Fragilizacion de aceros: estudio teórico de la interaccion Feα-H

S. SIMONETTI, G. BRIZUELA, A. JUAN

San Juan

Congreso; Tercer Congreso Nacional y Segundo Congreso Iberoamericano de Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía HYFUSEN 2009; 2009

En los aceros, el aditamento de pequeñas cantidades de hidrógeno puede producir casos importantes de fragilización. Por otro lado, las interacciones del hidrógeno con los defectos de la red son significativas al momento de determinar el efecto de esta impureza en las propiedades del sólido. En este trabajo estudiamos mediante simulación computacional, la sorción de dos átomos de hidrógeno en las cercanías de una vacancia de Feα, y el efecto de esta impureza en el enlace químico y en la estructura electrónica del sólido. Para dicho estudio diseñamos un modelo de cluster y aplicamos el método teórico de orbitales moleculares ASED (Atom Superposition and Electron Delocalization) y el programa YAeHMOP (Yet Another extended Hückel Molecular Orbital Package). Mediante una sorción secuencial, los átomos de hidrógeno se posicionaron en sus configuraciones de mínima energía, cerca de los sitios tetraédricos vecinos a  la vacancia. Se analizaron los cambios en la estructura electrónica de los átomos de hierro cercanos a la vacancia. Las interacciones involucran principalmente a los orbitales atómicos 4s y 3d del hierro. La contribución de los orbitales 4p del hierro es de menor importancia. El enlace Fe-Fe se debilita mientras que se forman los nuevos enlaces Fe-H e H-H. La interacción Fe-H es más fuerte que la interacción H-H. La influencia de los átomos de hidrógeno se limita a los átomos primeros vecinos metálicos. Cuando los átomos de hidrógeno están presentes se observa un debilitamiento del 36 % en el enlace Fe-Fe. El efecto perjudicial de los átomos de hidrógeno en los enlaces metálicos podría relacionarse con el mecanismo de fragilización observado en Feα.