Distribución del cromo (azul) y el molibdeno (rojo) en una aleación con
hierro (verde) según se eleva la temperatura. / M. J. Duarte et al.-MPIE
(Max-Planck-Institut für Eisenforschung) |
Un equipo de investigadores europeos y mexicanos, liderados desde el
Instituto Max-Planck en Alemania, ha analizado mediante una ‘sonda
atómica’ los procesos de corrosión, un problema que cuesta millones de
euros al año. El estudio, publicado por la revista Science, revela que
la temperatura y la distribución homogénea de elementos como el cromo
resultan claves para obtener aceros inoxidables más resistentes.
“Para reducir las pérdidas que genera cada año la corrosión de los
materiales, valoradas en centenares de millones de euros, tenemos que
mejorar nuestra compresión sobre los procesos corrosivos en los
materiales, sobre todo en aquellos diseñados específicamente para
resistir la corrosión, como los aceros inoxidables”.
Así lo explica a SINC la investigadora mexicana Jazmín Duarte, que
inició este estudio en la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) y
continuó en el Instituto Max-Planck para la Investigación del Hierro (MPIE,
Alemania), donde ahora trabaja.
Duarte, junto a otros científicos alemanes y de la UPC, presentan ahora
en la revista Science un análisis de cómo la estructura a nivel atómico
influye en la resistencia a la corrosión de un acero o aleación
integrada por hierro, cromo, molibdeno, carbono y boro (Fe50Cr15Mo14C15B6).
El cromo y el molibdeno son esenciales para convertir un acero en
inoxidable.
En concreto, la distribución homogénea del cromo en un material amorfo o
vitrificado –como el del experimento en su fase inicial– forma una capa
de óxido protectora que le confiere alta resistencia a la corrosión. Los
científicos han observado que esta propiedad se mantiene a unos 620 ºC,
ya que aunque se forman unos pequeños cristales de cromo, siguen
repartidos por la matriz.
Pero la situación cambia cuando la aleación se calienta más. A 650 ºC
aparecen nuevos cristales ricos en molibdeno, y a 800 ºC –por un
fenómeno de percolación– se genera una red donde se interconectan el
molibdeno y el cromo, que ya no se distribuye de forma homogénea y
pierde su capacidad protectora.
“No es sólo la composición, sino también la temperatura o factores cómo
el procesado del material y las condiciones de operación las que
modifican la microestructura y la hacen más o menos susceptible a la
corrosión”, comenta Duarte.
La investigadora destaca que estos resultados se han observado gracias a
una técnica denominada ‘tomografía por sonda atómica’ (atom probe
tomography, en inglés), con la que se evaporan los átomos de la muestra
uno a uno y se proyectan hacia un detector. Esto permite obtener
información tridimensional sobre cómo varía la composición y morfología
de los elementos según se calienta la aleación.
Además de la importancia de los estudios a escala nanométrica, “como
guía práctica podemos concluir que una clave para obtener materiales más
resistentes a la corrosión y de menor costo –por la introducción de
elementos anticorrosivos– es la posibilidad de generar una distribución
homogénea de los elementos en la aleación”, resume Duarte.
Referencia bibliográfica:
M. J. Duarte, J. Klemm, S. O. Klemm, K. J. J. Mayrhofer, M. Stratmann,
S. Borodin, A. H. Romero,M. Madinehei, D. Crespo, J. Serrano, S. S. A.
Gerstl, P. P. Choi, D. Raabe, F. U. Renner. “Element-Resolved Corrosion
Analysis of Stainless-Type Glass-Forming Steels”. Science 341.
Fuente: SINC
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