Influencia del hidrógeno en las propiedades mecánicas de los aceros micro 1000 y formax

ANALES DE MECÁNICA DE LA FRACTURA Vol. 22 (2005)

155

INFLUENCIA DEL HIDRÓGENO EN LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS ACEROS MICRO 1000 Y FORMAX
A. Albístur* y J. Fernández* * E.T.S. de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación, Universidad Pública de Navarra, Campus de Arrosadía s/n, 31006 Pamplona, España.

Resumen. El objetivo de este trabajo es la evaluación del comportamiento de losaceros Micro 1000 (44 MnSiVS 6) y Formax (St-50-2) cuando han estado previamente expuestos a una atmósfera de hidrógeno. Para eso, se somete inicialmente a ambos aceros a una etapa de carga catódica con hidrógeno llevada a cabo en una disolución de H2SO4 0.5 M, a la que se añade As2O3, a temperatura ambiente y se aplica una densidad de corriente de aproximadamente 20 mA/cm2 durante 8 horas. Parael estudio del comportamiento se lleva a cabo una segunda etapa de ensayos mecánicos consistentes en ensayos de tracción, de flexión por choque sobre probeta Charpy y de dureza. Estos ensayos se realizan sobre muestras sin cargar catódicamente con hidrógeno y sobre muestras cargadas con hidrógeno para poder llevar a cabo la comparación. De este estudio se deduce que efectivamente el hidrógenoproduce una fragilización en estos y otros aceros, aunque a distintos niveles. Abstract. This research has the aim of studying the behaviour of Micro 1000 (44 MnSiVS 6) and Formax (St-502) steels when they have been previously exposed to a hydrogen atmosphere. To carry out this study, the steels are subjected to a hydrogen cathodic charging process with the purpose of introducing atomic hydrogen inthe samples. This process is executed in H2SO4 0.5 M solution with addition of As2O3, at room temperature and a current density of 20 mA/cm2 aproximately and is maintained for 8 hours. To study the behaviour of both steels we proceed to the next phase, which consisted of carrying out tensile, hardness and Charpy impact resistance tests. These tests are applied on hydrogen cathodically charged andnon-hydrogen cathodically charged samples to establish a comparison between steels. We deduce from this research that the hydrogen leads, effectively, to an embrittlement of both materials, although at different levels. o K. J. L. Iyer [1-3] utilizan para estudiar el efecto del hidrógeno en las propiedades mecánicas y modos de fractura de los distintos materiales, se ha llegado a la conclusión deque básicamente son dos los métodos utilizados. Uno de los métodos empleados por D. M. Symons et al. [4] consiste mantener la probeta en una autoclave bajo una atmósfera de hidrógeno con unas condiciones de presión y temperatura concretas y durante un tiempo determinado. La segunda técnica y más ampliamente utilizada por la mayoría de investigadores como M. Gojic et al. [5], consiste en sometermateriales tales como aceros y aleaciones de aluminio a una carga catódica. El principio básico consiste en producir hidrógeno a partir de una reacción de reducción seguido por la adsorción y difusión del mismo en la red cristalina del metal. El electrolito por excelencia es el ácido sulfúrico [6], aunque excepcionalmente y para aleaciones de aluminio se utiliza ácido clorhídrico e hidróxido de sodio[7]. Es una práctica habitual introducir en la disolución una pequeña cantidad de As2O3, que evita la recombinación de los átomos de hidrógeno generados en el cátodo y facilita así su entrada en el material, tal y como afirma X. Q. Wu [8]. La densidad de corriente se fijará de acuerdo al objetivo del experimento, así como el tiempo de duración del mismo.

1. INTRODUCCIÓN El hidrógeno influye enel comportamiento y propiedades de casi todas las aleaciones férreas y de muchos otros materiales constituyendo así el más extendido de los problemas de fragilización. Esto ha hecho que muchos investigadores se hayan interesado por este fenómeno iniciando numerosas investigaciones. La fragilización por hidrógeno es un término que describe una amplia variedad de fenómenos de fractura que resultan...