Comport a Mien To de Los Aceros Refractarios AISI 304 y HP40

8/2/2019 Comport a Mien To de Los Aceros Refractarios AISI 304 y HP40

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DICIEMBRE DE 1993

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA yELECTRICA

COMPORTAMIENTO DE LOS ACEROS REFRACTARIOSAISI 304 y HP40+Nb SOMETIDOS A ALTASTEMPERATURAS YUNA ATMOSFERA OXI-

CARBUR1ZANTE

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE MAESTRIA ENCIENCIAS DE LA INGENIERIA MECANICA CON

ESPECIALIDAD EN MATERIALES

P R E S E N T A

JOSE LUIS CAVAZOS GARCIA

MONTERREY, N. L.


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3/135

1080072488

UNIVERSIDAD AUTONOMA DENUEVO LEONDIRECCIN GENERAL DEBIBLIOTECAS

UANL


4/135

. nWiPY. R 1

UNIVERSIDAD

AUTONOMADE

NUEVO

LEONDIRECCI

NGE

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5/135

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6/135

UANL


7/135

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fesoruan

Antonio Aguilar Garib

" Co-Asesor Dr. AbrahamVelasco Tllez

U LUNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON

DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECASCo-Asesor Dr. Ubaldo Ortiz Mendez


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DEDICATORIA

Con todo mi amor para miesposa.

Maria del Consuelo


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TJANLUNIVERSIDAD AUTOMQfcfe DE NUEVO LEON

DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECASJos Luis

Roco del Consuelo


10/135

AGRADECIMIENTOS.

A la FAC. DE ING. MECANICA Y ELECTRICAY dentro de ella.

Al Ing. Jos Antonio Gonzalez Trevio, por todo su apoyo

incondicional. Al Dr. Juan Antonio Aguilar, por su valioso

asesoramiento.

Al Dr. Ubaldo Oritz,

por su apoyo.

por su apoyo administrate Al Dr. Abraham

Velasco, por sus valiosos consejos y recomendaciones. Al Ing.

Sergio Caballero, por su incalculable ayuda terica y prctica.


11/135

DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECAS

AI CONACYT por su apoyo econmico.

A todos mis maestros y amigos del DIMAT.

ill


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15

15

1

5

1

6

1

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1

9

21

2

2

2

3

INDICE

PAGINA

f) .-Estructura de Oxidos 12

* ; :......... ....... g) .- Oxidacin Interna }ENERAL DE BIBLIOTECASh) .- Oxidacin del Hierro y sus Aleaciones

2.3.- Carburizacin.

a) .- Introduccin.

b) .- Variables.

c) .- Consideraciones Termodinmicas

d) .- Cintica de Crecimiento.

e) .- Microestructura

f) .-Mecanismo de Carburizacin.

RESUMEN

CAPITULO I. INTRODUCCION

)xdacin

i).- Ecuaciones de Crecimiento de

uxi

e).- Teora de Oxidacin de Wagner

CAPITULO II. ANTECEDENTES.

2.1.3

3

3

3

3

6

8

10


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v

UANL.............................................................3UANL.............................................................6U L..............................................................i

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON DIRECCIN GENERAL DEBIBLIOTECAS.................................................i

TJANL............................................................3UNIVERSIDAD AUTOMQfcfe DE NUEVO LEON DIRECCIN GENERAL DEBIBLIOTECAS.................................................3DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECAS........................5

INDICE.........................................................6DIRECCION GENERAL DE BIBLIOTECAS........................6

RESUMEN........................................................7Ufe /ERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEN.........................8DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECAS........................8

INTRODUCCION...................................................1DIRECCION GENERAL DE BIBLIOTECAS........................1UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON DIRECCIN GENERAL DEBIBLIOTECAS.................................................4

CAPITULO II....................................................5ANTECEDENTES...................................................5

2J.- INTRODUCCION...................................................................5UANL............................................................10

DIRECCION GENERAL DE BIBLIOTECAS.......................11Feo, cu2o, cr2o3l y CoO )NOMA DE NUEVO LEN................13DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECAS.......................13

2.3.- CARBURIZACION..............................................................21DlREi .ION GENERAL D AS................................21

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON.........................24

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEN.........................34N GENERAL DE BIBLIOTECAS..............................36

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEN.........................37

3.4.- TIPO DE GAS...................................................................43

3.7.- PROCEDIMIENTO DE PRUEBA...........................................45UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON.........................47DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECAS.......................47

TT.........................................................48i n..........................................................56

;;; 77 77 7'77 ....................................................................73I A....................................................64

UANL............................................................80


14/135

44

6

CAPITULO V.-DISCUSION.

REFERENCIAS 72

DIRECCION GENERAL DE BIBLIOTECAS

44

44

46

46

51

51

56

58

58

61

62

71i

VI. CONCLUSIONES

5.1- Introduccin

5.2.- Incremento en peso Contra

Tiempo

5.3 - Evolucin Microestructural

a) .- Acero AISI 304

b) .- Acero HP40 + Nb.

5.4.- Capa Decromizada

5.5 - Carburizacin Interna

5.6.- Actividad de Carbn.

a) .- Actividad de Carbn en el Gas

b) .- Actividad de Carbn en la

Superficie

Diagramas de Estabilidad de

Fases


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fTBRsm

RESUMEN

Se estudian los aceros refractarios AISI 304 ( 18% Cr, 8% Ni )

y HP40+Nb ( 25% Cr, 35% Ni), sometidos a temperaturas de 700,

800 y 850 C en una atmsfera oxi - carburizante de una

composicin particular denominada gas R. ( H2, CO, C02, CH4 y N2),

durante un tiempo de exposicin de hasta 300 horas. Se obtienen

la cintica de incremento en peso en funcin del tiempo,

corroborando un modelo que sigue un comportamiento

parablico lovf lllll | jV^X

cual indica la presencia de un mecanismo difusional. Se analizael

jos lio

comportamiento del incremento en espesor en funcin del

tiempo, de una capa decromizada, encontrando que en general

obedece la segunda ley de Fick.IIK

Con esta informacin integrada a consideraciones

termodinmicas se propone un mecanismo global que describe a

la oxi-carburizacin de aleaciones Cr - Ni -


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Ufe /ERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEN


Los pruebas de temperatura se realizan en un horno elctrico

(Reactor) y un TGA (Termogravimetric analyzer), las muestras

son analizadas por medio de microscopa ptica y electrnica, se

utiliza una micro balanza para el pesado de las muestras que se

probaron en el horno.


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A DE NUEVO LEONu oxgeno y la actividad del carbnpresentes

DIRECCION GENERAL DE BIBLIOTECAS

La oxi-carburizacin es la principal causa de degradacin del metal o

aleaciones sometidos a ese tipo de atmsfera a alta temperatura.

Para comprender los mecanismos de degradacin por estos

fenmenos, es necesario basarse en consideraciones termodinmicas tales

como, diagramas de Ellingham y diagramas termodinmicos de estabilidad

de fases, adems de consideraciones cinticas tales como, difusin,

precipitacin y la evolucin micro estructural. Una vez comprendidos estos

mecanismos, se

CAPITULO I

INTRODUCCION

En procesos industriales, materiales metlicos son expuestos

a la accin de atmsferas corrosivas a altas temperaturas ( 700 a

1200 C). Segn su composicin estas atmsferas se pueden

clasificar como: oxidantes, carburizantes y sulfurizantes. En la

mayora de los casos se manejan combinaciones que dan como

resultado atmsferas oxi-carburizantes, ox- sulfurizantes, etc. Uno

de los casos mas comunes es la atmsfera oxi-M'

)urizante, sobre la cual trata este trabajo. La mayora

de estas atmsferas por mezclas de: CO, C02l CH4, H2 y

H20, las cuales se rocesos tales como la reduccin

directa del mineral de hierro.W '

la composicin del gas, ste puede causar oxidacin, carburizacin

o

ambas,

esto


18/135

depende entre otros de la presin parcial de


19/135

je este trabajo es conocer la cintica de crecimiento y la

ural de los aceros HP40 + Nb. y AISI 304 al exponerlos

a , 800, y 850 C y una atmsfera particular oxi-

carburizante,

podr hacer una mejor evaluacin de la corrosin que pueda

existir sobre el material y as poder contrarrestar sus efectos .

En un principio los investigadores desarrollaban materiales

que estructuralmente soportan altas temperaturas, pero con e!

tiempo se han modificado para resistir las atmsferas corrosivas,

as, ahora existen materiales que se han clasificado como

refractarios. En la mayora de estos aceros la aleacin esta

basada en ios elementos Cr y Ni. La principal

funcin del nquel es mantener una

estructura austentica y as aumentar la

resistencia

mecnica a a. La

principal funcin del cromo es formar una capa de cromita


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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON DIRECCIN

GENERAL DE BIBLIOTECAS


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CAPITULO II

ANTECEDENTES

2J.- INTRODUCCION.

El mecanismo de oxi-carburizacin se puede

simplificar analizando por separado los mecanismos de

oxidacin y carburizacin, para despus integrarlos como

oxi-carburizacin.

Aunque la oxidacin es un trmino que se encuentraasociado a los

cambios de valencia de los elementos, tambin es empleadoen la reaccin del

. i , . , . , . . oxigeno o aire sobre lasuperficie seca de un metal (sin agua o acuosas)

formando una capa sobre la superficie llamada xido.

2.2 b).- Termodinmica de la oxidacin.

La tendencia de un metal a oxidarse, as como

cualquier otra reaccin espontnea, est indicada por el

cambio de energa libre, (AG), que acompaa la formacin

del xido. Para que esta reaccin sea espontanea la AG


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debe de ser negativa. La energa libre liberada por la

combinacin de una cantidad fija (1 mol) de agente

oxidante con el metal, a presin constante es llamada


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energa libre estndar de la reaccin, AG , esta energa

est relacionada con el cambio del calor de reaccin

estndar, AH, y con el cambio de entropa estndar, AS 0 .

La variacin de energa libre estndar con el cambio de la

temperatura absoluta para algunos xidos a presin

constante, esta representado por el diagrama de la Fig.1,

conocido como el diagrama de Ellingham.

Los metales que se oxidan ms lentamente (nobles) estn

en la parte superior del diagrama mientras en la parte baja

se encuentran los metales ms reactivos. Sin embargo

algunos de estos ltimos (Al, Ti, Zr.) resisten a la oxidacin

a temperatura ambiente formando una capa delgada de

xido en la superficie que evita que la reaccin de

oxidacin contine hacia el interior. El valor de AG

disminuye con el aumento de la temperatura (se hacemenos negativo) por lo

|BjO I I f| [||que los xidos se vuelven menos estables. Al aumentar latemperatura se

puede llegar a AG*= 0. Esto es conocido como la temperaturade disociacin

J la

estndar donde el xido est en equilibrio con el elementopuro y el oxgeno a

s /una presin de una atmsfera. En el caso del oro el xido noes estable a

temperatura ambiente, para la plata se disocia al calentarla a200 CDIRECCION GENERAL DE BBLIUTECAIS

aproximadamente. Otros xidos tales como el Mg, Ca, Si, Ti,


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8

se disocian a muy elevadas temperaturas. Sin embargo la

energa libre es afectada por la presin, de ah que la

energa libre por mol de cualquier fase gaseosa varia con la

presin P(atm.), teniendo que: G(P)= G + RTlnP donde a la

fase slida relativamente no le afecta. Entonces, para la

reaccin metal + oxgeno = metal oxidado, la reaccin

dentro de las condiciones estndar

AG = G xido - Gmetal - Goxgeno y la

presin del oxgeno se tiene,.AG = AG - RTInPo2. La

reaccin est en equilibrio cuando AG=0 por lo tanto: Po2 =

exp(AG/RT), esta Po2 es la presin

de disociacin de equilibrio del xido a una temperatura T.

Si la presin del oxgeno esta por debajo de esta P 02 el xido

se disociar , si esta por encima, el xido ser estable.


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H./H.0 RtTlO

Fig. N 1- Energa libre estandar de formacin para diferentes xidos de metales enfuncin de la temp.


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10

acin

se vio en la seccin anterior el cambio de energa libre predicesi

Los xidos metlicos ms comunes tienen muy baja presin

de disociacin 10~5 atm. aprox.(1010 Pa ), a temperaturas de

recocido ordinarios, por eso se oxidan rpidamente en

ausencia de una atmsfera reductora. El cambio de energa

libre estndar, AG, se relaciona tambin con una constante

de equilibrio, K, de la reaccin. Para una reaccin como la

siguiente Me + 02 = Me02 la constante de equilibrio es, K =

aMe021

aMepc>2 basada en la ley de accin de masas. La

actividad de las masas del metal slido y el xido son igual a

uno, y la del oxgeno es su presin parcial dentro de las

condiciones de equilibrio. La constante de equilibrio a presin

constante medida en atmsferas es por lo

lo que AGP= - RTInKp. de donde:

Kp = 1 / Po2 = exp(-AG7RT)

UANLa reaccin de oxidacin se puede llevar a cabo o no, pero no

dice con que rapidez se efecta. Durante la oxidacin las

primeras molculas de oxgeno


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DIRECCION GENERAL DE BIBLIOTECASque estn enlazadas qumicamente se disocian al ser

adsorbidas por los tomos de la superficie del metal. Este

proceso que involucra disociacin e ionizacin es conocido

como quimisorcin. Despus de adsorber varias capas

atmicas, el xido empieza a formar ncleos sobre los granos

de la base del metal en sitios favorables tales como

dislocaciones e impurezas atmicas. Cada regin nucleada

crece, encontrndose unas con otras hasta que se forma una

capa sobre toda la superficie completa. Los xidos estn por

lo tanto compuestos de granos o cristales, y exhiben

fenmenos tales como la


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12

recristalizacin, crecimiento de granos, defectos de red como

sucede en un metal.

La rapidez de crecimiento depende de si la capa de xido

que se forma es homognea y continua, o si es porosa o tiene

grietas, la primera se puede considerar como una capa

protectora y la segunda como no protectora. En la capa

protectora, se forma una capa que asla la superficie del metal

del oxgeno por lo que ser mas difcil la

reaccin. En cambio, en la superficie no

protectora, los poros y las grietas darn

acceso directo al oxigeno con el metal

la reaccin y la capa de xido seguir

creciendo. Un decir si una capa es

protectora o no, lo realizaron en el que

obtuvieron la razn del volumen del xido metal de

aportacin, Md/nmD, donde M es el peso densidad de xido, m

y d, el peso atmico del metal y de tomos de metal en la

formula molecular de laV/X aX ^ m ^

sustancia de que esta compuesta la cascarilla (para

Al203,n=2). Si Md/nmD es menor de la unidad, la capa de xido

ser no protectora y la capa seguir

creciendo fcilmente, si Md/nmD es mayor que la unidad, la

capa de xidoUlKcLLlUIN ublN cKAL De, DIDLIUIIIL/AJ

ser protectora y tendr que buscar otra forma para seguir


29/135

creciendo, pero si la relacin es mucho mayor de la unidad, se

pueden generar esfuerzos internos de compresin muy

grandes y provocar grietas, lo cual es perjudicial puesto que

expone la superficie al oxgeno, reaccionando y aumentando

la capa de xido ms rpido. La Tabla 1 muestra la relacin de

Pilling-Bedworth para diferentes metales.


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crecimiento del xido con respecto al tiempo se puede relacionar en

al crecimiento del espesor de la capa de xido, o con respecto al ue

sufre el metal al irse agregando el xido, en este caso se

o.................. . ... . .... ....... ....

14

Oxidos ProtectoresBe-1.59 Si-2.27 Fe-

1.77 Cu-1.68 Cr-

1.99 Co-1.99 AM.28

Mn-1.79 Ni-1.52 Pd-

1.60 Pb-1.40 Ce-

1.16

Oxidos no ProtectoresLi-0.57 Cd-1.21 Sb-

2.35 Na-0.57 TM 95

W-3.40 K -0.45 M 0-

3.40 Ta-2.33 Ag-

1.59 Cb-2.61 U-3.05

Tabla N 1.- Relacin de volumenOxido - Metal

2.2 d).- Ecuaciones de crecimiento de xidos.

el espesor del

xido

respecto al tiempo. El primer rado

corresponde a un crecimiento

proporcional del espesor jmpo lo cual da una linea recta, Fig.2,

(Ref. 5) el espesor est representado por T, y el tiempo por T,

la ecuacin da dY/dt = k, de dondeY = kt + Const, donde, k es una constante. Estecomportamiento lo siguen

xidos de metales que tienen una relacin Md/nmD menor a 1,

en este caso la capa de xido es muy porosa y agrietada por lo

que el oxgeno siempre est en contacto con la superficie del

metal, por lo tanto la reaccin es muy fcil y crece la capa de

xido continuamente.


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La segunda ecuacin sigue un comportamiento parablico.dY/dt = k'/Y por lo que Y2 = 2k't + Const, donde k' es una

constante. Este comportamiento

losiguen metales oxidados que tienen una relacin Md/nmD

mayor a la unidad, donde se forma una capa de xido

protectora y la nica forma de que pueda seguir creciendo esta

capa es a travs de difusin de iones y migracin de


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Quebrantamiento

Espesor Y Lineal

Logartmico

a 2.- Diferentes mecanismos de oxidacin enmetales.

Parablico

Totect

electrones a travs del xido, la rapidez de formacin por lo

tanto es inversamente proporcional al espesor de la capa de

xido. Este comportamiento lo tienen muchos metales tales

como Cu, Ni, Fe, Cr y Co., al someterlos a altas temperaturas.

las protectoras

relativamente

delgadas, como las que seforman en la oxidacin

inicial o

durante la

oxidacin

a

temperaturas bajas se

encuentra que dY/dt = k7t o Y =

k"ln(t/const. + 1), esta ecuacin es llamada logartmica, Fig.

2. Dicha frmula expresa el comportamiento de muchostfktft? at dr rtot totf r1 a

metales durante la oxidacion inicial, entre los que se

incluyen Cu, Fe, Zn, Ni, Pb, etc. El mecanismo exacto no esta

completamente entendido pero en general se puede decir

que este comportamiento logartmico se debe al efecto de un

campo elctrico dentro de capas muy delgadas de xido

asistiendo el transporte inico a travs del xido.

Dentro de condiciones muy especficas existen otros tipos de


33/135

comportamientos como el cbico dY/dt = t2 o Y3 =k"'t +

Cons. o pueden existir


34/135

entre parablico y cbico, pero estos suceden muy raramente y

no se tratarn aqu.

Cuando se tienen grandes esfuerzos en la capa de xido

protectora pueden causar fallas y agrietamientos, dando lugar

a un efecto llamado "breakaway" (Quebrantamientos).

Repetidos "break-away", pueden hacer que un comportamiento

parablico se convierta en uno aproximadamente lineal, como

se muestra en la Fig. 2.

.2 e),- Teora de oxidacin de Wagner.

Cuando ciertos metales se oxidan se ha encontrado que

los iones licos emigran de su superficie hacia el exterior a

travs de la capa de xido ada. Este hecho lo descubri

primeramente Pfeil (Ref. 2), el cual pint una

superficie de hierro con una pintura a base de Cr203l

observando que despus de un tiempo esa pintura estaba

enterrada bajo una capa de xido de hierro la cual se

desarrollo por la difusin de los iones de Fe hacia el exterior a

travs deCr203, y reaccionaron con el oxgeno en la interfase xido-gas.De manera

IJIKiiL/UIvylN vJilN KJVL JJJi DIDIJIU I /UAIJ

similar Wagner demostr con estudios cuantitativos que soniones Ag+ y no S" los que emigran a travs de SAg2 (Ref. 3).

Colocando dos pastillas de SAg2 sobre Ag, encima de las cules

coloc azufre fundido Fig,3 demostr que despus de una hora


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a 220 C la pastilla de SAg2 inferior, prximo al Ag no gan ni

perdi peso, mientras que la pastilla superior en contacto con

S, gana peso, el cual es qumicamente equivalente a la prdida

en peso de la placa metlica.


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Figura 3. Difusin de plata a travs de Ag2S Wagner demostr que

suponiendo que independientemente de la migracin de Ag+

y electrones, se poda calcular la velocidad de reaccin

observada a partir de datos independientes fisicoqumicos y

deriv una expresin para la constante de velocidad

parablica, cuya versin simplificada

respectivamente, los nmeros de transferencia medios del

electrn, del anin, y del catin dentro de la pelcula

formada por los productos de reaccin; x, es la

conductividad especifica media de la sustancia que

constituye la pelcula; y F es la constante de Faraday. La

constante k procede de la reaccin dw/dt=kA/Y, donde dw/dt

es la velocidad de formacin de la sustancia de la pelcula en

equivalentes/seg; A es el rea; e Y es el espesor. El valor

calculado de ,k, para la Ag en su reaccin con S a 220 C es

de 2 a 4 X 10-6 mientras que el valor observado es de

1.6X10- equiv./ cm.seg. Para el Cu sometido a oxidacin a

1000 C y 100 mm de presin de O2, los valores de k

calculados y observados son respectivamente, (6 y 7) X 10'9

Ag2S + 124 mg.

0 mg.

- 108 mg.

/N

e-

Ag2S

Ag

:tromo

k = En3(n1+n2)x/ F

T Adeducidapor

erza electromotriz (fem) de la pila e

encial o por datos de la energa libre; ni,n2ln3) son


37/135

equiv/cm seg. El excelente acercamiento entre los valores

tericos y prcticos confirman la validez del patrn sugerido


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Oxigeno

Figura 4.- Ilustracin esquemtica del proceso electroqumico queocurre durante la oxidacin gaseosa

UNIVERSID/

DIRECCK

2.2f).- Estructura de xidos.

En general todos los xidos tienen componentes no estequiomtricos,

es decir, su composicin real esta desviada de su formula molecular. Algunos

xidos tienen en exceso iones metlicos y otros tienen deficiencias (o el

equivalente en deficiencias) o exceso de iones oxgeno. En la fig. 5a) se

por Wagner para el proceso de oxidacin dentro de la regin

para la cual se aplica la ecuacin parablica. La ecuacin para

encontrar k es tanto para la difusin de cationes como de

iones, o de ambos en la capa de xido formada como producto

de la reaccin. Algunos metales, por ejemplo Ti y Zr, se oxidan

en parte por migracin de iones de oxgeno, o, va las vacancias

del anin en los correspondientes xidos exteriores. En la Fig. 4

se muestra de una forma esquemtica la difusin de los

cationes de un metal, M, los electrones, e, y los

aniones de O .


39/135

\r\\

nquel, hay

sos iones triva

sociado a la aus

muestra un xido con exceso de metal, el xido de cinc, ZnO,

en esta se representan dos iones de cinc ocupando sitios

intersticiales en la red, tambin estn 4 electrones para

mantener la electroneutralidad. En esta estructura la corriente

es llevada por los electrones y el transporte inico es llevado

por los iones Zn a travs de los intersticios. El xido de cinc es

llamado semiconductor tipo n (portador negativo) debido a que

lleva una corriente electrnica cargada negativamente

(electrones). Otros semiconductores tipo n son:

CdO, TO2, AI23, S2O y Pb2. El xido de nquel

, NiO, que se muestra en la fig. 6a), es un

xido con deficiencia en iones metlicos, por lo

cual existen vacancias en la estn

representadas por cuadros. Para cada vacancia

de un s iones con valencia tres positiva en

posicin normal en la red.

es pueden ser considerados como un ion divalente y uno ncia

de electrn la vacancia. La conductancia electrnicaM IA

de por la difusin de esa carga positiva de la ausencia del

electrn, y por lo e xido es llamado tipo p (portador positivo).

El transporte inico ocurre por difusin de las vacancias de

nquel. Otros xidos de este tipo p son

Feo, cu2o, cr2o3ly CoO

)NOMA DE NUEVO LEN .... DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECAS

En algunos casos la rapidez de corrosin puede ser


40/135

aumentada o disminuida al agregarle pequeas cantidades de

otro metal con cationes de diferentes valencia. Por ejemplo en

la Fig. 6b) se agreg al xido de nquel una cantidad pequea

de litio que es monovalente, para mantener la neutralidad

electrnica el nmero de vacancias disminuye y por lo tanto la

rapidez de oxidacin disminuye. Por otra parte si en lugar de

litio agregamos cromo que es trivalente, Fig.6c), el nmero de

cargas positivas aumenta y la nica forma para mantener el

equilibrio electrnico es teniendo ms vacancias, por lo tanto,

la rapidez de oxidacin aumenta. Ahora bien si se realiza el

mismo experimento


41/135

en el xido de cinc se obtendrn resultados en sentido

contrario, puesto que el litio tiene menos carga positiva, por

lo que hay que generar mas cationes de cinc para mantener

el equilibrio electrnico y por lo tanto la rapidez de

oxidacin aumenta Fig. 5b). En cambio si se le agrega

cationes de aluminio trivalente, la carga positiva aumenta, y

para mantener el equilibrio electrnico debe existir un

nmero menor de cationes de cinc, por lo que la rapidez de

corrosin disminuye, Fig. 5c).

Figura 5 - ESTRUCTURA DEUNA RED

IDEALIZADA DE ZnO.a) .- ZnO PURO


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b) .-ADICIONDE Li(+1)c) .- ADICION DE Al (+3)Figura 6.- ESTRUCTURA DE

UNA REDIDEALIZADA OENiO.

a) :- NiO PUROb) .-ADICION DELi (+1)c) .-ADICION DECr (+3)


43/135

Por esta razn, trazas de impurezas tienen un papel

muy importante en las propiedades de los semiconductores,

tambin afectan de manera apreciable la rapidez de

oxidacin en los metales protegidos por pelculas

semiconductoras. Por otra parte los elementos de aleacin

presentes en grandes porcentajes por ejemplo >10%Cr-Ni,

afectan la rapidez de oxidacin por la fuerte alteracin de la

composicin real y estructura de la pelcula.

2.2 g).- Oxidacin interna.

En ocasiones que el oxgeno difunde ms rpidamente que

el metal lo

il hace que al mismo tiempo que se forma la

capa de xido, el oxgeno a formando

precipitaciones de partculas de xidos en el

fenmeno se le denomina corrosion interna

siendo mas iones que en elementos puros y el mecanismo es

al fusin del O2 en la aleacin el cual reacciona con los

componentes aleantes de mayor afinidad por el 02 que el

metal base antes de que estos puedan difundirse a la

superficie. De acuerdo con el mecanismo controlado por

difusin, se ha encontrado que la penetracin en la subcapa

crece segn la ley parablica (Ref. 4)

2.2 h).- Oxidacin del hierro y sus aleaciones.

La oxidacin del hierro es un poco ms compleja


44/135

porque forma tres tipos diferentes de xidos cuyas

proporciones cambian con la temperatura y la presin del O2.

Algunos datos difieren por la gran cantidad de aleaciones

que se pueden hacer al variar el carbn.


45/135

Los investigadores reportan (Ref. 6) que la capa de

xido formada a 600 C y 1 atm. durante 100 min, esta

compuesta por dos capas una interior FeO del mismo peso

de la capa exterior de Fe304A 1000C durante 25 min. se

forma una cascarilla de tres capas compuestas por 95 %

FeO, 1% Fe304. y menos del 1% Fe203. Fig. 7

Por debajo de 570 C el FeO es inestable y si se forma

algo por encima de esta temperatura se descompone a

temperatura ambiente en Fe304 mas Fe.


46/135

Figura 7. Capas de xidos formados sobre hierro expuesto al aire


47/135

Por debajo de unos 400 C algunos resultados indican que la

capa pude consistir en su mayor parte de Fe304 con algo de

Fe203.

2.3.- CARBURIZACION

2.3 a)- Introduccin.

La degradacin corrosiva de los materiales, ha

acelerado la investigacin, la evaluacin y el desarrollo de

aleaciones que resistan estosDlREi .ION GENERAL D AS

medios reactivos a alta temperatura.

2.3 b).-Variables.

Para estudiar la carburizacin se debe tener una

atmsfera que contenga gases con solo compuestos de

carbono como son el metano, hetileno etc, y abstenerse de

oxgeno o azufre para que realmente suceda solo la

carburizacin.

burizacin es una de las causas ms comunes para degradar

;ion some

S buena en la au lita de una aleacin Fe - Ni, otros elementos aleantes

tienden a ser muy afines al carbono, tendiendo a formar carburos. Esto hace

as propiedades mecnicas,(Ref. 9) y fsicas adems del comportamiento

ambien desfavorablemente.(Ref, 10)

ida a altas temperaturas. Aunque la solubilidad delcarbono


48/135

El estudio por lo general se lleva a cabo a temperaturas

entre 800 y 1000 C donde se desarrollan la mayor parte de

los procesos que involucran la carburizacin.

Los aceros que mayor resistencia tienen a la

carburizacin son los aleados con cromo y nquel, variando la

composicin qumica se puede observar su reaccin a la

carburizacin.

La superficie de trabajo se puede simular en el

laboratorio puliendo el material con lija de SiC grado 180,

( Refs. 12 y 14 ).

i

ante en la carburizacin es la actividad

de carbn re el material, este es una

mezcla de H2 y metano (CH4), para obtener

diferentes concentraciones o

actividades de nx i2 y 13).

La actividad de carbono es fundamental en lacarburizacin ya que si

esta es pequea puede ser que no cause ningn efecto o uno

despreciable, pero si sta es grande los resultados pueden ser

de una alta carburizacin desfavorable para el material. Lasactividades de carbono mas utilizadas son 0.3 y 0.8 como baja

y alta respectivamente. (Refs. 11 y12 )


49/135

El gas que se utiliza es una mezcla de H2 y CH4 como se

mencion anteriormente. Para obtener la actividad del

carbono se vara la relacin H2I CH4siguiendo la constante de

equilibrio termodinmico.


50/135

2.3 c).- Consideracionestermodi

' ANL

La actividad del carbono para un gas con H2 y CH4 (Ref. 12). seexpresa como:

Donde:

ac

=

Actividad del

carbono =

Constante de losgases (C) (MPa)

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEONLa reaccin de un gas multicomponente

conteniendo 02 y C,

. , * n * *

actuando en una aleacin es compleja. Para saber cual

reaccin puede ocurrir o cual puede ser el comportamiento

esperado, se puede auxiliar con los diagramas de estabilidad

X

]-AG

RTCHA ec. 1a - exp

c ix f pvHi'


51/135

de fases. Estos diagramas indican a una temperatura dada

las fases estables que se pueden presentar al variar la

actividad de uno u otro elemento.

Los clculos hechos para la construccin de un

diagrama de estabilidad de fase, se basan en el

establecimiento de los rangos de estabilidad de los posibles

productos de corrosin formados por la reaccin de los gases


52/135

log(n, atm.)

Figura 8.- Diagrama de estabilidad de fases para Cr-C-0 a 1000C.

Las fronteras de fases dibujadas en la figura 8 para elementos puros no

existen en la prctica, las actividades de esos metales en sistemas de

aleacin sern considerablemente menores a la unidad y entonces las

fronteras entre

1 MC

DIREC- 1 7-

1 8-2 0- 2 2

J___________I_______U___________I_________I_________1_________I_________J__________I______

con los elementos metlicos de mayor presencia en la

aleacin, siendo estos Fe, Cr y Ni. Una de las formas ms

simples para representar esos datos es la representacin de

diagramas binarios, involucrando dos de los reactivos, por

ejemplo gases conteniendo C/O. Sin embargo, considerando

las aleaciones, se tiene que superponer diagramas de algunos

elementos como el Fe, Cr y Ni.

La figura 8.(Ref. 14), muestra las condiciones de

carburizacin / oxidacin para el Cr.


53/135

los elementos y sus xidos y carburos, sern cambiadas a

diferentes niveles de oxgeno y carbono

Los diagramas de estabilidad de fase predicen que es lo

que va a suceder pero no seala la rapidez a la cual se llevar

a cabo.

2.3 d).~ Cintica de crecimiento.

La cintica de corrosin sobre una aleacin, es la rapidez

con la cual esta aleacin se corroe, para su medicin se

utilizan mtodos termogravimtricos, las

cuales consisten en pesar la muestra

sometida a la

temperatura deseada, a diferentes

tiempos y graficar la 3 la muestra contra

el tiempo a que sometida. Una vez

tipo de comportamiento sigue una funcin que puede ser,

mica o una combinacin de ellas.

Para el caso de la carburizacin el comportamiento

seguido por la mayora de las aleaciones es parablico, donde

la constante de velocidad depende de la actividad del carbono

(la cual es una medida de la concentracin efectiva) y la

temperatura.(Ref. 13).

Para bajas concentraciones de carbono (ac = 0.3) la

rapidez de corrosin es muy baja, en cambio para una de (ac =

0.8), la rapidez de corrosin aumenta considerablemente. Por


54/135

otro lado al incrementar la temperatura, la rapidez de

corrosin aumenta. La figura 9 (Ref.11), muestra una grfica

de como vara la velocidad de corrosin con respecto a la

actividad de carbono y la temperatura.


55/135

I-----1-----1-----1-----1DIRECCIN gnMeratra,c) 050 CAS

Figura 9.- Constante de rapidez parablica en funcin de ac y latemperatura.

2.A-,

)A0

LLEN

2.3e).- Miocroestructura.

Para analizar la microestructura se utilizan aparatos tales como el

microscopio ptico, SEM (Microscopio electrnico de barrido), EPMA

(Microscopio electrnico de transmisin con espectrmetro de rayos x), etc.

La constante de velocidad parablica se puede

encontrar con la relacin que se muestra a continuacin.

(AW)2 = 2kt ec. 2

Donde: AW = Cambio en peso

k = Constante de

velocidad t = Tiempo

de exposicin.


56/135

inii

posteric'

r

difundiendo

te empiezan a aparecer mas carburos dentro de los granos

s defectos que existen tales como dislocaciones y

vacancias,conforme difunde ms carbn al interior se tiene un exceso de este y los

carburos formados M23C6 se transforman en M7C3 teniendo entonces dos

capas, una interior de M23C6 y otra exterior de M7C3, Aunque la difusin del

carbn es transgranular, la mayor parte se difunde a lo largo de las fronteras

de los granos, debido a que son las zonas de ms alta energa

2.4. - OXI - CARBURIZACION.

2.4a).- Introduccin.

Al tratar el fenmeno de la carburizacin se considera

que la superficie de la aleacin esta preoxidada debido a que

la presin parcial de oxgeno para formar cromita es mucho

menor que la presin atmosfrica.

1.3 f).- Mecanismo de la carburizacin.

El mecanismo de la carburizacin est en funcin de la

temperatura, la actividad del carbn y del tiempo, aparte de

las condiciones de la superficie. Este mecanismo se rige por un

proceso de difusin del carbn en una base de austenita. Se

sabe que el carbn es disuelto en la austenita a

alta temperatura, >ero dentro de la aleacin

existen otros elementos como por ejemplo el cromones por el carbn formando carburos, Este proceso de

inicia en las fronteras de los granos donde existen

zonas


57/135

de energa, Al principio forman un carburo M23C6(M es

principalmente Cr


58/135

La mayor parte de las atmsferas industriales que

actan sobre un metal, estn compuestas por oxigeno y

carbn. Es poco comn encontrar uno u otro aislados. Por

esta razn es ms probable que existan los mecanismos de

oxidacin y carburizacin al mismo tiempo, a esta

combinacin se le llama oxi- carburizacin.

2.4 b).-Atmsferas.

presin parcial de oxgeno, la cual debe ser losuficientemente grande para que

pueda suceder la oxidacin. Se ha demostrado que

trabajando a temperaturas tan altas entre 700 y 1000 C,

esta presin en condiciones de equilibrio termodinmico

debe ser mayor de 10

22

atm. (Ref. 12).

2.4 d).- Condiciones termodinmicas.

Las atmsferas son por lo general mezclas de CO, CO2 .ChU yH2, las

composicin qumica fueron tratadas en la seccin 2.3 b), conexcepcin de la


59/135

Las principales reacciones que se dan en el gasmencionado son:

2CO => CO2 + C CH4 C+2H2

2H2O => 2H2 + O2 2C02 => 2CO + O2


60/135

Estas reacciones dan el potencial qumico del O2 y el C,

que se representan por la presin parcial de oxgeno y la

actividad del carbn.

En estos casos se utilizan diagramas que relacionan el

metal, con la presin parcial de oxgeno y la actividad del

carbn a una temperatura fija, estos diagramas se denominan.

Diagramas de Estabilidad de Fases, o Diagramas de estabilidad

Termodinmicos. Estos diagramas representan las condiciones

donde los compuestos del metal son estables. Estas zonas

dependen de la presin parcial de oxgeno, la actividad del

carbn y la temperatura. Se puede observar uno de ellos en la

Fig. 8.

parablica, teniendo una ecuacin igual a la mostrada en elpunto 1.3f. ( ec. 2 ).

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEN

2.4 f).-Mecanismos de oxi-carburizacin. CAS

En la mayora de los casos la atmsfera a tratar

contiene oxgeno con una presin parcial mayor de 10*22, que

junto al carbn que proporciona el gas tratan de ocupar

posiciones sobre la superficie, el oxgeno acta ms rpido

w CJ V

imiento.

e oxi-carburizacin es la combinacin de dos cinticas

que y que son parablicas, por lo que la cintica ser

un y las curvas de crecimiento en peso contra tiempo

sern


61/135

que el carbn formando una capa de cromita que avanza

rpidamente hasta abarcar toda la superficie, en ese

momento el carbn quiere entrar pero ya le es muy difcil

puesto que para atravesar la capa de cromita tiene que

hacerlo por medio de los defectos existentes en el xido

tales como vacancias, dislocaciones y fronteras de grano,

esto lo hace a travs de difusin y es muy


62/135

mismatemperatura.

lento. El carbn que llego a la superficie antes que se formara

la cromita difunde al interior del material a travs de las

vacancias, dislocaciones, fronteras de granos y fallas de

apilamiento de dislocaciones que se denominaran subgranos.

El carbn que difundi junto con el ya existente en el interior al

mantenerse a una temperatura elevada forman carburos

secundarios que pueden ser del tipo M23C6 o M7C3, estos

carburos pueden llegar a rodear un subgrano aislndolo

completamente del material, siendo los carburos muy frgiles

con cualquier esfuerzo pueda dar origen

al desprendiendo el subgrano. Esto se

puede considerar como un factor que

contribuye al origen de un ismo de

corrosin llamado Metal Dusting. (Ref 20)

m

aceros inoxidables el cromo viaja a la

superficie a o para formar la cromita (O2O3), Al suceder esto el

5da iberado viaja al interior de la aleacin formando carburos

planos preferenciales. Esto deja una zona con menos cromo y

carbn a la cual unos llaman decromizada y otros

decarburizada segn lo que estn analizando.

Esta zona crece con el tiempo al mantener el

material a la

N GENERAL DE BIBLIOTECAS


63/135

CAPITULO III

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

3.1.- INTRODUCCION.

Como se mencion anteriormente el objetivo de este

trabajo consiste en someter a los aceros, HP40 + Nb y AISI

304 a una atmsfera particular que se

llamara gas R, a temperaturas de 700,

800 y 850 C, mantenindolas por un

300 hrs. para despus obtener datos

sobre el aumento tiempo y la evolucin

microestructural en la superficie de

jrmacin se proporciona una descripcin

de la cintica El procedimiento experimental incluye la

caracterizacin )mo se describe a continuacin.

3.2.- CARACTERIZACION DE LOS ACEROS.


La composicin qumica de los aceros analizados se muestra enla tabla N


64/135

2.

Cr Ni Si C Fe Mn Nb

AISI 304 17.7 7.62 1.0 0.08 72.6 1.0 0

HP40 +Nb

25.0 35.0 1.0 0.4 36.6 1.0 1.0

Tabla N 2.- Composicin Qumica de los aceros HP40 + Nb y AISI 304. (% enpeso).


65/135


66/135

AISI 304.- Acero rolado en caliente, granos equiaxiales donde

la matriz es austentica y la frontera de los granos estn

formados por carburos primarios del tipo M23C6 (M es

principalmente Cr). Se ven maclas en direccin del rolado,

fig. 10.

HP40 + Nb.- Estructura dendrtica, clsica de aceros

vaciados, centrifugado, matriz austentica con

segregaciones en la frontera de grano del tipo carburos

Figura 10. Estructura del acero AISI 304. ( 100X, ataque electroltico ).


67/135

primarios posible M7C3 ( M principalmente Cr.) (Ref. 21) , Fig.

11. Las segregaciones estn en forma laminar de austenita

y carburos. Fig. 12.


68/135


69/135

La presin de trabajo es de 1.1 atm.

Las temperaturas de inters son de 700,800 y 850 C.

3.4.- TIPO DE GAS.

El gas utilizado llamado gas R, tiene la composicin. (%

en vol.) mostrada en la Tabla 3

La presin parcial de oxgeno y la actividad del carbn casino varan con

respecto a las superficies de los dos aceros, por lo que seconsidera igual, en

I^IKrSCL^l\JlV VJiINC,K7\J^Un dIIjLiU I tLAo

cambio varia en funcin de la temperatura. Estas

propiedades termodinmicas se obtuvieron con un paquete

computational y son las mostradas en la Tabla 4.

CH4CO N;

0.515.3 3.3

Tabla 3.- Co

MIo/ m

olume

mpos

RCIAL DE OXIGENO Y ACTIVIDAD DE CARBON.

i del gas R(

co25.9


70/135

La caracterizacin arroj los siguientesresultados:

44

Temp. C po2 (atm.) ac

700 0.9x10'22 0.157

800 0.1 x 10'19 0.105

850 0.8 x 10'19 0.082

Tabla 4.- PO2 y 3c en funcin de la temperatura


71/135

Las muestras de los aceros probados son pequeos

cupones de 10X5X1 mm. Estos fueron pulidos con lija 180

de SiC.

3.7.- PROCEDIMIENTO DE PRUEBA.

El primer paso es obtener los cupones cortndolos de

los tubos de acero, estos se pulieron con lija 180

SiC, posteriormente fueron medidos, limpiados

rasonido y pesados en una balanza con una

precisin hasta 0.001/por ltimo identificados.JE TATIS 1

hecho esto se colocan 5 o 6 cupones de un

acero dentro de un io horno elctrico con

temperatura controlada (Reactor). Se

calientan las atmsfera inerte N2, una vez que la

temperatura se ha estabilizado al valor dado por la prueba

se cambia el N2 por el gas de inters (gas R). Conforme pasa

el tiempo se van sacando los cupones uno por uno enS)

intervalos de tiempo aproximadamente iguales. El

enfriamiento y calentamiento del horno para sacar cada

cupn se realiza en la misma atmsfera inerte, para

asegurar que el proceso de corrosin se realice a la

temperatura deseada.


72/135

Una vez sacados los cupones se pesan con todo y la

cascarilla, despus se limpian con ultrasonido y se vuelven a

pesar, para conocer exactamente la cantidad de materia que

ahora forma parte de la muestra. Posteriormente se

analizan en un estereoscopio y se le toman fotos, despus

se montan en una resina conductora, se pulen hasta llegaral grado de almina de 0.05 x 10 '3 mm. Ya pulidas se atacan

electrolticamente con cido oxlico al 10% en agua


73/135

destilada, entonces se analizan al microscopio para observar

como avanza el grado de oxidacin y carburizacn, aparte

se mide el espesor de la capa decromizada. Posteriormente

se llevan las muestras al microscopio electrnico de barrido

(SEM).

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEONFigura 13 - Horno elctrico ( Reactor).


Despus se grfica el aumento en peso contra tiempo

para obtener la cintica de corrosin, se grfica tambin el

aumento del espesor de la capa decromizada contra tiempo

para observar como avanza.

Vidrio

Entrada degas

Salida degas

Resistencia

Pared

aislante

Jaula paramuestras


74/135

U] en contra el tiempo (t) en hrs. e

CAPITULO IV

RESULTADOS

4.1.-INTRODUCCION.

Una vez realizadas las pruebas descritas anteriormente, se procedi a

recopilar los datos de aumento en peso de los cupones y el aumento en espesor

de una capa decromizada, la cual va de la superficie de las

muestras hacia el

las. Estos datos se

grafcaron con respecto

al tiempo y se entes

resultados.

T T

de grficas. En las primeras se grfico el aumento en peso por unidad de rea en

(mgr/cm2) elevado al cuadrado (AW)2

ara evaluar como se ajusta el incremento.......................

en peso a una forma parablico, Figs. 14 a, b y c. En las segundas se grafica elUIIUj/Ut/IUIYUEINER/iLUHmDLlVJl

aumento en peso ( AW ) en mg./cm.2 contra tiempo (t) en hrs. para evaluar la

cintica de crecimiento en peso ajustada a la de una parbola, figs. 15 a, b y c.

Las grficas se realizaron sobre los aceros HP40 + Nb. y AISI 304 a las

temperaturas de 700, 800 y 850 C.


75/135

De las grficas se obtuvieron las constantes de velocidad de crecimiento

para los dos aceros y las diferentes temperaturas, tabla N 5.


76/135

4.3. - ESPESOR DE LA CAPA DECROMIZADA CONTRA TIEMPO.

ntadas y pulidas las muestras de los aceros, se

tomaron capa decromizada para cada una de las

muestras, diez na, obtenindose el promedio y su

dispersin, hecho to de espesor ( X ) en mieras,

contra la raz cuadrada ^ )t obteniendo en todas una

recta. Figs. 16 a, b, c, d, e y

u m,CROESTRUCTURA.rNOMA DE NUEVO LEN @


Las muestras fueron analizadas mediante microscopa ptica y

electrnica, obteniendo los siguientes resultados.

Todas las muestras tienen una capa de xido formada sobre la

superficie, esta capa esta constituida principalmente por cromita ( Cr203 ).

Figs. 17 y 18.

Temp. C AISI 304 HP40 + Nb.

700 0.087x10"1 0.045x1 O'4

800 0 901 X10-4 0.404 x 10'4

850 6 .32 x 10-4 3.55X10-4

Tabla N 5.* Constantes de cintica de peso en aceros HP40+Nb y AISI 304 en funcin detemp.


77/135

En todas las muestras se ve una zona que va de la superficie hacia el

interior, que tiene un contenido de cromo y carbn menor que la de la matriz,

esto es debido a que el cromo viaja al exterior a formar cromita y el carbn

viaja al interior y se disuelve o forma carburos secundarios. El decremento del

cromo en esta zona es lineal. Figs. 18y19.

En los aceros AISI 304 aparecen carburos internos en zonas de alta

energa, no apareciendo esto, o en una proporcin muy pequea en los aceros

HP40+Nb. Figs. 17 y 18.

terior a la zona decromizada se ven carburos

alineados en eferencial, esto es mayor en los aceros

AISI 304 que en losXT

aron subgranos casi despegadosdel

AISI 304 se en

material indicando un factor para el inicio de MetalDusting. Fig. N 20

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEON DIRECCIN

GENERAL DE BIBLIOTECASdespe


78/135

52

5.000E-04

0.035

I incremento en peso para las aleaciones AISI 304 yHP4D+Nb.

ON

50 100 150 200 250 300 350 400TIEMPO (HORAS)UNIVER

003f "9/C"! DNOMADENyLlDIREodN GENERAL DE BIBMuTECAS 0 0 2

AW2 (mg/cmV

- AISI 304

- ______

+ s'^^-^lHP40 + Nb O

----------L ---------------1--------------1--------- L

0.004

0.003

1.000 E-03

50 100 150 200 250 300 350TIEMPO (HORAS)


79/135

W (mg/cm )

0.05 -

0.04 - AISI

0.03

0.02

0.01

BLIOTECAS

150 200 250TIEMPO (HORAS)

400

ON

025AW2

(mg/crn )2

incremento en peso para las aleaciones AISI 304 y

HP40+Nb. PRUEBA A 700 C

0.06


80/135

54

UNIVERSI W ( m f l C m ) NOMADE

AISI 304 IOTECAS

50 100 150 200 250 300 350 400TIEMPO (HORAS)


81/135

, .

0.0 Espesor: 2.11

pm

PRUEBA A850 C

Figura 15a)-Incremento enpesopara lasaleaciones AISI304 yHP40 +Nb.

55

UNIVERSIDfflf16.0

DIRE!

8.0

Q

4.0 8.0 12.0 16.0 20.0Tiempo0-5 (hrs0 ^

0: O.IOB2 1011 cn-2/s

20.016.0

s12.0

h

1 8.0

0W

4.0

0.0

4.0 8.0 12.0 16.0 20.0Tiempo0 6 (hrsoe>

tin D: 0.1500 I0--11 c n ~ 2 s s

tica de la capa decromizada en aceros AISI 304 a 700 C

ACERO HP40 +

4.0

-- i0.0

.......----.............


82/135

W

4.0 8.0 12.0 16.0 20.0

Tiempo0,5 (hrs0,B)0: 1.3016 10M cn~2^B

ltica de la capa decromizada en aceros AISI 304 a800

16 .

A 12 .

0(H

1 8. 0

t*3

4. 0

0. 0

o.o

Espesor: 5.01

16.0

12.0

8.0

.......i...........................n

ACERO HP40 + Nb A 800 C

4.0 8.0 12.016.0 20.0

Tiempo0 5 (hrs0 8)D: 0.59911011 ctr2/s


83/135

+ Nb A B50 C

20.01------------T------------T------------T---------

16.0

?312.0

8.0

UNIVERSIDAD

W

4. 0 16.0

:cade

decromizada en aceros AISI 304 a 850C

8.012.0Tiempo05 (hrs0-8)

D: 3.323110--11 cn^s

T.-

i

20.0

20.0

Espeeori 9,13 ui D: 2.1003 10'11 cm'2/s

8.012.0

Tiempo0 6

(hrs0-


84/135


85/135

304 (400 X) a 800 C ( Vista de capa oxidada y carburos

preferenciales.

Figura 18 - Acero HP40 + Nb. (1000 X) a 800 C. ( Vista de xido y carburospreferenciales).


86/135

carburossecundarios).

Figura 20.- Acero AISI 304. (1000 X) a 850 C. ( Factor de inicio de MetalDusting )


87/135

tadosobtenidosen

PESO CON

idosse unos

CAPITULO V

DISCUSION

5.1. - INTRODUCCION.

En este capitulo se discuten los resultados del anlisis de las pruebas

con respecto al espesor de la capa decromizada en funcin del tiempo, la

variacin de la actividad del carbn y

diagramas de estabilidad de fases. Se

en cuenta que todo lo analizado corresponde

nicamente al inicio

de la Aprox.

300horas).

tipos de ajustes como son el lineal,parablico, logartmico y cbico, ya que

__/ /

estos pueden proporcionar informacin sobre el mecanismo. El que mas se

aproximo fue un comportamiento parablico, el cual sugiere un mecanismo

difusional (Teora de Wagner). Este ajuste se pueden observar en las figuras

14 a, b y c, con estos se obtuvo el parmetro de la descripcin cintica:

AW 2 = 2 k t

AW es el incremento en peso por unidad de rea (mgr / cm2), 2k es la

constante de rapidez de incremento en peso (mgr2 / cm4 hrs), t es el tiempo

(hrs.). Despejando la constante se obtuvieron los valores mostrados en la


88/135

tabla


89/135

63

5. En las figuras 15 a, b y c, se puede observar las curvas de aumento en peso contra el tiempo.

Para el caso de la atmsfera utilizada, el aumento en peso es debido a la formacin de una capa de xido, en su mayor

parte xido de cromo C^Oa (cromita) sobre la superficie de los aceros, aparte de una carburizacin interna.

Se puede observar que el aumento en peso es mayor en el acero AISI 304 que en el HP40 + Nb para todas las

temperaturas, aparte el aumento en peso en ambos aceros es mayor conforme aumenta la temperatura. Este comportamiento

corresponde a procesos trmicamente activados de la forma de

lenius, D=Aexp(-Q/RT).O

de que la constante de rapidez de aumento en peso aumente la temperatura, es debido a que la presin

parcial de oxgeno aumenta en funcin de la misma, esto hace que exista una mayor disponibilidad

de oxgeno sobre la superficie y se forme ms fcilmente la capa de xido. En el caso del acero AISI

304, tanto el oxgeno como el carbn reaccionan en la superficie de la aleacin disputndose el rea.

Al poco tiempo el xido la cubre totalmente el rea dejando carbn atrapado entre la capa de xido y la superficie de la

aleacin, despus este carbn difunde hacia el interior del acero formando carburos internos aumentando as el peso de la

muestra. En cambio el acero HP40 + Nb debido a que tiene un porcentaje mayor en cromo forma la capa de xido ms rpido

no dejando entrar al carbn, por lo que no forma carburos o los acepta en muy poca cantidad.


90/135

64

Cuando la temperatura es de 700 C la presin parcial de oxgeno es muy pequea, del orden de 10'22 atm. esta presin

esta casi en el lmite del equilibrio en el cual el cromo no se oxida y la actividad del carbn es muy baja, por esta razn el

incremento en peso es muy pequeo en ambos aceros. A 800 y 850 C la presin parcial de oxgeno aumenta estando en el

orden de 10"19atm. y la actividad de carbn disminuye, por lo que el incremento en peso aumenta principalmente por oxidacin.

5.3. - EVOLUCION MICRO ESTRUCTURAL.

Jicin inicial se muestra en la fig.10, es un acero rolado en te con granos equiaxiales, la mayor parte de la matriz es

austentica y los 3 los granos son carburos principalmente del tipo M23C6 ( M = Cromo), se notan tambin maclas de

deformacin.

Al someter el acero a la atmsfera corrosiva y elevarle la temperatura, el

gas comienza a reaccionar con la aleacin, el oxgeno y el carbn tratan de

JJIKrSCCIUJN Lrr/iNE/KAJ^ DE, olrSOU I tLAo

ganar lugares sobre la superficie, el oxgeno reacciona con el cromo contenido en el acero formando cromita, entre menos

disponibilidad de cromo en la aleacin mayor cantidad de carbn se deposita sobre la superficie mientras se forma la capa de

xido. Una vez que la capa de cromita cubre toda la superficie de la muestra ya no existe una forma directa para que el carbn

llegue a la aleacin tenindolo que hacer por difusin lo cual es ms difcil.

El elemento que reacciona ms rpido para formar la capa de xido sobre la superficie es le Cromo, esto se puede

constatar por medio de


91/135

65

microscopa electrnica de barrido (SEM). La figura 21 muestra un barrido lineal detectando oxgeno, se observa como en

la capa formada sobre la superficie se incrementa la concentracin de este elemento, lo cual indica que es un xido, por otra

parte se analiz un punto de esa capa y se tiene que en su mayor parte es un xido de cromo ( cromita ), figura 22. Otro ensayo

con el microscopio electrnico mediante un barrido de la superficie hacia el interior tomando individualmente cada elemento Cr,

Ni, Fe y C (Figura 23), muestra que el nico elemento que abandona el acero en gran cantidad es el cromo, los dems se

mantienen prcticamente constantes lo que indica que no viajan al exterior o lo hacen cantidades poco significativas. Por lo

tanto el cromo que viaja al exterior lo hace para reaccionar con el oxgeno formando cromita. Al abandonar el cromo a la

aleacin se genera una capa que va de la superficie

cero, la cual tiene una concentracin de cromo menor quelacia el interior del

I I

la aleacin (Fg. 23), esta capa va aumentando conforme pasa el tiempo debido

capa de cromita en la superficie. Despus de cierto tiempo llega el momento en que el cromo es insuficiente en la superficie de

la aleacin como para seguir formando cromita entonces el Fe viaja junto con el cromo formando sobre la superficie un espinel

de Cr,Fe;02 este espinel tiene ms defectos que la cromita por lo que el carbn puede difundir hacia el metal ms fcilmente. Al

abandonar el cromo la red de la matriz, genera esfuerzos internos.a,

Por otro lado, el carbn depositado en la superficie antes de que se formara la capa de cromita se disuelve en la aleacin

y difunde hacia el interior a travs de vacancias, dislocaciones y fronteras de subgranos (Fig. 17), este carbn reacciona

formando carburos secundarios posiblemente del tipo M23C6 ( M= Cr.Fe) lo que hace que la red tenga menos cromo disponible


92/135

66

para formar


93/135

67

cromita en la superficie. Debido a que los carburos viajan al interior por caminos preferenciales se lleva a cabo un fenmeno

importante que sucede cuando los carburos rodean todo un subgrano, figuras 20 y 24. en ese momento como los carburos

son muy frgiles en comparacin del acero, cualquier esfuerzo generado hace que el subgrano se desprenda del acero

teniendo as un decremento en masa. Esto es un factor que puede considerarse en el inicio de un fenmeno conocido como

Metal Dusting.

4loom

25 Am

X 2000

' 5 W

X 3 7 8 6 9 Y 3 2 U 9 k2 2i*93

ana l i s i s por o x i geno UDXL INE#920006

A ' 3-2 30i*

C . I . D . T

UI

Figura 21. Anlisis de la concentracin de oxigeno de la superficie hacia el interior de un aceroAISI 304

sometido a 800 C y 150 hrs ( SEM 2000 X ).


94/135

68

f i I

CiK.1068

l l l | l I I

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEONri 273 FeK._ 2250

~---------------------------------------------- 1 p5 ----------------^~|

Figura 23. Variacin de la concentracin de varios elementos de la superficie hacia el interior enun acero AISI 304 sometido a 800 C y 250 hrs, Analizado por WDX.

NiK. 237_______________________


95/135

La condicin ini'

x 2080

5 ym

X 37808- Y 32057CROMITAZ 12223

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVOLEON

Jel acero HP40 + Nb es mostrado en las figuras 11 y 12, es

una estructura dendrtica clsica de un acero vaciado y centrifugado con

matriz austentica debido al alto contenido en nquel y fronteras de grano

en forma perltica con laminillas de austenita y carburos M7C3 (Ref. 21).

Al someter el acero al gas y elevarle la temperatura, se tiene que el

cromo viaja a la superficie y reacciona con el oxgeno formando cromita,

solo que en este caso existe ms cromo que en el AISI 304 por lo que

o AISI 304 (2000X) SEM

5.3 b). Acero HP40 + Nb.


96/135

rpidamente se forma una capa de cromita homognea y continua, no

dejando que el carbn acte sobre la superficie directamente, tenindolo

que hacer por difusin a


97/135

4./co/m

x = a t 1 c

travs de la capa de xido lo cual es en una forma muy lenta. Si los esfuerzos

internos generados en el acero por el abandono del cromo provocan algunas

microgrietas en la cromita, stas son cubiertas por ms cromita debido a que

se tiene el suficiente cromo en el acero para generarla, por esta razn se

dificulta la entrada del carbn al acero, al no entrar el carbn no se forman

carburos y por lo tanto el fenmeno de carburizacin se ve disminuido. Si la

capa de cromita es homognea y continua le ser un poco ms difcil crecer y

junto con la poca carburizacin el incremento en peso ser ms lento que en el

AISI 304. Esto indica que la resistencia a la oxi-carburizacin del acero HP40 +

Nb es

\ DEDA.

O)iE/ T "T A TL y w

Como se menciono anteriormente el elemento de la aleacin que viaja el

interior hacia ia superficie es el cromo, Fig. 23. Esto hace que comience a

existir de la superficie hacia el interior un pequeo espesor conteniendo menos

cromo que el promedio existente en el interior de la aleacin, a este espesor

con menos cromo se le conoce como capa decromizada. Se encontr que el

espesor de esta capa decromizada crece en funcin del tiempo para todas las

muestras, ajustando los valores de aumento del espesor ( x ), contra la raz

cuadrada del tiempo (t) resulta una recta, por lo tanto se puede decir que el

aumento de espesor es proporcional a la raz cuadrada del tiempo, de donde se

puede obtener una constante ( K) al hacer la proporcionalidad

una igualdad:


98/135

x = K t1'2


99/135

La ecuacin obtenida es un modelo clsico de difusin donde la K

est en funcin del coeficiente de difusividad del elemento Cr en los

aceros. Aplicando la segunda ley de Fick para difusin, las condiciones a la

frontera y la K obtenida, se puede encontrar el coeficiente de difusividad

del cromo en los aceros HP40 + Nb y AISI 304.

La segunda ley de Fick establece que: ( D = Constante )

dCDd2Cdtdx2

Cx = Concentracin de cromo en el punto a analizar

;;;...... 77 77 7'77............................................... Co = Concentracin inicial en el acero Cs = Concentracin de cromo en la


100/135

superficie x = Distancia de la capa decromizada D = Coeficiente de

difusin del cromo en el acero analizado t = tiempo

Las condiciones iniciales y a la frontera son:

Para x=0, t=0.- Cx = Co Para x=xi,t=0.- Co = Constante


101/135

25

75

2.7 -

Para x=0, t = t i C x = Constante,

Para x-x1; t= U ~ Cx = 0.9999 Co

En Cx = 0.9999 Co se consider as para utilizar la funcin error puesto

que el cociente del lado izquierdo de la ecuacin tres dar 0.9999, para esta

cantidad, el argumento de la funcin error es 2.7 (Ref. 22). por lo tanto:

2yD

del tiempo, las figuras 16 a, b, c, d, e y f, muestra estas grficas para los dos

aceros y todas las temperaturas.

DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECASLa tabla 6 muestra que el coeficiente de difusin del cromo en el acero

AISI 304 es mayor que el HP40 + Nb, y en ambos casos aumenta conforme se

incrementa la temperatura.

Material 700 C 800 C 850 C

AISI 304 0.45x1014 1.3 x 10'14 3.32x10*14

HP40 + Nb 0.11 x10-14 0.6 x1014 2.1x10 u

do el coeficiente de difusin ( D ) setiene:

ec. (4)

la ecuacin 4 el coeficiente de difusin est en funcin

del espesor de la capa decromizada y la raz cuadrada

i 4 el coef

D = 0.034 ( x 111'2)


102/135

76


103/135

zQ)

RTJ

ec (5)

77

Teniendo el coeficiente de difusin a diferentes temperaturas se

puede obtener la energa de activacin para los aceros analizados, esto

mediante la ecuacin de Arrhenius que dice:

D =Do exp

UNIVERSIDAD UJTONOMA DE NUEVO I4ON

-33 "NF.R AT, F)F RTRT TOTFCAS

i/T(irKgxio

Figura 25.- Grfica de (In D contra 1/T ) para el cromo en aceros AISI 304.

Si se grafica In (D) contra 1/T se tiene una recta cuya pendiente es -Q/R. Estas

grficas se muestran en las figuras 25 y 26, de estas se tiene la pendiente y

despejando se obtiene el energa de activacin para el cromo en los aceros


104/135

Tabla ND 7 Energfa de Activacin del cromo en aceros AISI 304 en (Joules/ mol)

La energa de activacin es mayor en el acero HP40 + Nb que en elAISI

304.

El hecho de que la energa de activacin del acero AISI 304 sea

menor que la del HP40 + Nb, es debido en su mayor parte por la diferente

composicin qumica de los aceros. Mientras que en el AISI 304 se tiene

18% Cr y 8%Ni, en el HP40 + Nb se tiene 25%Cr, 35%Ni y 1 %Nb, lo que

hace que la red de este

-30

Figura 26.- Grfica de (In D contra 1/T ) para el cromo en aceros HP40+ Nb.

IS25 y 26 se obtiene -Q/R y despejando se tiene la energa

abla N 7 muestra la energa de activacin para los dos

" ' T T A T '_____________

HP40 + Nb 153,000

Energa de Activacin

100,000


105/135

HP40 + Nb

D]

Tabla N 7 Energa de

Activi

______________153,000_____________

aceros AISI 304 en ( Joules/ mol)

La energa de activacin es mayor en el acero HP40 + Nb que en elAISI

304.

El hecho de que la energa de activacin del acero AISI 304 sea

menor que la del HP40 + Nb, es debido en su mayor parte por la diferente

composicin qumica de los aceros. Mientras que en el AISI 304 se tiene

18% Cr y 8%Ni, en el HP40 + Nb se tiene 25%Cr, 35%Ni y 1%Nb, lo quehace que la red de este

Figura 26.- Grfica de (In D contra 1/T ) para el cromo en aceros HP40+ Nb.

26 se obtiene -Q/R y despejando se tiene la energa

7 muestra la energa de activacin para los dos

AISI304

100,000

TATVTT


106/135

ltimo este ms distorsionada teniendo ms obstculos que hacen ms difcil

la difusin del cromo en el HP40 + Nb que en el AISI 304.

5.5. - CARBURIZACION INTERNA.

Viendo hacia el interior despus de la capa decromizada aparecen

unas bandas paralelas de carburos figuras 27 y 28, esto es debido a la

migracin hacia el interior del carbn que deja el cromo al salir a formar

cromita y parte del que logra pasar de la superficie,

mientras se mantiene la temperatura alta el

carbn esta en forma de solucin reacciona

formando carburos internos

la familia de planos (100), probablemente del tipo en planos paralelos as

aparecen en el material.

que estn despus de la capa poca carburizacin interna

UNIV: Los aceros AISI 304 muestran mayor carburizacin interna despus dela

capa decromizada, (figura 27), que los aceros HP40 + Nb puesto que los

primeros pueden absorber ms carbn en la superficie difundiendo para

luego formar carburos secundarios, en cambio los segundos (figura 28),

debido al poco carbn que atrapa en la superficie presentan poca de


107/135

carburizacin interna.

Algunos investigadores designan a la zona decromizada como zona

decarburizada, se considera que se le puede llamar de cualquier forma

segn el inters que se tenga por una u otra.


108/135

interna

aceros AISI 304 ( 400 X)

Figura 28 Carburizacin interna en un acero HP40 + Nb. ( 1000X ). Atacada electrolticamente.


109/135

Existen dos aspectos importantes con respecto a la actividad de

carbn, el primero corresponde a la actividad en el gas y el segundo a la

actividad en la superficie de la muestra.

5.5 a).- Actividad del carbn en el gas.


En donde: f (ac) puede ser lineal como lo propone J.F.Norton (Ref 14) en la

figura 9.

En la figura 29 se muestra la curva de ganancia en peso de una muestra

Gas I Gasll GasTh2 70.53 50.51

I h20 1.26 0.9

co 15.05 10.77

co 6.59 0.13 4.74I ch4 4.71 89.15 24.63

n2 1.88 0.96 1.56CnH2n+1) 9.56 6.84

Tabla 8. Anlisis de gases usados.


110/135

equilibrio.

Ahora, tomando en cuenta los datos de Norton y Kneeshaw (Ref. 14) en los

que reportan los resultados de un experimento con H2O y CO ( Tabla 8 )

con una actividad de carbn de 0.3 este investigador propone curvas que

se encuentran bastante cercanas a las que se presentan en este trabajo

con actividad unitaria, as lo que se puede deducir es que la actividad real

del carbn est regida por varias reacciones fuera del equilibrio, de manera

que la reaccin Boudouard.

C02 + C = 2CO

UNIVERSIDAD AUTQ^Q^^E NUEVO

LEN DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECAScon la constante de equilibrio.

k - Ph'm

PCHK

existen en competencia y no rigen de manera individual el valor de la

actividad del carbn, de hecho, al suponer que la atmsfera utilizada est

en equilibrio se

rompimiento delmetano

ac = actividad delcarbn.


111/135

encuentra que debe depositar carbn ( La actividad es unitaria en todo el rango

de temperatura ) como se muestra en la figura 30.

Por otro lado al considerar individualmente las reacciones anteriores

(Bouduard y rompimiento de metano) y tomando el valor de al actividad del

carbn como funcin de la constante de equilibrio y de la composicin de la

atmsfera, se presenta el caso mostrado en la figura 31. En esta figura se

observa como al incrementar la temperatura la actividad gobernada por la

reaccin de Boudouard disminuye ( lo cual resulta que el CO sea ms estable a

alta temperatura ) en cambio con respecto a la reaccin de

rompimiento de

jntrario ( el CH4 es menos estable a alta temperatura ).

En repuesto una atmsfera con mayor contenido de

metano esaltar lo sensible que es la actividad del

carbn a talOI

punto se presenta una disyuntiva respecto a laparticipacinV MLcciones en el proceso.

Algunos investigadores han trabajado con atmsferas compuestas

exclusivamente de metano e hidrgeno de manera que no existen dudas sobre

la actividad del carbn en la atmsfera y de paso, no se tiene oxgeno que

favorezca la oxidacin ( punto que se discute posteriormente ). Sin embargo, en

las plantas industriales ms comunes esta condicin no es frecuente, ya que las

atmsferas normalmente no son binarias.

Pruebas realizadas con gas T (Ref.23) en la que se tomaron muestras del

gas a la salida del reactor muestran que la composicin no corresponde a la de

un gas en equilibrio (Tabla N 9 ), de este anlisis se desprende adems que la


112/135

reaccin del rompimiento del metano no se lleva a cabo completamente, lo cual

justifica en cierta forma que los resultados que se presentan en la figura 32 en


113/135

la que la ganancia en peso con una actividad supuestamente unitaria tiende a

ser como la reportan Norton y Kneeshaw (Ref. 14) con una actividad de 0.3.

En la figura 32 se muestra ademas la curva que se obtiene cuando se expone

la muestra compuesta exclusivamente de CO. Esta prueba se llevo a cavo en

un TGA (Termogravimetric Analizer) e incluye el carbn depositado sobre la

muestra.

5.5 b).- Actividad del carbn en la superficie.

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON

Si se acepta que la magnitud de la constante parablica depende de la

actividad del carbn en la atmsfera, se debe aceptar tambin que la

diferencia entre las actividades del carbn en la muestra y en el gas

proporcionan una fuerza motriz para que el fenmeno ocurra. Para considerar

el aspecto que se refiere a la actividad del carbn en la muestra se puede

aceptar la proposicin de Gaskell (Ref. 24) en que la actividad en la austenita

depende solamente de la composicin y no de la temperatura mediante la

expresin:'

Gas a la salida Gas al equilibrioH 2 66.69 81.16

H2O 1.06 3.94

rn 11.44 8.09COo 2.56 1.93

CH4 16.65 3.09

r jo/" N2 1.4 1.17C n H?n + 0.2

I*. f '*

sisd

e los gases en equilibrio y dentro de la cmaradel reactor.

I I A A 1 i


114/135

5.6.- ACTIVIDAD DEL CARBON

64

u

en donde acv es la actividad del carbn en la austenita, NCY y NFY son

respectivamente las masas ( Molares ) de carbn y hierro en la austenita. Sin

embargo, el material aqu estudiado no puede ser considerado as, ya que

existen concentraciones muy altas de otros aleantes, aunque los valores de

actividad siempre son pequeos. Una forma ms simple seria considerar la

actividad del carbn en la muestra es nula y que la constante es solo el

1 del carbn en el gas. Aunque con varias atmsferas lor de la actividad del

carbn en la muestra mediante :

k = k'(a*-arc)I Ase dificulta por la incertidumbre de la actividad real delgas, es decir que esto

solo seria vlido en el caso de atmsferas binarias

( ejem. C - CH4 ) tal como experiment Gaskell para proponer la ecuacin 6.

Otra manera de estimar laniPFrrin>j nnNiR AIIYRRTRTIDTRCAS

actividad del carbn seria mediante la figura 33 la cual muestra las curvas de

isoactividad para un sistema hierro carbn.

5.6. - DIAGRAMAS DE ESTABILIDAD DE FASES.

En las pruebas realizadas se encontr que adems de la carburizacin exista

oxidacin, esto explica porque la ganancia en peso se similar a la reportada

por otros investigadores, aun cuando aqu la actividad del carbn es mucho

menor.


115/135

65

0.12

Incremento enpe:

lON

El fenmeno de oxi-carburizacin puede ser descrito mediante diagramas de

estabilidad de fases.

Las fronteras cinticas se calculan modificando la actividad de las

especies de manera que los dominios de fase coincidan con los datos

experimentales, entonces mediante el auxilio de ambas herramientas se pueden

construir diagramas de estabilidad de fases cuyas fronteras estn gobernadas

por la cintica. Sin embargo esto es discutible porque condiciones de flujo

pueden modificar la presin de equilibrio.

inar la sensibilidad del diagrama a la actividad de las

ncipio valores de actividad iguales a las resultando

los

diagramas de la figuras 34 a, b, c

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LI 0.08 '

0.06 *

0.04 -

0.02 -

100 60 200 Tiempo (horas) 250

300

Fig. No. 29. Efecto de la Actividad de del

carbn sobre la corrosin.

HP40 Nb


116/135

66


117/135

100 200 300 400 500 600 700 600 900 1000 1100 1200

Temperatura (C)

Figura 31. Actividad de carbn del gas T y del gas R como funcin de los equilibriosBoudouard

gura 30. Potencial de carburizacin del gas R

T TA NTT

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

Temperatura (X)

NU! ' 0 6D 2 07

P u aUNIVERSIDAD AUTON

0 7

D]


118/135

y rompimiento de metano.


119/135

Incremento en peso (mg/01 1 1

*2

)

D**c*ni i*tr


120/135

J raramu m c

0 cf2o3 niB fa * c3cf>7 * niC f * orJoS n! *cr23 ni E ts3Qi| tr2o3 * niF f*3og X20 nt i

~-4[_>

L3O-6

CJO

-6

LOG P (02)

Figura 34 b). Diagrama de equilibrio de fases para Fe, Cr. Ni, C. O2 a 600 C

D fijo o3or7 t ni9 f*3c A(C ftf.SN7o or2c3 Al

0 f l cSer7nf E *w * afior*23

OI F or rf

C f crM * ni

H f*2o9 * cr2oS 4 nc o

1 r ajol j * O~2D3 ni

J r904 * or^oj At a

20-10 LOG P (021

TT

0

mrennj aa c

ma de equilibrio de fases para Fe, Cr. Ni, C, 02 a 700 CT T i ..............................................................

SISTEMA Fe-Cr-Nt-C-OS

I

INGE

DM/

ERALDI

UNIVE. L DE NUE

S- -n

-30 -20

10

-25


121/135

R f3o Sor7 nfB f3c flr2a3 f fC fafl.9U?D cr3o3 n( 0 fm cjcr7 rl E

fi f o6or23 * ai Ff er Pf

C f 4 cr3a3 4 MH rCaS 4 or2a9 4 ni Q1 f3alj * crZoJ + nfJ r3oy 4 or2oS 4 nf O

Fe. Cr, Ni, C, 02 a 850C

l

TOrermjwim c

*-! ---1-------------r

- 4CJ

RE

c

BJTONO :}ENI;RAL

kA DENU DEBIBLIOT

O f4.9i7a orJo3 ni fm * c3cr7 4 niC tm 4jt2q3 4 niQ fn3


122/135

cr23 "I E te3oY 4 or203* nf

F f3dj 4 cr2a3 Kl O ECAS

-6

-0

-30 -25 -20 -10LOG P (021


123/135

-------------------Tm o6cr23 nf

niE f * orjo3 ni f fiM vM * i*i C *0*1 a-2>3 ni H taSoll * cr2o)

ni a

L

-6

_i_

30 -25 -20 -10LOG P (021

TfiFEffiiu en c

fi f or2o3 (11 Q fm c3r7 nf C f* +06or 23 niD fm cr nfE fm * or3o3 + ntF fiM or23 nha

C * ni

H fm 3cM crM nio

7o ** ct2a3Ifm c3o-7 ni

20 -10 LGG P (021

ma de equilibrio defas

" aceros AISI 304 a 800DC

SISTEMA filSI 30*

B!------------1-------'1 JON(|MA uE N

T

TErrEHmm ea


124/135

J

- - 1 4

u

aceros HP40 + Nb a 700C.

TPTOHTmfi OH C

fl =*-2n3 * ni nb McrM ni c n6

:t * *

B f0. 947o cr 2a3 rrt * c n

l S:

Oa -6

-0

SISTEMAHP40

[TOTtWmPfl 7H C

R fi < o3or7 nf o nb 9 ft * cr3o3 nf nb // C 1m 4- cr>a3 ni o rD fo9 erjuj nf a nb fi/ E fe9 o~2o3 rtl o * nbF f*3og cr-^oJ ! * /fc f3eo5 oraos ni o o nb K f*3oJ 4 cr2o3 ni nb til L fOaU er 2o3 # ni c r*H fiBoM cr2o3 ni a nb l If + cro3 nf o c rt

- C

30 -25 -20 -10LOC P (021

Figura 34 h). Diagrama de equilibrio de fases para aceros MP40 + Nb a 800

8/2/2019 Comport a Mien To de Los Aceros

Comport a Mien To de Los Aceros Refractarios AISI 304 y HP40

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