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 su interior. ( 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. Enaleacionesde níquelaceros inoxidablesausteníticos , dondese agregacromocarburo de cromoen los límites de grano, lo que resulta en la formación de zonas empobrecidas en cromo adyacentes a los límites de grano (este proceso se llamasensibilización). Alrededor del 12% de cromo es mínimo requerido para asegurar la pasivación, un mecanismo por el cual se forma una película invisible ultradelgada, conocida como película pasiva, en la superficie de los aceros inoxidables. Esta película pasiva protege al 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 de grano.
Estas zonas también actúan como pares galvánicos locales , causando corrosión galvánica local . Esta condición ocurre cuando el material se calienta a temperaturas de 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 descomposición de la soldadura . Los aceros inoxidables se pueden estabilizar contra este comportamiento mediante la adición de titanio , niobio o tántalo , que forman carburo de titanio , carburo de niobio y carburo de tántalo preferentemente al carburo de cromo, reduciendo el contenido de carbono en el acero y en caso de soldadura también en el metal de relleno por debajo del 0,02%, o calentando toda la pieza por encima de 1000 °C y enfriándola en agua, lo que provoca 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 para que el carburo de cromo precipite. 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 en línea de cuchillo ( KLA ). El ataque en línea de cuchillo afecta a los aceros estabilizados con niobio, como el acero inoxidable 347. El titanio, el niobio y sus carburos se disuelven en el 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 solo a una zona delgada de varios milímetros de ancho en la proximidad de la soldadura, lo que dificulta su detección y aumenta la velocidad de corrosión. Las estructuras hechas de dichos 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 plantearía el 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 hay 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 de otro modo 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 da como resultado un efecto de levantamiento o de desprendimiento y, a menudo, se propagan desde los bordes del material a través de toda su estructura. [2] La corrosión intergranular es una preocupación especialmente para las 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 conduce a la formación de tensiones de tracción internas que desgarran el material. Un efecto similar conduce a la formación de láminas en 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 un agotamiento del contenido de cobre en los límites de grano.
Las aleaciones anisotrópicas , en las que 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 corrosión bajo tensión . La corrosión intergranular se puede detectar mediante métodos ultrasónicos y de corrientes de Foucault.
La sensibilización se refiere a la precipitación de carburos en los límites de grano de 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.
Algunas aleaciones, cuando se exponen a una temperatura caracterizada como temperatura de sensibilización, se vuelven especialmente susceptibles a la corrosión intergranular. En una atmósfera corrosiva, las interfases de los granos de estas aleaciones sensibilizadas se vuelven muy reactivas y se produce corrosión intergranular. Esta se caracteriza por un ataque localizado en los límites de los granos y junto a ellos, 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 se han pulido y grabado antes de tomar las fotografías , y las áreas sensibilizadas se muestran como líneas anchas y oscuras donde el fluido de grabado ha causado corrosión. Las líneas oscuras consisten en carburos y productos de corrosión. La corrosión intergranular generalmente se considera causada por la segregación de impurezas en los límites de grano o por el enriquecimiento o agotamiento de uno de los elementos de aleación en las áreas de los límites de grano. Por lo tanto, en ciertas aleaciones de aluminio , se ha demostrado que pequeñas cantidades de hierro se segregan en los límites de grano y causan corrosión intergranular. Además, se ha demostrado que el contenido de zinc de un 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 el fortalecimiento, 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 fundidas a presión que contienen aluminio presentan corrosión intergranular por vapor en una atmósfera marina. Los aceros Cr-Mn y Cr-Mn-Ni también son susceptibles a la corrosión intergranular después de 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 al ser calentados en el rango de temperatura de aproximadamente 520 °C a 800 °C, se produce el agotamiento del cromo en la región del límite de grano, lo que resulta en susceptibilidad a la corrosión intergranular. Dicha sensibilización de los aceros inoxidables austeníticos puede ocurrir fácilmente debido a los requisitos de servicio de temperatura, 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, en particular de los aceros inoxidables austeníticos . Por ejemplo, se ha utilizado un tratamiento térmico de solución a alta temperatura , comúnmente denominado recocido en solución , recocido de temple o temple en solución. La aleación se calienta a una temperatura de aproximadamente 1060 °C a 1120 °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 la incorporación de fuertes formadores de carburo o elementos estabilizadores como el niobio o el titanio en los aceros inoxidables. Dichos elementos tienen una afinidad mucho mayor por el carbono que el cromo ; la formación de carburo 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 con titanio estabilizado de este tipo se muestra en la patente estadounidense n.º 3.562.781. O bien, el acero inoxidable puede reducirse inicialmente en contenido de carbono por debajo del 0,03 por ciento de modo que no se proporcione suficiente carbono para la formación de carburo. Estas técnicas son caras y sólo parcialmente eficaces, ya que puede producirse sensibilización con el tiempo. Los aceros con bajo contenido de carbono también presentan con frecuencia resistencias inferiores a altas temperaturas.