¿Alguna vez se ha preguntado por qué algunas estructuras de acero duran décadas sin oxidarse? Este artículo desvela los secretos del acero aleado, una mezcla de hierro y carbono a la que se añaden elementos que le confieren propiedades extraordinarias como alta resistencia y resistencia a la corrosión. Descubra cómo estos elementos transforman el acero común en un material capaz de soportar condiciones extremas.
El acero aleado es un tipo de aleación de hierro-carbono que contiene otros elementos de aleación además de hierro y carbono.
Añadiendo uno o varios elementos de aleación adecuados al acero al carbono ordinario y adoptando las técnicas de transformación apropiadas, es posible obtener propiedades especiales como alta resistencia, tenacidad, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia a bajas temperaturas, resistencia a altas temperaturas y no magnetismo, en función de los elementos añadidos y de los métodos de transformación.
Corrosión
La corrosión, que también incluye los efectos combinados de los factores mencionados y los factores mecánicos o biológicos.
Algunos fenómenos físicos, como la disolución física de materiales metálicos en determinados metales líquidos, también puede clasificarse como corrosión del metal.
En términos generales, el óxido se refiere específicamente al acero y a las aleaciones a base de hierro que, bajo la acción del oxígeno y del agua, forman principalmente productos de óxido compuestos por óxido de hierro hidratado.
Los metales no férreos y sus aleaciones pueden corroerse sin oxidarse, pero en su lugar forman productos de corrosión similares al óxido, como la pátina de cobre en la superficie del cobre y sus aleaciones, ocasionalmente denominada óxido de cobre.
Óxido u oxidación del metal
La oxidación del metal es una reacción química o electroquímica que se produce cuando los metales entran en contacto con el medio que los rodea, lo que provoca la destrucción del metal.
El impacto de los principales elementos de aleación en el rendimiento del acero.
Explicación de los efectos de los principales elementos de aleación en el comportamiento del acero en la Tabla 1-38.
| Nombre del elemento. | Impacto principal en el rendimiento. |
| Al | Su función principal es refinar los granos y desoxidarlos. En nitruración puede favorecer la formación de capas nitruradas. Cuando está presente en cantidades elevadas, puede mejorar la resistencia a la oxidación a alta temperatura y la resistencia a la corrosión por gas H2S. Tiene un fuerte efecto de refuerzo de la solución sólida, mejora la resistencia térmica de las aleaciones resistentes al calor y favorece la tendencia a la grafitización. |
| B | Trazas de boro pueden mejorar la templabilidad del acero. Sin embargo, a medida que contenido en carbono en el acero aumenta, la mejora de la templabilidad se debilita gradualmente y acaba desapareciendo. |
| C | A medida que aumenta el contenido, el dureza y resistencia del acero también aumentan. Sin embargo, la plasticidad y la tenacidad disminuyen en consecuencia. |
| C0 | Tiene un efecto de refuerzo de la solución sólida, que confiere al acero una dureza roja y mejora su comportamiento a altas temperaturas, su resistencia a la oxidación y su resistencia a la corrosión. Es un importante elemento de aleación en aleaciones de alta temperatura y aceros rápidos superduros. También puede aumentar la Sra. Punto del acero y reducen su templabilidad. |
| Cr | Mejora la templabilidad del acero y tiene un efecto de endurecimiento secundario, aumentando la resistencia al desgaste de acero con alto contenido en carbono. Cuando su contenido es superior a 12%, confiere al acero una excelente resistencia a la oxidación a alta temperatura y a la corrosión por medios oxidantes, mejorando la resistencia al calor del acero. Es el principal elemento de aleación en los aceros inoxidables resistentes a los ácidos y en los aceros resistentes al calor. Sin embargo, cuando su contenido es demasiado elevado, puede provocar fragilidad. |
| Cu | Cuando está presente en cantidades bajas, su función es similar a la del níquel. Sin embargo, cuando el contenido es mayor, puede ser perjudicial para el procesamiento por deformación en caliente. Por ejemplo, si el contenido es superior a 0,30%, puede provocar la fragilidad del cobre a alta temperatura durante el procesamiento por deformación en caliente. Cuando el contenido es superior a 0,75%, puede producirse endurecimiento por envejecimiento tras el tratamiento de solución sólida y envejecimiento. En los aceros de baja aleación, especialmente cuando está presente con fósforo, puede mejorar la resistencia del acero a la corrosión atmosférica. En los aceros inoxidables, el cobre 2%-3% puede mejorar su resistencia a la corrosión por ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido clorhídrico, etc., así como su estabilidad frente a la corrosión bajo tensión. |
| Mn | Disminuye el punto crítico inferior del acero, aumenta el grado de subenfriamiento durante austenita enfriamiento, y refina la estructura de la perlita para mejorar sus propiedades mecánicas. Es un elemento de aleación importante en los aceros de baja aleación, ya que mejora significativamente la templabilidad del acero. Sin embargo, también tiene una tendencia perjudicial al engrosamiento del grano y a la fragilidad del temple. |
| Mo | Mejora la templabilidad del acero. Cuando está presente en una cantidad de 0,5%, puede reducir la fragilidad del temple y tiene un efecto de endurecimiento secundario. Cuando su contenido se sitúa entre 2% y 3%, aumenta la resistencia al calor y la resistencia a la fluencia del acero, así como su resistencia a la corrosión por ácidos orgánicos y medios reductores. |
| N | Tiene un sutil efecto de refuerzo de la solución sólida y puede mejorar la templabilidad del acero, así como aumentar su resistencia a la fluencia. Cuando se combina con otros elementos de aceropuede tener un efecto de endurecimiento por precipitación. La nitruración de la superficie del acero puede aumentar su dureza y su resistencia al desgaste, así como su resistencia a la corrosión. En los aceros con bajo contenido en carbono, el nitrógeno residual puede provocar fragilización por revenido. |
| Nb | Tiene un importante efecto de refuerzo de la solución sólida, mejorando la templabilidad del acero (cuando se disuelve en austenita), aumentando la estabilidad del revenido y teniendo un efecto de endurecimiento secundario. También puede aumentar la resistencia y la tenacidad al impacto del acero. Cuando su contenido es elevado (más de 8 veces el contenido de carbono), confiere al acero una excelente resistencia al hidrógeno y mejora las prestaciones a alta temperatura (resistencia a la fluencia, etc.) de los aceros resistentes al calor. |
| Ni | Aumenta la ductilidad y la tenacidad del acero, con una mejora más significativa de la tenacidad a baja temperatura. También mejora la resistencia a la corrosión. Cuando se utiliza en combinación con cromo y molibdeno, puede mejorar la resistencia al calor del acero. Es uno de los principales elementos de aleación en los aceros resistentes al calor y en los aceros inoxidables resistentes al ácido. |
| P | Tiene un buen efecto de refuerzo de la solución sólida y de endurecimiento por deformación en frío. En combinación con el cobre, puede mejorar la resistencia a la corrosión atmosférica de los aceros de baja aleación y alta resistencia, pero puede disminuir su rendimiento en la estampación en frío. Combinado con azufre y manganeso, mejora la maquinabilidad, pero aumenta la fragilidad del temple y la sensibilidad a la fragilidad en frío. |
| Pb | Mejora la maquinabilidad. |
| RE | Incluye los elementos lantánidos, así como el itrio y el escandio, en total 17 elementos. Tienen un efecto desoxidante, desulfurante y purificador que mejora la estructura de fundición del acero. Un contenido de 0,2% puede mejorar la resistencia a la oxidación, la resistencia a altas temperaturas, la resistencia a la fluencia y la resistencia a la corrosión. |
| S | Mejora la maquinabilidad. Sin embargo, puede producir fragilidad en caliente, lo que empeora la calidad del acero. Un alto contenido de azufre puede tener un efecto negativo sobre soldabilidad. |
| Si | Los desoxidantes comunes tienen un efecto de refuerzo del punto de fusión sólido, aumentan la resistencia eléctrica, reducen la pérdida de histéresis magnética, mejoran la permeabilidad magnética y aumentan la templabilidad y la resistencia al revenido. Son beneficiosos para mejorar las propiedades mecánicas generales, aumentar el límite elástico y mejorar la resistencia a la corrosión en condiciones naturales. Sin embargo, a mayor contenido, pueden reducir la soldabilidad y provocar fragilidad en frío. Los aceros de medio carbono y los aceros de alto carbono son propensos a la grafitización durante el revenido. |
| Ti | Tiene un fuerte efecto de refuerzo de la solución sólida, pero puede disminuir la tenacidad de la solución sólida. Cuando se disuelve en austenita, puede mejorar la templabilidad del acero, pero cuando se combina con titanioReduce la templabilidad del acero. Mejora la estabilidad del revenido y tiene un efecto de endurecimiento secundario, aumentando la resistencia a la oxidación y la resistencia al calor de los aceros resistentes al calor, como la fluencia y la resistencia sostenida, y mejorando su soldabilidad. |
| V | Cuando se disuelve en austenita, puede mejorar la templabilidad del acero. Sin embargo, si el vanadio existe en estado compuesto, puede reducir la templabilidad del acero. Aumenta la estabilidad del revenido y tiene un fuerte efecto de endurecimiento secundario. Cuando se disuelve en ferrita, tiene un efecto de refuerzo de la solución sólida extremadamente fuerte. Afina los granos para mejorar la tenacidad al impacto a baja temperatura. El carburo de vanadio es el carburo metálico más duro y resistente al desgaste, lo que prolonga considerablemente la vida útil de los aceros para herramientas. También mejora la fluencia y la resistencia sostenida del acero. Cuando la relación vanadio/carbono es superior a 5,7, puede aumentar considerablemente la resistencia del acero a la corrosión por hidrógeno a alta temperatura y alta presión, pero puede reducir ligeramente su resistencia a la oxidación a alta temperatura. |
| W | Tiene un efecto secundario de endurecimiento, lo que hace que el acero se enrojezca y mejore su resistencia al desgaste. Sus efectos sobre la templabilidad, la estabilidad del revenido, las propiedades mecánicas y la resistencia al calor del acero son similares a los del molibdeno. Sin embargo, puede reducir ligeramente la resistencia a la oxidación del acero. |
| Zr | El circonio tiene en el acero efectos similares a los del niobio, el titanio y el vanadio. En pequeñas cantidades, tiene un efecto desoxidante, purificador y refinador del grano, mejorando la tenacidad a baja temperatura del acero y eliminando los fenómenos de envejecimiento. También puede mejorar el rendimiento de estampación del acero. |
La corrosión de los metales se refiere al fenómeno por el cual los metales pierden sus propiedades efectivas debido a la corrosión tras ser expuestos a soluciones ácido-base, gases ácido-base, disolventes, productos intermedios, alcoholes, grasas, etc.
A menudo, los metales se ven sometidos a reacciones químicas y electroquímicas bajo la influencia de factores ambientales externos, lo que provoca corrosión, que puede entrañar riesgos para la seguridad al dañar el metal.
El fallo provocado por la corrosión del metal es un fenómeno habitual en los estudios de laboratorio.
Por ejemplo, las estructuras de acero se oxidan en la atmósfera, los cascos metálicos de los barcos se corroen en el agua de mar, los contenedores metálicos para almacenar líquidos ácidos o básicos se corroen, las tuberías metálicas subterráneas se agujerean, las calderas de las centrales térmicas se estropean y los contenedores metálicos de las plantas químicas sufren daños.
Todos ellos son ejemplos de fallo por corrosión del metal, causado por reacciones químicas o electroquímicas entre la superficie del metal y el medio ambiente, que provocan la destrucción o el deterioro del metal, lo que se conoce como corrosión del metal.
Para evitar la corrosión del metal, es necesario prevenir tanto la corrosión química como la electroquímica.
La corrosión química es el daño causado por la reacción química entre la superficie metálica y el medio circundante, donde una solución electrolítica eléctricamente conductora está presente durante el proceso de corrosión, y por lo tanto se genera corriente eléctrica.
Este tipo de corrosión es el más común e incluye la corrosión atmosférica, la corrosión del suelo, la corrosión del agua de mar, la corrosión por solución electrolítica y la corrosión por sales fundidas.
Las tres causas principales de la oxidación del metal son:
1. La humedad: El nivel de humedad crítico de muchos metales se sitúa entre 50% y 80%, situándose el acero en torno a 75%. Si la humedad ambiental es inferior a la humedad crítica del metal, el ritmo de oxidación y corrosión del metal será más lento. Por el contrario, si la humedad es mayor, se acelerará la aparición de la oxidación del metal.
2. 2. Temperatura: En general, se considera que cuando la temperatura de trabajo de un metal alcanza 30%-40% de su punto de fusión (temperatura absoluta), puede considerarse un entorno de corrosión a alta temperatura. Cuanto mayor es la temperatura, mayor es la probabilidad de corrosión del metal y más rápida es la velocidad de corrosión.
3. Factores de corrosión: Durante el procesado de ciertos metales se pueden producir gases corrosivos como cloruros y sulfuros, que son factores directos que aceleran la oxidación y herrumbre del metal.
El acero aleado se forma añadiendo elementos de aleación a los materiales de acero. Durante este proceso, los elementos de aceroEl hierro y el carbono interactuarán con los nuevos elementos de aleación añadidos.
Bajo tales interacciones, la estructura y la sustancia del acero experimentarán ciertos cambios, y el rendimiento y la calidad generales del acero también mejorarán.
Por lo tanto, la producción de acero aleado está aumentando y su campo de aplicación es cada vez más amplio.
Las aleaciones resistentes a la corrosión tienen la capacidad de resistir la corrosión de los medios, pero no pueden utilizarse en entornos que contengan flúor.
Entre ellos, los materiales metálicos resistentes a la corrosión incluyen principalmente tres tipos: aleaciones con base de hierro (es decir, acero inoxidable), aleaciones resistentes a la corrosión con base de níquel y metales reactivos:
1. El acero inoxidable resistente a la corrosión se refiere principalmente a la serie 300 de acero inoxidable, tal como como 304 que es resistente a la corrosión atmosférica o del agua de mar, y la aleación resistente a la corrosión más utilizada - Hastelloy C-276, 316L, 317L, etc.; acero inoxidable austenítico con mayor resistencia a la corrosión, como 904L, 254SMO; acero dúplex 2205, 2507, etc.; aleación 20 resistente a la corrosión que contiene Cu, etc.
2. Las aleaciones resistentes a la corrosión a base de níquel incluyen principalmente las aleaciones Hastelloy y las aleaciones Ni-Cu.
Debido a la estructura cúbica centrada en la cara del propio níquel, su estabilidad cristalográfica le permite alojar más elementos de aleación como el Cr y el Mo que el Fe, logrando así la capacidad de resistir diversos entornos.
Al mismo tiempo, el propio níquel tiene cierta resistencia a la corrosión, especialmente a la corrosión bajo tensión causada por iones cloruro.
En entornos corrosivos fuertemente reductores, entornos ácidos mixtos complejos y soluciones que contienen iones haluro, las aleaciones resistentes a la corrosión a base de níquel representadas por Hastelloy tienen ventajas absolutas sobre los aceros inoxidables a base de hierro.
3. Los metales reactivos, que tienen una excelente resistencia a la corrosión, suelen estar representados por el Ti, el Zr y el Ta. El titanio es el representante más típico, y los materiales de titanio tienen amplias aplicaciones, principalmente en entornos corrosivos a los que el acero inoxidable no puede adaptarse.
El principio de resistencia a la corrosión del material de titanio consiste en formar una densa película de óxido en una atmósfera oxidante para proporcionar protección.
Por lo tanto, generalmente no se puede utilizar en entornos altamente reductores o corrosivos de alta estanqueidad.
Al mismo tiempo, la temperatura de aplicación del material de titanio suele ser inferior a 300 grados Celsius. Es importante señalar que los metales reactivos no pueden utilizarse en entornos que contengan flúor.
Las ventajas de utilizar aleaciones resistentes a la corrosión son las siguientes:
1. Las aleaciones no son tan sensibles a la temperatura como los revestimientos de caucho y resina, y es menos probable que se dañen en condiciones de funcionamiento anormales.
2. Los dispositivos totalmente de aleación no suelen requerir sistemas de refrigeración de emergencia.
3. Limpiar y desincrustar los componentes de aleación es mucho más fácil que revestirlos, sin preocuparse de dañar el revestimiento.
4. La inspección y reparación de las superficies de aleación también son mucho más fáciles, y sólo se necesitan soldadores cualificados para los trabajos de reparación.
5. Aunque existen ciertos requisitos para el método de construcción y el entorno de los componentes de aleación, son mucho menos estrictos que los de los revestimientos de caucho y resina.
6. Los cambios de rendimiento de los productos de aleación suelen ser menores que los del caucho y la resina, que tienen una vida útil. Además, la inspección de los materiales de aleación es relativamente sencilla.
Resistencia a la corrosión: La capacidad de un material metálico para resistir la destrucción corrosiva del medio circundante se denomina resistencia a la corrosión. Viene determinada por la composición, las propiedades químicas y la morfología estructural del material. El cromo, el níquel, el aluminio y el titanio pueden añadirse al acero para formar una película protectora, mientras que el cobre puede modificar el potencial del electrodo y el titanio y el niobio pueden mejorar la corrosión intergranular, lo que puede mejorar la resistencia a la corrosión.
Introducción
Los materiales metálicos se utilizan ampliamente en diversos campos debido a su versatilidad y accesibilidad, pero su susceptibilidad a la corrosión también afecta a su rendimiento, lo que limita el uso de materiales metálicos.
Para solucionarlo, se puede reducir el uso de metales o evitar en la medida de lo posible el contacto directo con medios reactivos cuando se utilicen materiales metálicos.
Además, la protección electroquímica contra la corrosión puede llevarse a cabo utilizando el efecto polarizador del yin y el yang para mejorar la protección de los materiales metálicos. Esto tiene una gran importancia práctica para prolongar la vida útil de los materiales metálicos, reducir los costes de aplicación y mejorar su eficacia.
1. La corrosión de los materiales metálicos y sus peligros
1.1 Corrosión de materiales metálicos
La corrosión de los materiales metálicos es un fenómeno en el que los materiales metálicos resultan dañados por reacciones químicas o electroquímicas al entrar en contacto con medios circundantes.
En la naturaleza, la mayoría de los metales existen en diversas formas de compuestos, y la actividad química de elementos metálicos suele ser superior a la de sus compuestos.
Por lo tanto, estos metales evolucionan espontáneamente hacia sus estados naturales de existencia, lo que convierte a la corrosión de los metales en un fenómeno espontáneo y universal inevitable.
Según el mecanismo de material metálico La corrosión puede dividirse en corrosión química y corrosión electroquímica.
La corrosión química se refiere al fenómeno de corrosión que se produce cuando los materiales metálicos entran en contacto con los no electrolitos del medio circundante y sufren reacciones químicas de oxidación-reducción.
Es la corrosión que se produce cuando los materiales metálicos se encuentran en soluciones orgánicas (hidrocarburos aromáticos, petróleo crudo, etc.).
La corrosión electroquímica se refiere principalmente al fenómeno de corrosión que se produce cuando los materiales metálicos entran en contacto con electrolitos, y la superficie del metal reacciona químicamente con la solución electrolítica para formar corrosión por absorción de hidrógeno o corrosión por evolución de hidrógeno. Por ejemplo, el acero al carbono reacciona con el oxígeno, el dióxido de carbono y el agua del aire para formar óxido.
1.2 Peligros de la corrosión
La corrosión debilita la resistencia y propiedades mecánicas del metal materiales, acortando su vida útil, e incluso inutilizando los materiales metálicos, causando pérdidas económicas. Según los informes, las pérdidas económicas de China causadas por la corrosión en 2014 ya han superado los 200.000 millones de RMB.
A escala mundial, las pérdidas económicas causadas por la corrosión van más allá de lo imaginable. Las pérdidas causadas por la corrosión también incluyen la energía consumida durante la fundición y el reciclaje de metales.
Al mismo tiempo, la corrosión también puede provocar la contaminación de los recursos terrestres e hídricos. La corrosión también puede causar daños en equipos industriales, construcciones de puentes y barcos, provocando pérdidas económicas o incluso suponiendo una amenaza para la seguridad personal. Muchos accidentes son causados directa o indirectamente por la corrosión.
Por ello, la investigación sobre la anticorrosión de los materiales metálicos reviste una gran importancia.
2. Factores que afectan a la corrosión
2.1 Razones intrínsecas del metal
La corrosión del metal tiene una estrecha relación con el propio metal, como las fuerzas generadas en la superficie de los materiales metálicos y las características internas, todas las cuales tienen una relación directa con la corrosión del metal. Los metales con formas externas regulares y estructuralmente intactas suelen tener una mayor resistencia a la corrosión que los metales con defectos superficiales.
Cuando las fuerzas internas se concentran, la aceleración de la velocidad de corrosión del metal puede amenazar su calidad y causar mayores daños en su superficie.
2.2 Condiciones externas del metal
Entre las principales causas externas de aceleración de la corrosión de los metales se encuentran:
(1) Medios operativos. El factor más significativo que afecta a los materiales de acero en los medios operativos es el valor del pH, que es un índice importante para distinguir las soluciones electrolíticas. Por lo tanto, el impacto del valor de pH en el grado de corrosión es complejo.
(2) Cambios de temperatura. En general, cuanto mayor es la temperatura, más rápida es la velocidad de corrosión del metal.
(3) Diferencias de presión. En general, el aumento de la presión aumenta la solubilidad del gas en la solución, haciendo que el área de corrosión del metal se expanda hasta extenderse a toda la superficie metálica gradualmente.
3. Prevención de la corrosión de los metales
3.1 Protección de la superficie metálica
Existen dos métodos de tratamiento: la fosfatación y la cloración.
Fosfatado de metales:
Tras eliminar el aceite y el óxido de los productos de acero, se sumergen en una solución compuesta por metal e ión carbonato. Tras el tratamiento con una solución que contiene fosfatos de Zn, Mn, Cr, Fe, etc., se forma una película de sales de fosfato insolubles en la superficie del metal, que forma un componente insoluble en agua.
Este proceso se denomina tratamiento con fosfato. El color de la película de fosfato cambia de gris oscuro a gris negro, y tiene un grosor de cinco a veinte micras con una fuerte resistencia a la erosión anticorrosión.
La estructura de la película de fosfato tiene muchos poros, adsorbe fácilmente la pintura y, si se utiliza en la parte inferior de la capa de pintura, puede mejorar su resistencia anticorrosión.
Cloración del metal: Los productos de acero se tratan con una mezcla de solución de cloruro sódico y nitrito sódico después del tratamiento en caliente, y se forma una película azul de óxido de hierro en la superficie, que se denomina "azul". Esta película de hidrógeno es flexible y lubricante, y no afecta a la precisión de las piezas.
Los equipos de precisión, como el acero para muelles y el alambre de hierro fino, así como los componentes de equipos ópticos, pueden utilizarse para el tratamiento azul.
Otro método anticorrosión es el recubrimiento no metálico: la superficie metálica recubierta de plástico es mejor que la de pintura, la capa de recubrimiento de plástico es delicada y suave, el color es muy brillante, y tiene la función de erosión por corrosión y decoración. Cerámica con SiO2como la vitrocerámica con un alto contenido de SiO2, tienen buenos efectos anticorrosión y erosión.
3.2 Tecnología de revestimiento anticorrosión de alta resistencia
El proceso de recubrimiento de revestimientos anticorrosión de alta resistencia es muy elegante y sencillo, y se sigue utilizando en muchos lugares. Según el desarrollo de la tecnología de revestimiento, el revestimiento anticorrosión de la superficie de los puentes de acero es la clave de la anticorrosión de los puentes de acero.
En este sentido, tanto los revestimientos de marcas extranjeras como los revestimientos nacionales de marcas antiguas tienen procesos y tipos de revestimiento anticorrosión similares, que se componen de muchos sistemas de revestimiento, como la imprimación, la capa intermedia y la capa final.
Los tipos de revestimientos son imprimación epoxi rica en zinc, revestimiento intermedio epoxi de mica y óxido de hierro, revestimiento superior epoxi de poliuretano y epoxi de color y revestimiento superior de caucho clorado, etc. El acero y el entorno corrosivo se separan mediante el recubrimiento de revestimientos.
En el efecto anticorrosivo pasivo del sistema de revestimiento, la primera imprimación de fábrica tiene un efecto anticorrosivo pasivo, pero el efecto de esterilización no es ideal.
Bajo la protección catódica de la imprimación anticorrosión, si se añade polvo de zinc e imprimación rica en zinc, ayudará a la protección catódica del acero.
3.3 Tecnología anticorrosión por pulverización en caliente
Existen dos tipos de recubrimientos por pulverización: pulverización de llama y pulverización de arco. Pulverización de llama: su fuente de calor es el gas combustible, su método consiste en fundir alambre metálico y polvo, luego atomizar y pulverizar sobre la superficie del objeto.
La pulverización con llama de O2 y C2H2 fue la pulverización anticorrosión inicial de puentes de acero europeos y americanos y consiguió importantes efectos anticorrosión.
Pulverización por arco: el principio de la pulverización por arco consiste en utilizar un dispositivo de pulverización por arco que calienta, funde, atomiza y pulveriza dos alambres metálicos cargados para producir revestimientos anticorrosión, así como revestimientos compuestos anticorrosión de larga duración con sellado orgánico.
3.4 Tecnología de implantación de iones
La tecnología de implantación de iones se desarrolló en la década de 1970 y es una tecnología de modificación de superficies, diferente de las tecnologías de revestimiento ordinarias, como la galvanoplastia, el electrodeposición de litio y la deposición química de vapor.
Se trata de una nueva técnica que utiliza impactos de alta energía y alta velocidad para cambiar las características de la superficie, y los iones de alta energía se implantan rápidamente en la superficie del sustrato en estado de vacío, lo que puede densificar la estructura de la superficie, implantar en la superficie del sustrato soluciones sólidas altamente saturadas, fases metaestables y aleaciones no cristalinas y equilibradas, y mejorar así la resistencia anticorrosión y a la erosión de la superficie del sustrato.
Por ejemplo, la implantación iónica de metales se utiliza para mejorar las propiedades químicas de la superficie y potenciar la función de erosión anticorrosión de la superficie metálica. La modificación de las superficies de aleaciones de aluminio y zinc ya era un punto caliente de la investigación cuando se desarrolló la tecnología de implantación de iones.
En los últimos años, la tecnología de implantación de iones se ha aplicado gradualmente a las aleaciones de magnesio para mejorar su anticorrosividad.
3.5 Tecnología anticorrosión de galvanizado en caliente
El galvanizado en caliente es una tecnología anticorrosión que se utiliza para revestimientos metálicos como el zinc, el estaño, el plomo y otros metales de bajo punto de fusión.
Los revestimientos metálicos se producen sumergiendo el metal en un baño de metal fundido. Esta tecnología se utiliza mucho para producir chapas finas de acero y recipientes de almacenamiento de alimentos, así como para la resistencia a la corrosión química y el revestimiento de cables eléctricos.
El galvanizado en caliente del aluminio se utiliza principalmente para la protección contra la oxidación a alta temperatura de componentes de acero.
A medida que aumenta la demanda de revestimientos anticorrosivos y el control de costes en el proceso de fabricación, la tecnología de galvanización en caliente evoluciona gradualmente hacia el desarrollo de la tecnología de revestimientos de aleaciones metálicas.
3.6 Tecnología electroquímica de protección contra la corrosión
Basándose en la teoría relacionada en electroquímica, el "método de protección electroquímica" se utiliza en dispositivos metálicos y se convierte en el cátodo de la célula de corrosión, evitando o reduciendo así la corrosión y la erosión del metal.
El primer método es el "método de protección por ánodo de sacrificio", que utiliza como ánodo un metal o aleación con un potencial de electrodo inferior al del metal protegido, fijado sobre éste para formar un "electrodo de corrosión", protegiendo así el metal como cátodo. El zinc, el aluminio y sus aleaciones se utilizan habitualmente como ánodos de sacrificio.
Este método se utiliza principalmente para proteger diversos dispositivos metálicos situados en el mar, como el casco de los buques, y para aumentar la resistencia a la corrosión de dispositivos como tanques y oleoductos.
El segundo método consiste en aplicar corriente externa, utilizando el metal protegido y otro electrodo adicional como los dos polos de la pila, de modo que el metal queda protegido como cátodo bajo la acción de la corriente continua externa.
Este método se utiliza sobre todo para evitar la corrosión y la erosión de los dispositivos metálicos por el suelo, el agua de mar y el agua de los ríos.
Conclusión
En conclusión, los materiales metálicos tienen un importante valor de aplicación, y la protección contra la corrosión de los materiales metálicos es también un importante tema de investigación para los trabajadores tecnológicos.
Recientemente, con la investigación en profundidad del trabajo de corrosión del material metálico, la tecnología y el proceso anticorrosión del material metálico han logrado ciertos resultados.
Sin embargo, algunos nuevos materiales con gran resistencia a la corrosión se ven limitados en su promoción y uso por razones de coste, y algunos métodos de proceso anticorrosión también se enfrentan a problemas como el daño al medio ambiente, el elevado coste del proceso y las complicadas condiciones de funcionamiento.
Por lo tanto, seguir investigando sobre las medidas de protección contra la corrosión de los materiales metálicos sigue teniendo un importante valor para la investigación y un significado práctico.
Resistencia a la corrosión de los metales no ferrosos y sus aleaciones
| Tabla de selección de materiales metálicos | ||||||||||||||
| Fluido | material | |||||||||||||
| acero al carbono | hierro fundido | 302/304 | 316 | bronce | Monel | Hastelloy B | Hastelloy C | acero inoxidable | titanio | Cobalto-cromo | 416 | 440C | 17-4PH | |
| acero inoxidable | acero inoxidable | 20# | Aleación6# | acero inoxidable | acero inoxidable | |||||||||
| acetaldehído | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | I、L | I、L | A | A | A |
| Ácido acético, gas | C | C | B | B | B | B | A | A | A | A | A | C | C | B |
| Ácido acético, vaporización | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | C | C | B |
| Ácido acético, vapor | C | C | A | A | B | B | I、L | A | B | A | A | C | C | B |
| acetona | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| acetileno | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
| alcohol | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Sulfato de plomo | C | C | A | A | B | B | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| amoníaco | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L |
| cloruro amónico | C | C | B | B | B | B | A | A | A | A | B | C | C | I、L |
| Nitrato de amonio | A | C | A | A | C | C | A | A | A | A | A | C | B | I、L |
| Fosfato amónico (monobásico) | C | C | A | A | B | B | A | A | B | A | A | B | B | I、L |
| sulfato amónico | C | C | B | A | B | A | A | A | A | A | A | C | C | I、L |
| Sulfito de amonio | C | C | A | A | C | C | I、L | A | A | A | A | B | B | I、L |
| anilina | C | C | A | A | C | B | A | A | A | A | A | C | C | I、L |
| benceno | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Ácido benzoico | C | C | A | A | A | A | I、L | A | A | A | I、L | A | A | A |
| ácido bórico | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| butano | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
| cloruro cálcico | B | B | C | B | C | A | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| Hipoclorito de calcio | C | C | B | B | B | B | C | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| Ácido carbólico | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
| Ácido carbólico | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Dióxido de carbono (seco) | C | C | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Dióxido de carbono (húmedo) | A | A | A | A | C | B | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| dióxido de carbono | B | B | B | B | A | A | B | A | A | A | I、L | C | A | I、L |
| tetracloruro de carbono | C | C | B | B | B | A | A | A | A | I、L | I、L | A | A | A |
| Ácido carbónico H2C03 | A | A | B | B | B | A | A | A | A | C | B | C | C | C |
| Cloro, seco | C | C | C | C | C | C | C | B | C | A | B | C | C | C |
| Cloro, húmedo | C | C | C | C | B | C | C | A | B | C | B | C | C | C |
| Cloro líquido | C | C | C | B | C | A | C | A | C | A | B | C | C | C |
| Ácido crómico H2Cr04 | A | A | A | A | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Gas de coquería | C | C | B | B | B | C | I、L | A | A | A | I、L | A | A | A |
| sulfato de cobre | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| etano | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| éter | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| Cloroetano | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A | A | A | A |
| etileno | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | A | I、L | A | A | A | A |
| glicol | C | C | C | C | C | C | C | B | C | A | B | C | C | I、L |
| Cloruro férrico | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Metilcetona HCHO | I、L | C | B | B | A | A | A | A | A | C | B | C | C | B |
| Formaldehído HCO2H | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
| Freón, húmedo | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
| Freón, seco | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| Gasolina refinada | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Ácido clorhídrico, vaporización | C | C | C | C | C | C | A | B | C | C | B | C | C | C |
| Ácido clorhídrico, libre | C | C | C | C | C | C | A | B | C | C | B | C | C | C |
| Ácido fluorhídrico, vaporización | B | C | C | B | C | C | A | A | B | C | B | C | C | C |
| Ácido fluorhídrico, libre | A | C | C | B | C | A | A | A | B | C | I、L | B | B | I、L |
| hidrógeno | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A |
| peróxido de hidrógeno | I、L | A | A | A | C | B | A | B | A | A | I、L | B | B | I、L |
| Sulfuro de hidrógeno, líquido | C | C | A | A | C | C | A | A | B | A | A | C | C | I、L |
| hidróxido de magnesio | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L |
| Metiletilcetona | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
| gas natural | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| ácido nítrico | C | C | A | B | C | C | C | B | A | A | C | C | C | B |
| oxalato | C | C | B | B | B | B | A | A | A | B | B | B | B | I、L |
| oxígeno | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| metanol | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | A |
| Aceite lubricante, refinado | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Ácido fosfórico, vaporización | C | C | A | A | C | C | A | A | A | B | A | C | C | I、L |
| Ácido fosfórico, libre | C | C | A | A | C | B | A | A | A | B | A | C | C | I、L |
| Vapor de ácido fosfórico | C | C | B | B | C | C | A | I、L | A | B | C | C | I、L | |
| Ácido pícrico | C | C | A | A | C | C | A | A | A | I、L | I、L | B | B | I、L |
| clorito cálcico | B | B | A | A | B | B | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| Hidróxido de potasio | B | B | A | A | B | B | A | A | A | A | I、L | B | B | I、L |
| propano | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Colofonia, colofonia | B | B | A | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
| Acetato de sodio, carbonato de sodio, cloruro de sodio | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Cromato de sodio | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | A |
| hidróxido sódico | C | C | B | B | A | A | A | A | A | A | A | B | B | B |
| hipoclorito sódico | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Tiosulfato de sodio | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | B | B | A |
| Dicloruro de estaño | C | C | C | C | B-C | B-C | C | A | B | A | I、L | C | C | I、L |
| Ácido duro | C | C | A | A | C | C | A | A | A | A | I、L | B | B | I、L |
| Solución de sulfato | B | B | C | A | C | B | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| azufre | A | C | A | A | B | B | A | A | A | A | B | B | B | I、L |
| Disulfuro de oxígeno seco | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
| Dióxido de azufre seco | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Ácido sulfúrico, vaporización | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | B | B | I、L |
| Ácido sulfúrico, libre | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | B | B | I、L |
| Sulfito | C | C | C | C | C | C | A | A | A | B | B | C | C | C |
| Alquitrán | C | C | C | C | B | B | A | A | A | B | B | C | C | C |
| Sulfito | C | C | B | B | B | C | A | A | A | A | B | C | C | I、L |
| Alquitrán | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Trifluoroetileno | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| trementina | B | B | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Vinagre | C | C | A | A | B | A | A | A | A | I、L | A | C | C | A |
| Agua, suministro de agua de caldera | B | C | A | A | C | A | A | A | A | A | A | B | A | A |
| Agua, agua destilada | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| agua de mar | B | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | C | C | A |
| Cloruro de zinc | C | C | C | C | C | C | A | A | A | A | B | C | C | I、L |
| sulfato de cinc | C | C | A | A | B | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| Símbolo: | A - Capaz de aplicarse o aplicándose actualmente con éxito | |||||||||||||
| B - Atención al proceso de solicitud | ||||||||||||||
| C - No se puede aplicar | ||||||||||||||
| I.L. - Falta de información | ||||||||||||||
| Esta tabla se utiliza para esbozar cómo seleccionar el material adecuado cuando reacciona con un fluido. Las recomendaciones de la tabla no son absolutas, ya que la corrosividad de los materiales está relacionada con factores como la concentración del fluido, la temperatura, la presión y las impurezas. Por lo tanto, hay que subrayar que esta tabla sólo puede servir de guía. | ||||||||||||||
| Monel | ||||||||||||||
| Hastelloy "B"、（"C"） | ||||||||||||||
| Acero inoxidable # 20-Durimet20 | ||||||||||||||
| Aleación de cobalto-cromo # 6-Alloy6 (Co Cr) | ||||||||||||||
Resistencia a la corrosión de metales no ferrosos y aleaciones
En la industria, el acero se denomina metal negro, mientras que todos los demás metales se denominan metales no férreos. Los metales no férreos y sus aleaciones se utilizan a menudo para fabricar equipos de tratamiento de aguas, recipientes para productos químicos y componentes de equipos relacionados, debido a su buena resistencia a la corrosión y su rendimiento a bajas temperaturas.
El cobre y sus aleaciones
El cobre y sus aleaciones tienen una gran conductividad, conductividad térmica, plasticidad y trabajabilidad en frío, y presentan una buena resistencia a la corrosión en muchos medios.
1. Cobre puro
También conocido como cobre rojo. El cobre es relativamente estable en condiciones atmosféricas generales, condiciones atmosféricas industriales, condiciones atmosféricas marinas, y también es estable en álcalis y ácidos no oxidantes de fuerza débil a media.
Si la solución contiene oxígeno u oxidantes, la corrosión será más grave. El cobre no es resistente a la corrosión por sulfuros (como el H2S).
El cobre tiene una gran conductividad, conductividad térmica, plasticidad y buenas propiedades de transformación, además de una buena trabajabilidad en frío. Sin embargo, el cobre es poco resistente, poco moldeable y poco resistente a la corrosión en algunos medios, por lo que rara vez se utiliza como material estructural.
2. Aleaciones de cobre
Las aleaciones de cobre más comunes son el latón y el bronce.
1）Latón
El latón es una aleación de cobre y zinc. Para mejorar su rendimiento, a menudo se le añade estaño, aluminio, silicio, níquel, manganeso, plomo, hierro y otros elementos, formando una aleación especial de latón.
Características: Las propiedades mecánicas están estrechamente relacionadas con el contenido de cinc; la colabilidad es buena; la resistencia a la corrosión es buena; el latón con un contenido de cinc superior a 20% puede provocar grietas por corrosión bajo tensión en atmósferas húmedas, agua de mar, agua a alta temperatura y alta presión, vapor y todos los ambientes que contengan amoníaco después del trabajo en frío.
El latón es susceptible a la corrosión por desgalvanización en soluciones neutras, agua de mar y soluciones ácidas de decapado tras recocidoque puede evitarse añadiendo 0,02% de arsénico al latón.
2）Bronce
Todas las aleaciones de cobre en las que el principal elemento añadido no es el zinc sino el estaño, el aluminio, el silicio y otros elementos se denominan comúnmente bronce. Los bronces más comunes son el bronce al estaño, el bronce al aluminio y el bronce al silicio.
Características: El bronce al estaño tiene peor colabilidad que el latón y mejor resistencia a la corrosión que el cobre y el latón puros, pero escasa resistencia a la corrosión ácida.
El bronce al aluminio tiene mejores propiedades mecánicas que el latón y el bronce al estaño, y mayor resistencia a la corrosión en atmósferas, agua de mar, ácido carbónico y la mayoría de los ácidos orgánicos que el latón y el bronce al estaño.
El bronce al silicio tiene unas propiedades mecánicas superiores a las del bronce al estaño y un precio inferior, y presenta buenas propiedades de moldeabilidad y de procesamiento a presión en frío y en caliente.
Aluminio y sus aleaciones
1. Aluminio
Características: El aluminio tiene una densidad baja, con una gravedad específica de 2,7, aproximadamente un tercio de la del cobre; tiene buena conductividad, conductividad térmica, plasticidad y trabajabilidad en frío, pero poca resistencia, que puede mejorarse mediante deformación en frío; puede soportar diversos procesamientos a presión.
El aluminio es un elemento de potencial de electrodo altamente negativo, y el aluminio también es estable en medios oxidantes fuertes y ácidos oxidantes (como el ácido nítrico).
Los iones halógenos tienen un efecto destructivo sobre la película de óxido de aluminio, por lo que el aluminio no es resistente a la corrosión en ácido fluorhídrico, ácido clorhídrico, agua de mar y otras soluciones que contengan iones halógenos.
Aplicaciones: ampliamente utilizado en la fabricación de reactores, intercambiadores de calor, refrigeradores, bombas, válvulas, vagones cisterna, accesorios de tuberías, etc.
El aluminio puro tiene poca resistencia, pero si al aluminio se le añaden algunos elementos como cobre, magnesio, zinc, manganeso, silicio, etc.
Titanio y sus aleaciones:
1. Titanio puro:
Características: El titanio puro es un elemento reactivo. Tiene buenas propiedades de pasivación, con una película pasivante estable que demuestra una buena resistencia a la corrosión en muchos entornos. Se le conoce como el "rey de la resistencia a la corrosión en agua de mar".
A altas temperaturas, el titanio es químicamente muy activo y reacciona violentamente con elementos como los halógenos, el oxígeno, el nitrógeno, el carbono y el azufre.
Por lo general, el titanio no sufre corrosión por picaduras y, salvo en algunos medios concretos (como el ácido nítrico humeante y la solución de metanol), no sufre corrosión intergranularEl titanio es poco sensible al agrietamiento por corrosión bajo tensión, tiene buenas propiedades anticorrosión a la fatiga y buena resistencia a la corrosión por fisuras.
2. Aleaciones de titanio:
Características: Las propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión de las aleaciones de titanio mejoran considerablemente en comparación con el titanio puro.
En la industria se utilizan aleaciones de titanio en lugar de titanio puro. Las principales formas de corrosión en las aleaciones de titanio son craqueo de hidrógeno y el agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Níquel y sus aleaciones:
1. Níquel:
Características: El níquel tiene una resistencia a la corrosión muy alta en todos los rangos de temperatura y concentración de soluciones alcalinas y todos los tipos de álcalis fundidos.
Sin embargo, el níquel no es muy resistente a la corrosión en entornos que contengan gases sulfurosos, agua amoniacal concentrada y soluciones de amoníaco muy aireadas, así como ácidos oxigenados y ácido clorhídrico.
El níquel tiene una gran resistencia, gran plasticidad y resistencia al frío, y puede laminarse en frío en chapas muy finas y trefilarse en alambres finos.
El níquel es raro y caro, y se utiliza principalmente en ingeniería de tratamiento de aguas e ingeniería química para fabricar equipos para medios alcalinos, y en procesos en los que los iones de hierro causarían interferencias catalíticas y no puede utilizarse acero inoxidable.
2. Aleaciones de níquel:
La aleación Monel de las aleaciones Ni-Cu tiene buenas propiedades mecánicas y maquinabilidad, es fácil de procesar bajo presión y de cortar, y presenta una buena resistencia a la corrosión. Se utiliza principalmente para piezas y equipos resistentes a la corrosión que trabajan sometidos a cargas de alta temperatura.
La aleación Hastelloy (0Cr16Ni57Mo16Fe6W4) en aleaciones Ni-Mo es resistente a todas las concentraciones de ácido clorhídrico y fluorhídrico a temperatura ambiente.
La aleación Inconel (0Cr15Ni57Fe) de las aleaciones Ni-Cr tiene buenas propiedades mecánicas a altas temperaturas y una gran resistencia a la oxidación, y es uno de los pocos materiales capaces de resistir la corrosión del MgCl2 concentrado.
En este artículo, presentamos qué es una aleación, explicamos la diferencia entre corrosión y óxido y analizamos en detalle las ventajas de las aleaciones resistentes a la corrosión y el uso de aleaciones resistentes a la corrosión. Además, también analizamos en detalle los factores que afectan a la resistencia a la corrosión de los materiales metálicos. Por último, proporcionamos una tabla de rendimiento de la resistencia a la corrosión de los principales materiales metálicos y analizamos la resistencia a la corrosión de los metales no ferrosos y sus aleaciones.
Después de leer esto, creo que ya tiene una respuesta clara a la pregunta "¿Se oxida la aleación?".
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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