Influencia del tiempo de revenido en la tenacidad a fractura de un acero 42CrMo4 precargado con hidrogeno

• A. Zafra ^[1] ; V. Arniella ^[1] ; G. Álvarez ^[1] ; J. Belzunce ^[1] ; C. Rodriguez ^[1]
  1. [1] Grupo de investigación SIMUMECAMAT, Escuela Politécnica de Ingeniería de Gijón
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 2, 2021, págs. 85-90
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    El objetivo de este trabajo es seleccionar el grado del acero 42CrMo4 más adecuado para fabricar productos para aplicaciones energéticas que trabajen con hidrógeno gaseoso a elevada presión. Por tanto, se ha estudiado la influencia del tiempo de revenido en la susceptibilidad al fenómeno de fragilización por hidrógeno de este acero. Se han realizado ensayos de tenacidad a la fractura utilizando probetas compactas precargadas con hidrógeno a presión (a 19.5 MPa y 450ºC durante 21 horas). Utilizando microscopía electrónica de barrido se identificaron los micromecanismos de fractura operativos. Además, para mejorar la comprensión del fenómeno de atrapamiento del hidrógeno, que tiene lugar en las diferentes microestructuras estudiadas, se han combinado las técnicas de desorción térmica y de permeación electroquímica.

    Todos los grados del acero estudiado han sufrido una reducción considerable de la tenacidad a la fractura (del 50% en el mejor de los casos), identificándose en todos ellos micromecanismos de fractura frágiles, desencadenados por la presencia de hidrógeno. Esta fragilización está correlacionada con la capacidad de las microestructuras para atrapar hidrógeno, ya que aquellos grados con menor coeficiente de difusión y mayor capacidad de absorción de hidrógeno fueron los más susceptibles a este fenómeno.

  • English

    This work aims to find the most suitable 42CrMo4 steel grade for working in energetic applications dealing with high pressure hydrogen gas. On this context, the influence of the tempering time on hydrogen sensitivity of 42CrMo4 steel quenched and tempered at 600ºC was investigated. Fracture toughness compact tensile (CT) specimens were thus precharged with gaseous hydrogen in a pressurized reactor at 19.5 MPa and 450ºC for 21 hours and tested afterwards in air.

    The fracture micromechanisms were subsequently identified using scanning electron microscopy. In addition, in order to have a better knowledge of hydrogen trapping phenomena in these grades, thermal desorption analysis and electrochemical hydrogen permeation techniques were also employed.

    It was demonstrated that all the studied steel grades have suffered a significant hydrogen embrittlement, being the fracture toughness drop, at best, around 50%. In addition, brittle fracture micromechanisms, associated to hydrogen decohesion phenomena were present to a lesser or greater degree in all the range of studied tempering times. This behaviour seems to be closely correlated to the hydrogen trapping capability of the steel, as those steels with lower diffusion coefficient and higher hydrogen absorption capacity were the most susceptible to hydrogen embrittlement.