Corrosión intergranular

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Vista microscópica de una sección transversal pulida de un material atacado por corrosión intergranular.

La corrosión intergranular, también conocida como ataque intergranular (IGC y IGA por sus siglas en inglés), es un fenómeno corrosivo que sucede en los aceros inoxidables, el mismo consiste en una decarburización del acero debido a un fenómeno difusivo del carbono hacia los bordes de grano, en el proceso el carbono arrastra átomos de cromo, lo cual hace que el acero pierda sus propiedades anticorrosivas. Este fenómeno es característico de los aceros inoxidables, sin embargo se puede presentar en otras aleaciones resistentes a la corrosión.

Mecanismo[editar]

En las aleaciones de níquel, así como en aceros inoxidables austeníticos, en donde se agrega cromo para incrementar la resistencia a la corrosión, el mecanismo que se presenta para la corrosión intergranular es la formación de carburos de cromo (Cr23C6) , debido a que la afinidad del cromo por el carbono es termodinámicamente muy alta, y como el carbono tiene buena difusividad a través del acero hacia el borde del grano este arrastra al cromo hacia el borde, lo cual forma zonas pobres en cromo, normalmente este proceso esta asociado a un aumento y sostenimiento de la temperatura de entre 450 a 850 °C, al cual se le denomina sensitización y normalmente es producto de un mal tratamiento térmico o una soldadura.

Al crearse los carburos de cromo y las zonas empobrecidas en este último elemento, se crean pequeñas celdas galvánicas debido a la diferencia de potencial entre los bordes y el resto del grano del metal, lo cual provoca una corrosión galvánica localizada en los bordes del grano.

Otro efecto relacionado con la corrosión intergranular es el ataque "Knifeline", este fenómeno se ve dentro de los aceros estabilizados con niobio como el acero inoxidable 347. El titanio y el niobio, así como sus carburos se disuelven el en acero a temperaturas muy altas, en algunos ciclos de enfriamiento, el carburo de niobio no precipita, y el acero se comporta como uno no estabilizado por lo que se forman los carburos de cromo. Sin embargo esto solo suele pasar en los ciclos de enfriamiento en soldaduras y sólo afecta a una zona delgada de algunos milímetros de ancho en la vecindad misma de la soldadura, las estructuras hechas de aceros que puedan ser atacados mediante este fenómeno deben ser calentados por encima de 1066 °C para disolver el carburo de cromo y formar el carburo de niobio. La velocidad de enfriamiento no es importante en este último tratamiento, debido a que el carbono que podría unirse con el cromo ya esta ligado con el niobio.

Las aleaciones de aluminio pueden ser sensibles la corrosión intergranular si dentro de los granos de la aleación hay partículas de materiales que actúen como ánodos, la corrosión intergranular también afectar a las aleaciones con un alto contenido de cobre.

Efecto de la sensitización[editar]

La sensitización de los metales implica la creación de celdas galvánicas dentro de la microestructura de una aleación.

Ciertas aleaciones cuando se exponen a temperatura o un rango de temperaturas en particular se sensitizan y se vuelven susceptibles a la corrosión intergranular. En una atmósfera corrosiva, las interfaces del grano de esa aleación sensitizada se vuelve muy reactivas y se produce la corrosión intergranular, la cual se caracteriza por un ataque localizado adyacente a los límites de grano y poca o nula corrosión dentro del mismo.

Esta corrosión se considera generalmente que es causada por la segregación de impurezas en los bordes de grano o por el enriquecimiento o el agotamiento de uno de los elementos de aleación en las zonas de borde de grano. De esta manera, en algunas aleaciones de aluminio, se ha demostrado que pequeñas cantidades de hierro se segregan en los límites de grano y causan corrosión intergranular, también se ha visto que en el contenido de zinc en los latones es mayor en los límites de granos que han sufrido corrosión. Las aleaciones de aluminio de alta resistencia tales como el duraluminio (aleación de Al-Cu), en las cuales el fortalecimiento de la aleación depende de las fases precipitadas, son susceptibles a la corrosión intergranular después de una sensitización a temperaturas de 120 °C. Las aleaciones ricas en níquel como el Inconel 6000 o el Incoloy 800 muestran una susceptibilidad similar a esta corrosión.

Aleaciones de zinc fundidas que contienen aluminio exhiben corrosión intergranular en cuando se someten a vapor en una atmósfera marina. Los aceros al Cr-Mn y Cr-Mn-Ni son susceptibles a la corrosión intergranular luego de una sensitización en un rango de temperatura de 400 - 850 °C. En el caso de los aceros inoxidables austeníticos, cuando se sinsetiza a estos aceros en una rango de temperatura de 500 - 800 °C, ocurre el empobrecimiento de cromo en la región adyacente a los límites de granos, lo cual resulta en usa suceptibilización a la corrosión intergranular, esto es común en calderas, generadores de vapor o en estructuras soldadas con estos aceros.

Métodos de prevención[editar]

Para evitar este tipo de corrosión se debe evitar calentar el acero entre el rango de la temperatura de sentitización (450 - 850 °C), o en el caso de calentar, ya sea por un calentamiento térmico o una soldadura hacerlo con el cuidado debido, se debe calentar el acero a una temperatura mayor a 1100 °C, la cual permite disolver los carburos dentro del grano del material y luego se enfría rápidamente para evitar de nuevo su formación.

Otra forma de prevenir este fenómeno es utilizar aceros con bajo contenido de carbono, alrededor de un 0,02%,ya que al haber menos carbono dentro de los granos del acero la cantidad de carburos que se pueden formar también será menor y la corrosión intergranular no tendrá lugar.

En el caso de soldadura, para evitar este fenómeno corrosivo se debe soldar partes delgadas para que así al terminar la soldadura la pieza libere el calor tan rápidamente que no de tiempo a la formación de los carburos.

Acero estabilizado[editar]

Para evitar la corrosión intergranular se pueden usar aceros estabilizados, los cuales están aleados con elementos como el titanio, niobio o tantalio, los cuales tienen más afinidad por el carbono que el cromo, por lo que serán estos elementos y no el cromo los que formarán los carburos, evitando las zonas pobres de cromo y con ello su perdida en la resistencia contra la corrosión.[1]

Referencias[editar]

  • Engineering materials and processes, Corrosion and Protection , E. Bardal
  1. Inoxidable.com, corrosión intergranular, revisado el 20 de octubre de 2011