Temas clave del tratamiento térmico del acero inoxidable austenítico

El valor fundamental del acero inoxidable austenítico reside en su excelente resistencia a la corrosión, particularmente en entornos oxidantes ricos en oxígeno y en condiciones ácidas. Sin embargo, esta resistencia a la corrosión no es absoluta; depende en gran medida de si la superficie del material puede formar y mantener una película pasiva protectora. El tratamiento térmico, especialmente el crucial tratamiento de solución, juega un papel decisivo para asegurar la efectividad de esta película pasiva.

Dado que el acero inoxidable austenítico no sufre transformación de fase en estado sólido desde la temperatura ambiente hasta altas temperaturas, el propósito principal de su tratamiento térmico no es alterar la dureza, sino abordar los problemas que surgen durante el procesamiento y optimizar la microestructura. El tratamiento de solución implica calentar el acero a una temperatura suficientemente alta para disolver completamente los carburos precipitados durante el procesamiento de vuelta en la matriz austenítica, seguido de un enfriamiento rápido a temperatura ambiente. Este proceso de enfriamiento rápido es crítico, ya que "congela" el estado de solución sólida homogénea logrado a altas temperaturas, evitando la re-precipitación de carburos durante el enfriamiento. Esto asegura la distribución uniforme de los elementos de aleación dentro de la matriz, sentando las bases para la formación de una película pasiva estable.

Surgen problemas si la velocidad de enfriamiento durante el tratamiento de solución es demasiado lenta. A medida que la temperatura disminuye, la solubilidad del carbono en la austenita disminuye, lo que hace que los átomos de carbono se combinen preferentemente con el cromo y precipiten carburos ricos en cromo en los límites de grano. Esto conduce directamente a una reducción significativa del contenido de cromo en las regiones cercanas a los límites de grano, un fenómeno conocido como sensibilización. Los límites de grano con deficiencia de cromo se vuelven extremadamente vulnerables, lo que desencadena una corrosión intergranular severa, que puede ocurrir incluso en entornos corrosivos ordinarios. La sensibilización también debilita significativamente la resistencia del material a la corrosión por picaduras, ya que la degradación localizada de la película pasiva permite que la corrosión se propague hacia adentro. Además, la distribución no uniforme del cromo reduce la resistencia a la corrosión uniforme.

Otro modo de fallo común para el acero inoxidable austenítico es el agrietamiento por corrosión bajo tensión. Requiere dos condiciones necesarias: tensión y un entorno corrosivo específico. Para aplicaciones que utilizan principalmente su resistencia a la corrosión en lugar de su resistencia, los peligros de las tensiones residuales exigen especial atención. El recocido de alivio de tensiones puede eliminar eficazmente las tensiones residuales, reduciendo así el riesgo de agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Una vez que ocurre la sensibilización, se puede remediar recalentando el acero por encima de 850°C para redisolver los carburos, seguido de un enfriamiento rápido nuevamente. Por lo tanto, el tratamiento de solución adecuado (calentamiento y enfriamiento rápido) es el proceso de tratamiento térmico más crítico para asegurar que el acero inoxidable austenítico alcance su resistencia a la corrosión óptima. Un tratamiento térmico inadecuado, particularmente el que conduce a la sensibilización, compromete significativamente la resistencia a la corrosión en la que se basa.