The effect of lead on the hot workability of austenitic stainless steel with a solidification structure

Efecto del plomo en la trabajabilidad en caliente del acero inoxidable austenítico con estructura de solidificación

Las impurezas azufre, fósforo, plomo, bismuto, estaño y antimonio afectan a la trabajabilidad en caliente de los aceros inoxidables. En este estudio demostramos que el plomo se segrega en los límites de fase y de grano de solidificación, donde aparecen grietas durante la deformación en caliente. La trabajabilidad se comprobó mediante el doblado en caliente de aceros de laboratorio.

INTRODUCCIÓN

Las impurezas azufre, fósforo y oxígeno, etc. se introducen en los aceros con la carga, las adiciones metálicas y no metálicas durante la fusión y durante el tratamiento secundario del acero fundido. Con la creciente utilización de chatarra de acero, el contenido de algunas impurezas ha aumentado. Su eliminación requiere un tratamiento adicional o, como en el caso del plomo, no se puede conseguir. Es menos costoso eliminar el azufre, ya que se puede conseguir un contenido del 0,001% mediante un tratamiento industrial, mientras que, por ejemplo, reducir el contenido de plomo, fósforo, estaño y antimonio requiere una carga limpia y los aditivos son más adecuados. Algunos elementos, como el cobre y el estaño, no se oxidan durante el remojo del acero y se enriquecen en el metal en la superficie y en los límites de grano, emergiendo en la superficie e induciendo la fragilidad en caliente en los aceros estructurales [1].

Este tipo de fragilidad no está previsto para los aceros inoxidables, ya que la solubilidad del cobre y el estaño aumenta en la austenita con un contenido suficiente de níquel [2].

La temperatura de transformación de la masa fundida es suficiente para la volatilización parcial del plomo y el bismuto, especialmente durante el tratamiento secundario al vacío, ya que a altas temperaturas de transformación ambos elementos tienen una elevada presión de vapor [3]. El plomo no evaporado se encuentra sobre todo como residuo líquido en el fondo del horno y, como se muestra más adelante, se encuentra en el acero sólido en forma de inclusiones esféricas muy pequeñas acumuladas en los límites de solidificación. Estas inclusiones, que en realidad son gotitas de plomo líquido, se forman cuando se supera el límite de solubilidad del plomo en el acero líquido. Esta formación debe tener lugar por debajo de la temperatura monotética.

Efecto del plomo en la trabajabilidad en caliente de los aceros inoxidables

Todas las impurezas que se segregan en los límites de grano y de solidificación disminuyen la trabajabilidad en caliente en distinta medida para los diferentes elementos, ya que, según la ref. [4], el enriquecimiento de un elemento en un límite de grano es inversamente proporcional a su solubilidad sólida en la matriz.