A5 Fragilización (Hidrógeno y Temple)

Tópico

La presión parcial de hidrógeno a la que este metal queda expuesto, ya sea durante su procesamiento o durante su servicio, es la que determina, según la ley de Sieverts, la solubilidad del hidrógeno disuelto dentro de ese mismo metal: cuanto mayor es esta presión parcial de hidrógeno, más hidrógeno disuelto puede disolverse dentro de la red de este metal antes de alcanzar la saturación. Que esta presión parcial de hidrógeno sea mayor hace que, según esta misma ley de Sieverts, la solubilidad del hidrógeno disuelto en este metal también sea mayor.

Que este hidrógeno disuelto supere, dentro de este metal, un umbral determinado es lo que fragiliza al material: por encima de ese umbral, el hidrógeno disuelto debilita los enlaces metálicos en la punta de cualquier grieta presente, y reduce, en consecuencia, la tenacidad a la fractura efectiva de este metal por debajo de la tenacidad a la fractura que ya establece, sin hidrógeno disuelto de por medio, otro modelo de este conjunto. Que la concentración de hidrógeno disuelto, por encima de ese umbral, sea mayor hace que esta tenacidad a la fractura efectiva sea, en consecuencia, menor.

De manera independiente a este hidrógeno disuelto, el gradiente térmico que se genera dentro de este metal durante el temple —al enfriarse su superficie mucho más rápido que su núcleo— genera, por sí solo, un esfuerzo residual de temple, tal como describe en detalle otro modelo distinto de este conjunto: la superficie, ya rígida, restringe la contracción posterior del núcleo, todavía caliente, dejando a ese núcleo bajo este esfuerzo residual de temple que puede llegar a agrietarlo, incluso sin que exista ningún hidrógeno disuelto de por medio. Que este gradiente térmico durante el temple sea más pronunciado hace que el esfuerzo residual de temple resultante sea, en consecuencia, mayor, y que sea más probable que ese mismo gradiente térmico produzca un agrietamiento por temple.

Por eso este modelo, con el hidrógeno disuelto y el esfuerzo residual de temple con los que se abrió, hace que ambos, actuando juntos sobre una misma grieta, produzcan una tasa de crecimiento de grieta asistida por hidrógeno que ninguno de los dos produciría por separado: el esfuerzo residual de temple mantiene la punta de la grieta bajo tracción, atrayendo hacia ella al hidrógeno disuelto que, ya difundido hasta ese punto según el coeficiente de difusión de hidrógeno que ya establece otro modelo más de este conjunto, sigue fragilizando localmente esa misma punta de grieta y permitiendo que avance. Que este esfuerzo residual de temple sea mayor, o que la concentración de hidrógeno disuelto que logra difundir hasta la punta de la grieta sea mayor, hace que esta tasa de crecimiento de grieta asistida por hidrógeno sea, en consecuencia, mayor.

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