Nel post di oggi vogliamo trattare l’ infragilimento da idrogeno. Questo processo chimico-fisico, infatti, interessa diversi metalli. Tra questi troviamo proprio gli acciai, nello specifico quelli ad alta resistenza.
Come avviene l’infragilimento da idrogeno?
Questo tipo di processo è il risultato dell’introduzione “indesiderata” di idrogeno all’interno dell’acciaio che può avvenire durante:
- lavorazioni di formatura
- lavorazioni di finitura
Questo meccanismo si innesca, quindi, quando gli atomi isolati di idrogeno si diffondono nel metallo. Ma quali condizioni devono intervenire?
L’idrogeno si diffonde nel metallo in diversi modi:
- alte temperature – la diffusione è data dall’elevata solubilità dell’idrogeno
- a basse temperature – è necessaria la presenza di un gradiente di concentrazione
Gli atomi di idrogeno si ricombinano in mini-cavità della struttura metallica, così da formare delle molecole biatomiche di idrogeno. Queste ultime sono in grado di generare una pressione dall’interno della cavità che aumentando conferisce al metallo sia una duttilità che una resistenza a trazione ridotte. Così hanno origine le cricche.
Ma quali sono i processi che possono portare all’infragilimento dell’idrogeno?
L’infragilimento da idrogeno si può verificarsi a seguito di diversi processi quali:
- protezione catodica
- fosfatazione
- decapaggio
- galvanostegia
- corrosione galvanica
- reazione chimica dei metalli con acidi o con altri reagenti
Quali problemi ne derivano?
Come detto in precedenza, l’infragilimento da idrogeno porta all’aumento della formazione di cricche nel materiale metallico, in questo caso nell’acciaio. Rendendo quest’ultimo fragile e soggetto a frattura. Gli acciai ad alta resistenza e quelli basso-legati (senza elementi al di sopra del 5%) sono quelli più soggetti al fenomeno. Quelli con un carico di rottura inferiore a 1000 MPa o con una durezza inferiore a 30 HRC (scala Hardness Rockwell Cone), invece, non sono suscettibili a questo processo. I risultati delle prove di durezza effettuate da Jewett sugli acciai inossidabili hanno evidenziato che quelli austenitici sono immuni da infragilimento da idrogeno.
Un altro problema che può verificarsi è quello dell’”attacco da idrogeno”. Ma come avviene? Se l’acciaio è esposto all’idrogeno ad alte temperature, quest’ultimo andrà a diffondersi nella lega, combinandosi poi con il carbonio. Proprio lungo le superfici interne (come le pareti dei grani e della cavità), quindi, si formeranno delle mini-sacche di metano che andranno a depositarsi nelle cavità, aiutando così la formazione delle cricche. Questo processo di “corrosione selettiva” causa la decarburazione dell’acciaio stesso che perderà duttilità e resistenza.
Come porre rimedio all’infragilimento da idrogeno?
Se non sono ancora presenti delle cricche, il processo d’infragilimento può essere recuperato. Ma in che modo? Occorre rimuovere la sorgente di idrogeno, affinchè quest’ultimo possa diffondersi fuori dal metallo. Se si parla di saldatura di acciai ad alta resistenza e bassolegati, invece, è necessario preriscaldare e post-riscaldare il metallo, così da permettere la fuoriuscita dell’idrogeno prima che possa intaccare il materiale.
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