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Fragilización por temple en aceros aleados

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Análisis metalúrgico de aceros aleados centrado en la fragilización por revenido en un entorno de laboratorio.

La fragilización por revenido es una reducción de la tenacidad de ciertos aceros aleados causada por mantenerlos o enfriarlos lentamente a un rango de temperatura específico (aproximadamente 375–575 °C). Este fenómeno se debe a la segregación de impurezas (p. ej., fósforo, estaño, antimonio) en los límites de grano, lo que debilita la cohesión entre los granos y promueve la fractura intergranular.

El mecanismo de fragilización por revenido es un ejemplo clásico de segregación en equilibrio. A temperaturas elevadas, los átomos de impurezas se disuelven en los granos metálicos. A medida que el acero se enfría hasta el rango de fragilización, estas impurezas se vuelven menos solubles y les resulta energéticamente favorable migrar a las regiones de alta energía de los límites de grano. Ciertos elementos de aleación, como el manganeso y el níquel, pueden cosegregarse con las impurezas, lo que agrava el efecto. El resultado es un aumento drástico de la temperatura de transición dúctil-frágil (TTDF), lo que significa que el acero puede fracturarse de forma frágil a temperaturas en las que debería ser tenaz.

Una característica clave de la fragilización por revenido es su reversibilidad. Si un componente fragilizado se recalienta a una temperatura superior al rango crítico (p. ej., >600 °C) y luego se enfría rápidamente (templado), las impurezas se disuelven en los granos y se recupera la tenacidad. Este descubrimiento supuso una novedad crucial en la metalurgia física, demostrando que las propiedades mecánicas no eran estáticas, sino que podían degradarse por cambios sutiles, dependientes del tiempo, en la microquímica de las interfaces internas. Esto condujo a cambios importantes en la fabricación de acero y en las prácticas de tratamiento térmico de componentes de sección pesada.

UNESCO Nomenclature: 3308
- Ciencia de los materiales

Tipo

Proceso físico

Disrupción

Sustancial

Utilización

Uso generalizado

Precursores

  • Desarrollo de aceros aleados mediante la adición de elementos como cromo, níquel y manganeso
  • Avances en metalografía para visualizar la microestructura de los metales
  • comprensión de los procesos de difusión en los sólidos (leyes de fick)
  • Demanda industrial de aceros de alta resistencia para aplicaciones como cañones, calderas y turbinas
  • Desarrollo de pruebas mecánicas estandarizadas como la prueba de impacto Charpy para cuantificar la tenacidad

Aplicaciones

  • Control estricto de los procedimientos de tratamiento térmico para piezas forjadas de acero de gran tamaño, como rotores de turbinas y recipientes a presión.
  • Especificación de grados de acero de alta pureza con bajos niveles de p, sn, sb y para aplicaciones críticas.
  • desarrollo de aleaciones que contienen molibdeno o tungsteno, que ayudan a eliminar impurezas y mitigar la segregación
  • Análisis de fallos de componentes industriales que operan dentro del rango de temperatura de fragilización

Patentes:

NA

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Relacionado con: fragilización por revenido, acero aleado, límite de grano, segregación, tenacidad, tratamiento térmico, fractura intergranular, fósforo, impurezas, metalurgia.

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