La resistencia a la corrosión de las tuberías de acero inoxidable 304 de precisión se debe principalmente a la adición de una cierta concentración de cromo al acero. Por un lado, cuando el contenido de cromo en la matriz de hierro alcanza cierto nivel, el potencial de electrodo del hierro aumenta considerablemente; por otro lado, el cromo forma una densa película de óxido en la superficie, que protege contra la corrosión ambiental. La carburación es un método eficaz para reforzar la superficie de las tuberías de acero inoxidable 304 de precisión, pero el proceso de carburación tradicional reduce su resistencia a la corrosión.
¿Por qué el tratamiento de carburación convencional reduce la resistencia a la corrosión de las tuberías de acero inoxidable austenítico? Esto se debe a que, a altas temperaturas, los átomos de cromo en la tubería de acero se combinan fácilmente con los átomos de carbono para formar carburo de cromo, que precipita primero en los límites de grano de austenita de la capa carburizada y forma una red. Debido al gran radio de los átomos de Cr, es difícil que el Cr interno se difunda hacia la capa superficial pobre en cromo, lo que provoca una deficiencia local de cromo en la superficie y daña la capa protectora de la densa película de óxido de Cr₂O₃ del acero inoxidable.
Por lo tanto, para garantizar que la tubería de acero inoxidable 304 de precisión no se corroa durante la carburación, es necesario evitar la precipitación de carburos. Dado que los carburos de cromo se forman dentro de un rango de temperatura alto, la carburación debe realizarse dentro de un rango de temperatura bajo adecuado para evitar su formación y precipitación.
A esta temperatura, debido al pequeño radio de los átomos de carbono y a la difusión a través del mecanismo intersticial, los átomos de carbono pueden difundirse en la red del acero inoxidable austenítico y formar una solución sólida tras la carburación; los átomos de Fe y Cr tienen radios mayores y solo pueden difundirse mediante el mecanismo de intercambio. Sin suficiente energía de activación por difusión, los átomos de hierro y cromo no pueden moverse. Esto impide la formación de carburos de cromo. Los carburos de cromo se forman a 550 °C, por lo que el tratamiento de carburación a baja temperatura de los tubos de acero inoxidable de precisión 304 se realizará a una temperatura inferior a 550 °C para mejorar su resistencia superficial y otras propiedades sin afectar la resistencia original a la corrosión del tubo de acero.
Los principales pasos del proceso son los siguientes: La superficie de la tubería de acero inoxidable de precisión se pretrata antes del tratamiento, lo que se denomina activación superficial de la aleación. El proceso de activación utiliza una mezcla de gases de HCl puro y N₂ a 250 °C durante 2 horas. El HCl puede eliminar eficazmente la estructura de la película de pasivación de óxido de cromo en la superficie del acero inoxidable austenítico. El propósito de añadir N₂ es crear un entorno no oxidante a presión atmosférica para garantizar que los átomos de cromo en la matriz ya no se oxiden y evitar la regeneración de la película de pasivación.
Posteriormente, la carburación a 470 °C durante 20 horas permite obtener una capa endurecida con una profundidad aproximada de 70 micras. En comparación con el material sin tratar, el rendimiento de la tubería de acero inoxidable 316 tratada con LTCSS mejora significativamente: la dureza superficial aumenta de los 400 hv originales a 1000 hv; el límite de fatiga aumenta de 200 MPa a 325 MPa; y en cuanto a la resistencia a la corrosión, en una solución de NaCl de 0,6 mol/l, el potencial de picaduras anódicas aumenta de +140 mv a +990 mv.
En resumen, la carburación convencional destruirá la resistencia a la corrosión de los tubos de acero de precisión de acero inoxidable 304, pero después del tratamiento de carburación a baja temperatura, no solo se mantiene la resistencia a la corrosión original, sino que también se mejoran en gran medida la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste, lo que mejora efectivamente la confiabilidad y vida útil de los tubos de acero de precisión de acero inoxidable 304.
Hora de publicación: 18 de junio de 2024