A5 Fragilização (Hidrogênio e Revenimento)

Tópico

A pressão parcial de hidrogênio à qual este metal é exposto, seja durante o processamento ou em serviço, determina, de acordo com a lei de Sieverts, a solubilidade do hidrogênio dissolvido no metal: quanto maior essa pressão parcial de hidrogênio, mais hidrogênio dissolvido pode se dissolver na estrutura cristalina do metal antes que a saturação seja atingida. Uma pressão parcial de hidrogênio mais alta também significa, de acordo com a lei de Sieverts, que a solubilidade do hidrogênio dissolvido no metal também é maior.

Quando esse hidrogênio dissolvido ultrapassa um certo limite dentro do metal, ele fragiliza o material: acima desse limite, o hidrogênio dissolvido enfraquece as ligações metálicas nas pontas de quaisquer trincas, consequentemente reduzindo a tenacidade à fratura efetiva do metal abaixo da tenacidade à fratura estabelecida por outro modelo deste sistema sem hidrogênio dissolvido. Uma concentração mais alta de hidrogênio dissolvido, acima desse limite, resulta em menor tenacidade à fratura efetiva.

Independentemente do hidrogênio dissolvido, o gradiente térmico gerado no metal durante o resfriamento rápido — já que sua superfície esfria muito mais rápido que seu núcleo — gera, por si só, uma tensão residual de têmpera, conforme descrito em detalhes por outro modelo deste conjunto: a superfície já rígida restringe a contração adicional do núcleo ainda quente, deixando-o sob essa tensão residual de têmpera, que pode levar ao surgimento de trincas, mesmo sem a presença de hidrogênio dissolvido. Um gradiente térmico mais pronunciado durante o resfriamento rápido resulta em uma tensão residual de têmpera maior e, consequentemente, torna o surgimento de trincas por têmpera mais provável. Portanto, este modelo, com o hidrogênio dissolvido e a tensão residual de têmpera que abriu a trinca, mostra que ambos, atuando em conjunto na mesma trinca, produzem uma taxa de crescimento da trinca assistida por hidrogênio que nenhum deles produziria separadamente: a tensão residual de têmpera mantém a ponta da trinca sob tensão, atraindo o hidrogênio dissolvido em sua direção. Esse hidrogênio, já difundido até aquele ponto de acordo com o coeficiente de difusão de hidrogênio estabelecido por outro modelo deste conjunto, continua a fragilizar localmente a mesma ponta da trinca, permitindo sua propagação. Uma maior tensão residual de têmpera, ou uma maior concentração de hidrogênio dissolvido que se difunde até a ponta da trinca, resulta em uma maior taxa de crescimento da trinca assistida por hidrogênio.

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