El desarrollo y el uso de las aleaciones y mejora de resistencia dúplex comenzó en los años 70 como consecuencia de la escasez de níquel, que aumentó el precio de las aleaciones austeníticas.
Las técnicas de producción de acero mejoraron entonces de forma espectacular con la introducción de las prácticas de descarburación al vacío y con argón (VOD, AOD). Estas técnicas dieron lugar a aceros con un contenido simultáneamente bajo de carbono, azufre y oxígeno, etc., al tiempo que permitían un mayor control de la composición, especialmente del nitrógeno.
El nitrógeno suele presentarse como una impureza
En muchos aceros inoxidables es una adición intencionada a algunos de los grados austeníticos y a casi todos los dúplex. Al igual que el carbono, es un potente agente reforzador de la solución sólida, y adiciones de tan sólo 0,15 % en peso pueden aumentar drásticamente la resistencia de las aleaciones austeníticas.
El nitrógeno se añade a los aceros inoxidables dúplex para mejorar la resistencia pero, sobre todo, para aumentar la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas. Algunas aleaciones dúplex contienen hasta un 0,3 % en peso de nitrógeno. La solubilidad del nitrógeno en los aceros inoxidables es muy baja, especialmente en la fase ferrita.
En los grados ferríticos y dúplex, el Cr2N precipitará en la fase de ferrita si se excede el límite de solubilidad, como puede verse en los metales de soldadura y en las zonas afectadas por el calor (HAZ) de estas aleaciones, si se forma una austenita apreciable durante el enfriamiento desde temperaturas superiores a unos 1100 °C. El nitrógeno se añade al gas de protección argón en las soldaduras de acero inoxidable dúplex para preservar los niveles de nitrógeno del metal de soldadura.
Proceso de soldadura
Durante la soldadura, el carbono y el nitrógeno se disuelven completamente en la zona de fusión y las regiones de la ZAT se calientan por encima de aproximadamente 1100 °C, dependiendo de la velocidad de calentamiento.
Tras el enfriamiento, el Cr23C6 y el Cr2N, ricos en Cr, pueden precipitar en sitios inter o intra granulares de los aceros inoxidables dúplex. La proporción de δ-ferrita frente a la austenita influye en las propiedades mecánicas y de corrosión; por lo tanto, las proporciones óptimas de δ-ferrita deben mantenerse aproximadamente dentro del 35-65% en volumen para garantizar una resistencia satisfactoria a la corrosión ambiental y unas propiedades mecánicas adecuadas en la soldadura de estos aceros.
El nitrógeno mejora la resistencia a la corrosión de la estructura austenítica, pero sin nitrógeno la estructura corroída es la ferrita en los aceros inoxidables dúplex. La mayor velocidad de enfriamiento conduce a una mayor cantidad de nitruros de cromo en los aceros inoxidables dúplex. Por consiguiente, la velocidad de enfriamiento y las situaciones químicas de la estructura dúplex y la composición del gas de protección afectan en gran medida a los microconstituyentes finales de las soldaduras de los aceros inoxidables dúplex.
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