en el material. Dicho daño ocurre en aleaciones específicas o grupos específicos de aleaciones en diferentes formas, tales como agrietamiento por fragilidad, ductilidad reducida, formación de ampollas, aparición de hidruros, etc. [1, 2]. Los daños causados por el hidrógeno no dependen solo del medio ambiente y de las tensiones en el material, sino también del tipo de aleación, de su composición química y estructura cristalina, y de las numerosas fallas en la red cristalina, entre las cuales las dislocaciones tienen la mayor importancia. efecto [3]. La susceptibilidad del acero a la fragilización por hidrógeno también se ve fuertemente afectada por la forma en que los átomos ocupan los planos cristalinos, así como por las distancias interatómicas, la configuración electrónica, la forma en que se ha cristalizado el sistema metálico, la microestructura, tipo, modo de distribución y cantidades de fases individuales y otros componentes, el estado de la superficie, las características de resistencia, la tenacidad del material [4]. Así, los problemas con el material son muy complicados. Están relacionados con los eventos que ocurren en las superficies de los electrodos (si se trata de la corrosión o fuente electroquímica de hidrógeno como la causa más frecuente de la hidrogenación del material), así como con los procesos que implican la penetración de átomos de carbono. hidrógeno al metal, con el transporte de este hidrógeno al interior del metal y su acción destructiva en la red cristalina. Los mecanismos individuales del transporte de hidrógeno atómico a la red cristalina son relativamente complicados y están conectados a muchos factores interdependientes. Así, el transporte de hidrógeno depende de los gradientes de tensiones microestructurales, de la interacción del hidrógeno con las dislocaciones, de la posibilidad de que el hidrógeno quede atrapado en una “trampa” perteneciente a la red cristalina, etc. de este último se difunde en ciertas regiones, mientras que en el caso de cantidades menores no se iniciará ni progresará una fisura, eliminando así la posibilidad de fragilización por hidrógeno.