Fragilidad por revenido: la trampa de los 375–575 °C en los aceros Cr-Mo

El fenómeno

La fragilidad por revenido es una pérdida de tenacidad al impacto que se desarrolla cuando ciertos aceros aleados se mantienen en, o se enfrían lentamente a través de, aproximadamente el intervalo de 375–575 °C. Las propiedades de tracción y la dureza del acero apenas cambian: una pieza puede superar todas las pruebas rutinarias y seguir siendo frágil a temperatura ambiente, con la temperatura de transición dúctil-frágil desplazada bruscamente hacia arriba. Es más conocida en los aceros al cromo y Cr-Mo, incluidas las familias 2.25Cr-1Mo y Cr-Mo-V utilizadas para recipientes a presión, rotores y tornillería pesada.

El mecanismo: impurezas en los límites de grano

La fragilización no está causada por los principales elementos de aleación en sí. Las impurezas traza — principalmente fósforo, estaño, antimonio y arsénico — se segregan a los límites de grano de austenita previa mientras el acero permanece en el intervalo crítico, debilitando los límites de modo que la fractura discurre entre los granos. El manganeso y el cromo promueven la segregación; el molibdeno en cantidades moderadas la retarda, lo que es una de las razones por las que el Mo aparece en tantos grados para recipientes a presión.

Del mecanismo se derivan dos características:

• Es reversible. Recalentar por encima del intervalo (y enfriar razonablemente rápido) redisuelve la segregación y restablece la tenacidad, de ahí la denominación de "fragilidad por revenido reversible", distinta de la fragilización unidireccional de la martensita revenida a temperaturas más bajas.
• Depende del tiempo. Los pasos cortos a través del intervalo hacen poco daño; los mantenimientos largos, el enfriamiento lento en horno de secciones gruesas y años de servicio dentro del intervalo acumulan el daño.

Cómo lo combaten las especificaciones

Como la causa es la química, la defensa está escrita en los requisitos de compra:

• Límites de impurezas — los refinadores controlan P, Sn, Sb y As a niveles bajos, y los compradores de forjas críticas especifican parámetros combinados de fragilización (las fórmulas ampliamente utilizadas del factor J y de X-bar ponderan estos elementos conjuntamente) en la orden de compra.
• Práctica de revenido — revenir por encima del intervalo cuando sea posible y evitar el enfriamiento lento a través de él en secciones gruesas; se utilizan ciclos de ensayo de enfriamiento escalonado para calificar material para recipientes que vivirán en el intervalo.
• Aceptación mediante ensayo de impacto — los requisitos de temperatura de transición Charpy, a veces tras un ciclo de fragilización simulado, verifican la tenacidad real en lugar de suponerla.

Interpretación práctica

Si un componente Cr-Mo ha pasado un servicio prolongado a 400–550 °C y debe evaluarse, la dureza por sí sola no dice nada sobre su tenacidad. A la inversa, una forja nueva que cumple límites estrictos de impurezas y se reviene correctamente no está "en riesgo" simplemente porque su temperatura de revenido se eligió cerca del intervalo: el fenómeno necesita las impurezas, la temperatura y el tiempo juntos.

Cómo se detecta

Como la dureza y la resistencia a la tracción se mantienen normales, la fragilidad por revenido se detecta mediante el ensayo de impacto Charpy, específicamente por el desplazamiento de la temperatura de transición dúctil-frágil en comparación con el estado no fragilizado. La tenacidad medida a una sola temperatura puede inducir a error; la curva de transición es la evidencia. Cuando el historial de un componente es sospechoso, se ensayan muestras trepanadas de la pieza o prolongaciones de la forja original, a veces tras un recalentamiento de desfragilización para confirmar el diagnóstico: si la tenacidad regresa tras el recalentamiento y el enfriamiento rápido, la causa fue la fragilidad por revenido, y no un daño permanente como la fluencia o el ataque por hidrógeno.