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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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1080072488
UNIVERSIDAD AUTONOMA DENUEVO LEONDIRECCIN GENERAL DEBIBLIOTECAS
UANL
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. nWiPY. R 1
UNIVERSIDAD
AUTONOMADE
NUEVO
LEONDIRECCI
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UANL
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i
fesoruan
Antonio Aguilar Garib
" Co-Asesor Dr. AbrahamVelasco Tllez
U LUNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON
DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECASCo-Asesor Dr. Ubaldo Ortiz Mendez
8/2/2019 Comport a Mien To de Los Aceros Refractarios AISI 304 y HP40
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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
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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.
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DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECAS
AI CONACYT por su apoyo econmico.
A todos mis maestros y amigos del DIMAT.
ill
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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
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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
DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECAS
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
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depende entre otros de la presin parcial de
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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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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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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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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
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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
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comportamientos como el cbico dY/dt = t2 o Y3 =k"'t +
Cons. o pueden existir
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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
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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 .
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\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
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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
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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)
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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
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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.
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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.
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Figura 7. Capas de xidos formados sobre hierro expuesto al aire
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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
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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 )
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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.
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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'
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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
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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de energa, Al principio forman un carburo M23C6(M es
principalmente Cr
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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
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Las principales reacciones que se dan en el gasmencionado son:
2CO => CO2 + C CH4 C+2H2
2H2O => 2H2 + O2 2C02 => 2CO + O2
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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
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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
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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
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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.
UNIVERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEN
La composicin qumica de los aceros analizados se muestra enla tabla N
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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).
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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 ).
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primarios posible M7C3 ( M principalmente Cr.) (Ref. 21) , Fig.
11. Las segregaciones estn en forma laminar de austenita
y carburos. Fig. 12.
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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
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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
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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.
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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
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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).
DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECAS
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
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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.
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De las grficas se obtuvieron las constantes de velocidad de crecimiento
para los dos aceros y las diferentes temperaturas, tabla N 5.
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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 @
DIRECCIN GENERAL DE BIBLIOTECAS
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.
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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
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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)
8/2/2019 Comport a Mien To de Los Aceros Refractarios AISI 304 y HP40
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
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54
UNIVERSI W ( m f l C m ) NOMADE
AISI 304 IOTECAS
50 100 150 200 250 300 350 400TIEMPO (HORAS)
8/2/2019 Comport a Mien To de Los Aceros Refractarios AISI 304 y HP40
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, .
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
.......----.............
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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
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+ 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-
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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).
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carburossecundarios).
Figura 20.- Acero AISI 304. (1000 X) a 850 C. ( Factor de inicio de MetalDusting )
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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
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tabla
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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.
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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
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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
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66
para formar
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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 ).
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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_______________________
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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.
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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
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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:
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x = K t1'2
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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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.
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interna
aceros AISI 304 ( 400 X)
Figura 28 Carburizacin interna en un acero HP40 + Nb. ( 1000X ). Atacada electrolticamente.
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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.
UNIVERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEN
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.
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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
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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]
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y rompimiento de metano.
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Incremento en peso (mg/01 1 1
*2
)
D**c*ni i*tr
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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
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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
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cr23 "I E te3oY 4 or203* nf
F f3dj 4 cr2a3 Kl O ECAS
-6
-0
-30 -25 -20 -10LOG P (021
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-------------------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
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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
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