En la ciencia de los materiales , la corrosión intergranular ( IGC ), también conocida como ataque intergranular ( IGA ), es una forma de corrosión en la que los límites de los cristalitos del material son más susceptibles a la corrosión que sus interiores. ( Cf. corrosión transgranular.)
Esta situación puede ocurrir en aleaciones que de otro modo serían resistentes a la corrosión, cuando los límites de grano se agotan, lo que se conoce comoAgotamiento de los límites de grano de los elementos inhibidores de la corrosión, como el cromo, por algún mecanismo. Ende níquelylos aceros inoxidablesausteníticos , dondese agregacromocarburo de cromoen los límites de los granos, lo que resulta en la formación de zonas empobrecidas en cromo adyacentes a los límites de los granos (este proceso se llamasensibilización). . Se requiere como mínimo alrededor de un 12% de cromo para garantizar la pasivación, un mecanismo mediante el cual se forma una película invisible ultrafina, conocida como película pasiva, en la superficie de los aceros inoxidables. Esta película pasiva protege el metal de ambientes corrosivos. La propiedad de autocuración de la película pasiva hace que el acero sea inoxidable.La lixiviación selectivaa menudo implica mecanismos de agotamiento de los límites del grano.
Estas zonas también actúan como pares galvánicos locales, provocando corrosión galvánica local . Esta condición ocurre cuando el material se calienta a temperaturas alrededor de 700 °C durante demasiado tiempo y, a menudo, ocurre durante la soldadura o un tratamiento térmico inadecuado . Cuando se forman zonas de dicho material debido a la soldadura, la corrosión resultante se denomina deterioro de la soldadura . Los aceros inoxidables se pueden estabilizar contra este comportamiento mediante la adición de titanio , niobio o tantalio , que forman carburo de titanio , carburo de niobio y carburo de tantalio preferentemente al carburo de cromo, reduciendo el contenido de carbono en el acero y, en caso de soldadura, también en el metal de aportación por debajo del 0,02%, o calentando toda la pieza por encima de 1000 °C y enfriándola en agua, lo que lleva a la disolución del carburo de cromo en los granos y luego evita su precipitación. Otra posibilidad es mantener las piezas soldadas lo suficientemente delgadas para que, al enfriarse, el metal disipe el calor demasiado rápido como para que precipite el carburo de cromo. Las pruebas ASTM A923, [1] ASTM A262, [2] y otras similares se utilizan a menudo para determinar cuándo los aceros inoxidables son susceptibles a la corrosión intergranular. Las pruebas requieren grabado con productos químicos que revelan la presencia de partículas intermetálicas, a veces combinados con Charpy V-Notch y otras pruebas mecánicas.
Otro tipo relacionado de corrosión intergranular se denomina ataque con cuchilla ( KLA ). El ataque con cuchilla impacta los aceros estabilizados con niobio, como el acero inoxidable 347. El titanio, el niobio y sus carburos se disuelven en acero a temperaturas muy altas. En algunos regímenes de enfriamiento (dependiendo de la velocidad de enfriamiento), el carburo de niobio no precipita y el acero se comporta como acero no estabilizado, formando en su lugar carburo de cromo. Esto afecta sólo a una zona delgada de varios milímetros de ancho en las proximidades de la soldadura, lo que dificulta su detección y aumenta la velocidad de corrosión. Las estructuras hechas de tales aceros deben calentarse en su totalidad a aproximadamente 1065 °C (1950 °F), cuando el carburo de cromo se disuelve y se forma carburo de niobio. La velocidad de enfriamiento después de este tratamiento no es importante, ya que el carbono que de otro modo presentaría riesgo de formación de carburo de cromo ya está secuestrado como carburo de niobio. [1]
Las aleaciones a base de aluminio pueden ser sensibles a la corrosión intergranular si existen capas de materiales que actúan como ánodos entre los cristales ricos en aluminio. Las aleaciones de aluminio de alta resistencia, especialmente cuando se extruyen o se someten a un alto grado de trabajo, pueden sufrir corrosión por exfoliación (metalurgia) , donde los productos de corrosión se acumulan entre los granos planos y alargados y los separan, lo que produce un efecto de elevación o de hoja y, a menudo, se propaga. desde los bordes del material a través de toda su estructura. [2] La corrosión intergranular es una preocupación especialmente para aleaciones con alto contenido de cobre .
Otros tipos de aleaciones también pueden sufrir exfoliación; la sensibilidad del cuproníquel aumenta junto con su contenido de níquel. Un término más amplio para esta clase de corrosión es corrosión laminar . Las aleaciones de hierro son susceptibles a la corrosión laminar, ya que el volumen de óxidos de hierro es aproximadamente siete veces mayor que el volumen del metal original, lo que lleva a la formación de tensiones de tracción internas que desgarran el material. Un efecto similar conduce a la formación de laminillas en los aceros inoxidables, debido a la diferencia de expansión térmica de los óxidos y el metal. [3]
Las aleaciones a base de cobre se vuelven sensibles cuando se produce el agotamiento del contenido de cobre en los límites de los granos.
Las aleaciones anisotrópicas , donde la extrusión o el trabajo pesado conducen a la formación de granos largos y planos, son especialmente propensas a la corrosión intergranular. [4]
La corrosión intergranular inducida por tensiones ambientales se denomina fisuración por corrosión bajo tensión . La corrosión intergranular se puede detectar mediante métodos ultrasónicos y de corrientes parásitas.
La sensibilización se refiere a la precipitación de carburos en los límites de los granos en un acero inoxidable o una aleación, lo que hace que el acero o la aleación sean susceptibles a la corrosión intergranular o al agrietamiento por corrosión bajo tensión intergranular.
Ciertas aleaciones, cuando se exponen a una temperatura caracterizada como temperatura de sensibilización, se vuelven particularmente susceptibles a la corrosión intergranular. En una atmósfera corrosiva, las interfaces de grano de estas aleaciones sensibilizadas se vuelven muy reactivas y se produce corrosión intergranular. Esto se caracteriza por un ataque localizado en y adyacente a los límites de los granos con relativamente poca corrosión de los propios granos. La aleación se desintegra (los granos se caen) y/o pierde su resistencia.
Las fotografías muestran la microestructura típica de un acero inoxidable tipo 304 normalizado (no sensibilizado) y un acero muy sensibilizado. Las muestras han sido pulidas y grabadas antes de tomar las fotografías , y las áreas sensibilizadas muestran líneas anchas y oscuras donde el líquido de grabado ha causado corrosión. Las líneas oscuras están formadas por carburos y productos de corrosión. Generalmente se considera que la corrosión intergranular es causada por la segregación de impurezas en los límites de los granos o por el enriquecimiento o agotamiento de uno de los elementos de aleación en las áreas de los límites de los granos. Así, en determinadas aleaciones de aluminio , se ha demostrado que pequeñas cantidades de hierro se segregan en los límites de los granos y provocan corrosión intergranular. Además, se ha demostrado que el contenido de zinc del latón es mayor en los límites de grano y está sujeto a dicha corrosión. Las aleaciones de aluminio de alta resistencia , como las aleaciones de tipo duraluminio (Al-Cu), que dependen de fases precipitadas para su refuerzo, son susceptibles a la corrosión intergranular después de la sensibilización a temperaturas de aproximadamente 120 °C. Las aleaciones ricas en níquel como Inconel 600 e Incoloy 800 muestran una susceptibilidad similar. Las aleaciones de zinc fundido a presión que contienen aluminio presentan corrosión intergranular por el vapor en una atmósfera marina. Los aceros al Cr-Mn y Cr-Mn-Ni también son susceptibles a la corrosión intergranular tras la sensibilización en el rango de temperatura de 420 °C a 850 °C. En el caso de los aceros inoxidables austeníticos , cuando estos aceros se sensibilizan calentándolos en un rango de temperatura de aproximadamente 520 °C a 800 °C, se produce un agotamiento del cromo en la región del límite de grano, lo que resulta en susceptibilidad a la corrosión intergranular. Esta sensibilización de los aceros inoxidables austeníticos puede ocurrir fácilmente debido a los requisitos de temperatura de servicio, como en los generadores de vapor , o como resultado de la soldadura posterior de la estructura formada.
Se han utilizado varios métodos para controlar o minimizar la corrosión intergranular de aleaciones susceptibles, particularmente de los aceros inoxidables austeníticos . Por ejemplo, se ha utilizado un tratamiento térmico en solución a alta temperatura , comúnmente denominado recocido en solución , recocido en solución o enfriamiento en solución. La aleación se calienta a una temperatura de aproximadamente 1.060 °C a 1.120 °C y luego se enfría con agua. Este método generalmente no es adecuado para tratar conjuntos grandes y también es ineficaz cuando posteriormente se utiliza soldadura para realizar reparaciones o para unir otras estructuras.
Otra técnica de control para prevenir la corrosión intergranular implica incorporar formadores de carburo fuertes o elementos estabilizadores como niobio o titanio en los aceros inoxidables. Estos elementos tienen una afinidad mucho mayor por el carbono que el cromo ; La formación de carburos con estos elementos reduce el carbono disponible en la aleación para la formación de carburos de cromo . Un acero inoxidable austenítico de cromo-níquel-cobre estabilizado que contiene titanio se muestra en la patente de EE.UU. nº 3.562.781. O se puede reducir inicialmente el contenido de carbono del acero inoxidable por debajo del 0,03 por ciento de modo que se proporcione suficiente carbono para la formación de carburo. Estas técnicas son costosas y sólo parcialmente efectivas ya que con el tiempo puede ocurrir sensibilización. Los aceros con bajo contenido de carbono también suelen presentar resistencias más bajas a altas temperaturas.