Evaluación del porcentaje de fase sigma en función de la temperatura del acero inoxidable AISI 304 utilizado en la Industria Azucarera

Abstract

En el presente trabajo de investigación se estudió la influencia de la temperatura de austenitización y el tiempo de envejecimiento en la precipitación de la fase sigma del acero inoxidable AISI 304 utilizado en la industria azucarera, donde las condiciones en las que están solicitados los materiales son altamente corrosivos, por esta razón se utiliza aceros inoxidables auténticos, porque son de alta resistencia a la corrosión, sin embargo en procesos de tratamientos termicos a altas temperaturas se pueden precipitar fases intermetálicas, La fase sigma es muy perjudicial porque afecta la dureza y resistencia a la corrosión. En este trabajo se prepararon probetas metalográficas de un acero inoxidable austenítico AISI 304 y se hizo un envejecido a las temperaturas de 700º, 800º y 900ºC para 12 tiempos de envejecimiento entre 15 minutos y 30 horas. En la condición de suministro se encontraron finas partículas de fase sigma en muchos granos de austenita, éstas no afectaron sensiblemente la resistencia a la corrosión pero si aumentaron la dureza del acero inoxidable. Con la ayuda de la metalografía cuantitativa se construyeron curvas temperatura-tiempo-precipitación (TTP) comprobándose el incremento porcentual de fases intermetálicas con la temperatura y el tiempo de envejecimiento, siendo la fase sigma la predominante a las tres temperaturas de ensayo. La fase sigma fue producida principalmente vía la reacción eutectoide , iniciándose en los límites de grano de ferrita. Se observó que a tiempos cortos de envejecimiento a 700º y 800ºC precipitaron partículas aisladas de fase sigma de morfología irregular. Los mayores valores de dureza se alcanzaron a 700º y 800ºC, No obstante, las probetas envejecidas entre 15 minutos y 5 horas a 700°C y entre 15 minutos y 1 hora a 800ºC, mostraron una notoria disminución en los valores de dureza respecto a la condición de suministro. Las observaciones metalográficas en estas probetas nos mostraron la disolución y consiguiente desaparición de las finas partículas de fase sigma precipitadas inicialmente en los granos de austenita en la condición de recocido de disolución, ésta puede ser la razón principal de la disminución de los valores de dureza en los primeros tiempos de envejecimiento. Por otra parte, estas fases sí tuvieron un efecto perjudicial sobre la resistencia a la corrosión desde los tiempos más cortos de envejecimiento, ya que redujeron considerablemente el potencial de picado y el tamaño de zona pasiva del acero estudiado. En la probetas envejecidas por 15 minutos a las tres temperaturas de ensayo, el potencial de picado estuvo en el rango de 300 y 500 mV (ECS) y el tamaño de zona pasiva en el rango de 400 a 600 mV (ECS) (cuando en la condición de recocido de disolución el potencial de picado fue (970 ± 110 mV) (ECS) y el tamaño de zona pasiva: (1020 ± 120) mV (ECS)). La distribución continua y extensa de fase σ, provocó una severa fragilización en probetas que superaron los 43HRc de dureza