17/09/2021 - Los aceros de alta resistencia ahora más resistentes al hidrógeno

Menéame

El hidrógeno, uno de los átomos más abundantes y ligeros de la atmósfera, aumenta la fragilidad del metal cuando se introduce en aleaciones de alta resistencia como el acero. Este fenómeno, denominado fragilización por hidrógeno, provoca un deterioro de las propiedades del material trabajado, pues reduce la ductilidad del metal y aumenta su debilidad, lo que da lugar a grietas.

Si se tiene en cuenta que el acero supone el 90 % del mercado de aleaciones de metal, una mejora incluso pequeña de sus propiedades podría ofrecer resultados de gran calado.

SHINE PROJECT

Cuanto más resistente es el metal, mayor es su susceptibilidad a la fragilización por hidrógeno. Para lograr que este inconveniente se torne en ventaja, investigadores del Max-Planck-Institut für Eisenforschung (Alemania) han desarrollado una estrategia en apariencia contradictoria que aprovecha la heterogeneidad química de la microestructura metálica para aumentar la resistencia a las grietas e inhibir su crecimiento. Gracias al apoyo del Proyecto SHINE, financiado con fondos europeos SHINE, han convertido la característica que normalmente se trata de evitar debido a sus efectos perjudiciales sobre la tolerancia a daños del acero en un mecanismo que aumenta la resistencia intrínseca del metal a la fragilización por hidrógeno.

Los secretos de las zonas intermedias

El equipo empleó su estrategia en un acero ligero de alta resistencia con manganeso y generó una gran dispersión de zonas ricas en este elemento en el interior de la microestructura del material. «Las variaciones locales en la composición, diseñadas con detenimiento, sirven para aumentar la resistencia a grietas de forma local mediante la creación de zonas intermedias que frenan las microgrietas provocadas por hidrógeno que de otro modo se propagarían en el interior o a lo largo de las fases o interfases afectadas por el hidrógeno», explican los autores en el artículo.

Gracias a este método se multiplica por dos la resistencia a la fragilización por hidrógeno sin perjuicio para la resistencia o la ductilidad del material. «La estrategia destinada a aprovechar las heterogeneidades químicas, en lugar de evitarlas, amplía las posibilidades de modificar la microestructura mediante procesos termomecánicos avanzados», se indica en el informe.

Para lograr estos resultados, los investigadores emplearon CALPHAD (Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry), un método de fase con el que predecir propiedades termodinámicas, cinéticas y otras propiedades de sistemas de materiales con múltiples componentes. Gracias a CALPHAD, su diseño de la heterogeneidad del manganeso en el interior de la fase de austenita provocó la aparición de una alta densidad de regiones intermedias de manganeso repartidas por toda la muestra. «Durante la deformación de la aleación, la transformación dinámica de austenita blanda a martensita dura se bloquea en el interior de estas regiones intermedias por la mayor estabilidad mecánica que implica un contenido mayor [de manganeso] en la zona», afirman los autores. «Como resultado, la microestructura evoluciona hacia una mayor dispersión de islas más blandas dentro de la matriz dura, lo cual hace que las microgrietas provocadas por [hidrógeno] se mitiguen y desarrollen a menor velocidad».

El principio termodinámico aprovechado por los investigadores para desarrollar microestructuras con un grado específico de heterogeneidad implica un desajuste cinético elevado entre la transformación de fase y la difusión de solutos que se suele producir en las aleaciones de acero. El método puede, por tanto, utilizarse en muchos aceros distintos de alto rendimiento que contienen austenita metaestable. También puede ampliarse fácilmente a procesos industriales establecidos.

La estrategia ideada por los miembros de SHINE (Seeing hydrogen in matter) permitirá conocer mejor otras técnicas avanzadas de procesamiento de metales como la pulvimetalurgia y la fabricación por adición. El proyecto, de 5 años de duración, finalizará en enero de 2023.

Más información

Los resultados de su investigación se han publicado en la revista «Nature Materials».

Proyecto SHINE

Servicio de Información Comunitario sobre Investigación y Desarrollo

A falta de cuatro meses para su celebración, el Salón Internacional del Agua, del Riego y del Medio Ambiente mantiene un elevado ritmo de contratación y alcanza ya el 100% de ocupación en los pabellones 3, 4 y 5, una evolución que confirma el interés empresarial por participar en una de las principales citas profesionales del sector hídrico. La respuesta...

La localidad riojana de Ezcaray es escenario de una de las citas tecnológicas de este otoño no solo en La Rioja sino en todo el Valle del Ebro: el II Ezcaray Tech for Future, un congreso que pretende ser un punto de encuentro entre tecnología, innovación, empresas e instituciones para generar nuevas oportunidades desde el medio rural. Durante la inauguración...

El Colegio Oficial de Ingeniería Industrial de Bizkaia (COIIB) ha anunciado una nueva edición de ATENEA Talento Industrial (ATENEA T), una iniciativa que busca mejorar las oportunidades profesionales de las mujeres con formación en ingeniería y otras disciplinas técnicas. El programa pretende acercar a las participantes a las empresas industriales y tecnológicas de Bizkaia, al tiempo que ayuda a las...

La Universitat Politècnica de València (UPV), a través de su área de emprendimiento IDEAS, ha anunciado DeepBridge – UPV TechTransfer Challenge, una actividad de dos jornadas concebida para aplicar tecnologías desarrolladas en la universidad a desafíos planteados por empresas. El encuentro se celebrará los días 28 y 29 de octubre de 2026. La iniciativa propone un entorno de trabajo colaborativo...

Una investigación publicada el 14 de octubre de 2026 en Nature Communications estudia las diferencias de reactividad entre olivinos que contienen calcio y magnesio durante la mineralización del dióxido de carbono. El trabajo ofrece una explicación mecanística útil para estudiar el almacenamiento de CO₂ mediante formación de carbonatos estables. Qué analizaron los investigadores El equipo examinó el papel de los...