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Si us plau utilitzeu sempre aquest identificador per citar o enllaçar aquest document: https://hdl.handle.net/2445/180466
Estudio del comportamiento del acero inoxidable dúplex y superdúplex después de deformación plástica severa
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Resum
[spa] Los diferentes grados de aceros inoxidables dúplex (DSS) se caracterizan por sus atractivas propiedades de resistencia mecánica y resistencia a la corrosión, debido a su microestructura equilibrada de ferrita (δ) y austenita (γ). Sin embargo, son susceptibles a la precipitación de fases secundarias cuando no se controlan los procesos de fabricación y/o de procesado durante su instalación. La formación de estas fases, particularmente fase sigma (σ) enriquecida en Cr y Mo y nitruros/carburos metálicos (Cr2N, M23C6), se produce en el rango de temperaturas de entre 600ºC y 900ºC a lo largo de un periodo de tiempo. Son particularmente investigadas ya que pueden perjudicar las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión del material, dependiendo de su cantidad en la microestructura del material.
A diferencia de los procesos convencionales que se llevan acabo para la obtención de estos aceros, el proceso de deformación plástica severa (SPD) - torsión a alta presión (HPT) ofrece la posibilidad de aportar propiedades mecánicas extraordinarias al material a consecuencia de la nanoestructuración obtenida, manteniendo hasta cierto modo sus dimensiones iniciales. La obtención de una microestructura de grano ultrafino o nanoestructura conlleva cambios internos desde el punto de vista termodinámico, un aumento de la energía interna debido al incremento de límites de grano. Por consiguiente, la precipitación de las fases secundarias se vería afectado en cierto modo.
Por otro lado, la aportación de elementos intersticiales desde la superficie hacia el interior del material, por el proceso de difusión, mediante métodos termoquímicos como la nitruración o cementación, se aplican generalmente para mejorar las propiedades tribologías de los materiales bajo estudio. Sin embargo, desde el punto de vista termodinámico, la introducción de los elementos de C y/o N por difusión, puede tener influencia sobre la formación de las fases secundarias. Estos elementos son los principales para la formación de fases intermetálicas como carburos y/o nitruros metálicos. Por consiguiente, la precipitación en general en la microestructura resulta ser afectada y es oportuno determinar las consecuencias de estas modificaciones.
En la presente tesis se propone el estudio y análisis microestructural del acero inoxidable dúplex UNS S32205 y superdúplex UNS S32750 después de ser deformados por torsión a alta presión. Se realiza una comparativa entre el material recocido y el material deformado para ver la influencia del proceso mecánico sobre la evolución de la precipitación de fases. Además, se analiza la microestructura tratada termoquímicamente mediante el proceso de nitruración y el de carburación con el fin mismo objetivo.
La caracterización de las distintas fases se realiza mediante la utilización del microscopio electrónico de barrido (Scanning Electron Microscope – SEM), así como la disfracción de electrones retrodispersados (Electron Basckscatter Diffraction – EBSD) para determinar la distribución de las fases y su orientación cristalina. Además, mediante la microscopia electrónica de transmisión (Transmission Electron Microscope – TEM) y la técnica de difracción de electrones por precesión (Precession Electron Diffraction – PED) se realiza una mejor interpretación de las fases secundarias debido a la mayor resolución e información cristalográfica obtenida por los equipos. Se utiliza el sistema automático de medida de la orientación cristalina (Automatic Crystal Orientation Measurements – ACOM) tras observar la limitación de la técnica EBSD para la determinación de la distribución y orientación cristalina de fases en las muestras nanoestructuradas, siendo deformadas por HPT. La mejora de las propiedades mecánicas se determina mediante ensayos de microdureza y la influencia de la precipitación se analiza en el comportamiento general a la corrosión.
Los resultados muestran que la precipitación de las fases secundarias tanto en el acero inoxidable dúplex como en el superdúplex es básicamente de la fase sigma (σ) y de nitruros de cromo (Cr2N), observada tras un tratamiento isotérmico posterior a la deformación plástica severa. El aumento de la deformación por cizallamiento provoca una nanoestructura y tras el tratamiento isotérmico, las fases secundarias aumentan considerablemente su cantidad, sobretodo en el acero inoxidable superdúplex. Esto contribuye al aumento en la dureza del material debido al fenómeno de envejecimiento por deformación, en comparación al mismo material sin haber sido deformado por HPT. En ambos casos se considera que la precipitación es una transformación invariante, donde la fase sigma es un producto de una fase inicial en estado sólido con distinta estructura cristalina.
El comportamiento a la corrosión general del acero inoxidable dúplex y superdúplex no empeora excesivamente, y muestra una pasivación estable debido a la nanoestructuración de los materiales.
La nitruración y cementación como procesos termoquímicos influyen considerablemente en el aumento de la precipitación de fase sigma, sin alterar significativamente el comportamiento a la corrosión.
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BISEROVA TAHCHIEVA, Alisiya. Estudio del comportamiento del acero inoxidable dúplex y superdúplex después de deformación plástica severa. [consulta: 15 de desembre de 2025]. [Disponible a: https://hdl.handle.net/2445/180466]