Influence of the microstructural defects on hydrogen embrittlement in steels

Con el nombre de fragilización por hidrógeno (FPH) se describen los efectos nocivos del hidrógeno sobre las propiedades físicas y mecánicas de los materiales. A pesar de las intensas investigaciones, la fragilización por hidrogeno no esta aun completamente entendida. Sin embargo, se ha establecido que el efecto de atrapamiento por los defectos de la red, contribuye directamente a todos los mecanismos de fragilización. En este trabajo estudiamos los efectos de la variación de la microestructura sobre la FPH en un acero de bajo carbono (ASTM A516 G60) y un acero inoxidable austenitico (AISI 304), ambos de gran uso en medios hidrogenados. En el caso del acero al carbono, cambiamos la microestructura presente en las uniones soldadas de este material (estructura martensitica) por medio de un revenido a baja temperatura, 453 K, y a alta temperatura, 753 K. Evaluamos la modificación de las trampas para el hidrogeno (los defectos del material) mediante la técnica de la microimpresión de hidrogeno, la técnica de la permeación de hidrogeno y ensayos de fisuración. Los resultados mostraron que en el acero de bajo carbono, las interfases entre listones de martensita son los principales sitios de atrapamiento para el hidrogeno en la martensita sin revenir. Estos sitios van perdiendo su poder de atrapamiento a medida que aumenta la temperatura de revenido. Este hecho, visualizado mediante la técnica de la microimpresión de hidrogeno, coincide con el aumento de la difusividad de hidrogeno y la disminución de la FPH. En el revenido a baja temperatura, la disminución del poder de atrapamiento de las interfases entre listones fue atribuida al relevado de tensiones por reordenamiento de dislocaciones producido por el crecimiento de los carburos. Este hecho, puesto en evidencia a través de la técnica de la permeación de hidrogeno, permitió además obtener la cinética de precipitación de carburos. En cambio, para el revenido a alta temperatura, la reducción del atrapamiento fue atribuida a la disminución de la densidad de dislocaciones. En lo que respecta al acero inoxidable, la microestructura estudiada fueron uniones soldadas formadas por austenita y distintos contenidos de ferrita delta. Estudiamos la influencia de esta ultima fase sobre la distribución de hidrogeno en la microestructura por medio de la técnica de la microimpresión de hidrogeno. Evaluamos el danio causado por el hidrogeno a través de ensayos de fisuración y de tracción. La técnica de la microimpresión de hidrogeno puso en evidencia que las interfaces ferrita-austenita actúan como trampas para el hidrogeno. La presencia de ferrita hace que el material sea más susceptible frente al hidrogeno, a mayor cantidad de ferrita es mayor la FPH, pero fundamentalmente modifica la forma en que el hidrogeno dania al material: la austenita ya no se fractura fragilmente sino que lo hace de manera dúctil, acompañando la fractura frágil de la ferrita. Las técnicas empleadas en el presente trabajo demostraron, de manera clara y precisa, el rol fundamental que juegan las trampas en la FPH de los materiales