Fundamentos de Metalografía y Procesos de Degradación de Materiales Metálicos

Metalografía: Exploración de la Microestructura Metálica

La metalografía estudia la microestructura a nivel microscópico de un material metálico. Mediante este proceso es posible determinar:

• El tamaño de grano.
• Las fases presentes, su tamaño y distribución.
• Posibles inclusiones.

Así mismo, revelará los tratamientos térmicos y mecánicos aplicados al material, permitiendo predecir su comportamiento futuro.

Proceso de Preparación de la Probeta

La obtención de una muestra adecuada requiere varias etapas secuenciales:

1. Cortado.
2. Empastillado (montaje).
3. Desbaste.
4. Pulido.

Ataque Químico

El ataque químico se utiliza para revelar la microestructura. Este proceso:

• Ataca las fronteras de grano y las colorea diferencialmente.
• Permite comparar la probeta con patrones ya establecidos en fotografías.
• El color resultante varía según la estructura de los granos.

Gracias a esta técnica, podemos observar el número de granos, detectar defectos y estimar su composición mediante la comparación con patrones de referencia. El ataque se lleva a cabo sumergiendo la probeta en el reactivo durante un tiempo determinado.

Degradación de Materiales: Oxidación y Corrosión

Oxidación Simple

La oxidación se produce en un ambiente húmedo o en presencia de otras sustancias agresivas específicas para un material concreto.

Corrosión Electroquímica

La corrosión es mucho más peligrosa para los materiales que la oxidación simple. En un medio húmedo, la capa de óxido no se deposita permanentemente sobre el material, sino que se disuelve en el vapor de agua de la atmósfera, acabando por desprenderse.

Componentes del Proceso de Corrosión

La corrosión electroquímica involucra varios elementos clave:

Ánodo ($ ext{Anodo}^{-}$)

Es el sitio donde la oxidación tiene lugar y se observa normalmente en forma de rugosidad. El metal se convierte en $ ext{OH}^{-}$ u óxido.

Cátodo ($ ext{Catodo}^{+}$)

Está conectado al ánodo vía el metal y el electrolito. Es donde ocurre la reducción del $ ext{O}_2$ y del $ ext{H}$ del agua, consumiendo los electrones liberados.

Electrolito

Es el camino húmedo entre el ánodo y el cátodo, que puede ser el propio metal sustrato.

Conductor

Es el puente metálico entre el ánodo y el cátodo, típicamente el sustrato metálico.

Tipos Específicos de Corrosión

Corrosión Intergranular

Los límites de grano son zonas especialmente sensibles a la corrosión, lo que origina una disminución en la resistencia mecánica del material.

Existe un peligro particular asociado al deterioro por soldadura: al calentar la pieza, los límites del grano absorben el cromo ($ ext{Cr}$) de sus zonas limítrofes, formando precipitados de carburo de $ ext{Cr}$. Esto provoca que las regiones cercanas a los límites queden desprotegidas frente a la oxidación producida por el $ ext{Cr}$ disuelto. Esta corrosión es muy peligrosa. Se pueden usar elementos estabilizadores para mitigar este efecto.

Corrosión Galvánica

Tiene lugar cuando dos elementos con potenciales de electrodo distintos se ponen en contacto. El proceso es más rápido y dañino cuanto más separados estén en la tabla de potenciales (el elemento con el potencial $ ext{E}^{-}$ más negativo se oxida).

En estos casos, la relación entre las áreas de las zonas anódicas y catódicas es crucial. Si el área catódica es mayor que la anódica, la zona anódica con el potencial $ ext{E}$ más negativo se oxidará con mayor intensidad.