Recocido

El recocido brillante de acero requiere condiciones que reduzcan los óxidos. Tradicionalmente, el diagrama de Ellingham se ha utilizado para predecir las condiciones de la oxidación de metales puros o la reducción de sus óxidos. Este método se puede utilizar para predecir las condiciones a las que deben reducirse a óxidos de hierro y de las aleaciones añadidas a los aceros, como el cromo, cuando pensamos en aceros inoxidables. El sistema tradicional no es preciso porque solo utiliza datos termodinámicos para metales puros y sus óxidos, ignorando el hecho de que el hierro y los elementos de aleación forman una solución compacta. Además, solo se puede determinar la relación de presión parcial de equilibrio aproximada del hidrógeno y el vapor de agua, en el caso de la oxidación de un metal específico a una temperatura determinada.

Como alternativa, puedes utilizar diagramas más precisos para aceros y otras aleaciones, se trata de materiales que se crean con la ayuda de bases de datos y programas de ordenador, como FactSage™ (software termoquímico y paquete de base de datos desarrollado conjuntamente entre Thermfact / CRCT y GTT-Technologies) o el software Thermo-Calc. Utilizando las curvas de oxidación-reducción, presentadas como puntos de rocío de atmósferas de hidrógeno puro o nitrógeno-hidrógeno frente a la temperatura, puedes seleccionar rápidamente la atmósfera para el recocido de aceros sin formación de óxidos. El diagrama de la Figura 1 fue creado utilizando FactSage. Este diagrama muestra que las curvas de oxidación-reducción para los sistemas Fe-18% Cr y Fe-18% Cr-8% Ni, que representan aceros inoxidables, son más altas que las curvas de Cr /Cr₂O₃ correspondientes. Para aleaciones (p. ej. aceros), puedes realizar cálculos más precisos utilizando datos termodinámicos de sustancias puras (es decir, metales puros y óxidos) y bases de datos de soluciones. Dichos diagramas se pueden producir específicamente para los aceros específicos y la variedad de composiciones atmosféricas.

Estos métodos pueden ayudarte a solucionar fallos y a optimizar tus operaciones de recocido, al equilibrar el uso de hidrógeno conforme a la calidad del producto.

Curvas de oxidación-reducción para cromo puro, Fe-18% Cr y Fe-18% Cr-8% Ni, a una presión total de 1 atm, con una presión parcial de hidrógeno de 0,05 atm, correspondiente N₂-5% H₂. (Este diagrama se ha elaborado utilizando datos termodinámicos para soluciones, además de los datos correspondientes a los elementos puros y sus óxidos).

Figura 1:

La formación de la película de óxido es causada por el ratio de presión parcial de hidrógeno y agua, la temperatura y el tiempo, todo lo cual puede cambiar significativamente a la salida del horno. Un punto de rocío elevado debido a la entrada de aire que reacciona con el hidrógeno, combinado con una temperatura reducida, producirá oxidación, si el tiempo en la zona de salida es largo. Además, la superficie de identificación del tubo puede enfriarse más lentamente que el diámetro exterior, provocando una oxidación desigual. Las medidas para evitarlo incluyen aumentar la velocidad de desplazamiento del tubo, aumentar el caudal de hidrógeno en todas las superficies del tubo y aplicar una cortina de nitrógeno en la salida para diluir la entrada de aire y facilitar el enfriamiento. Hay consideraciones tecnológicas, de seguridad y de costes en cada contramedida.