Estudio sobre la formación de óxidos superficiales en alambrones de bajo carbono

ELENA BRANDALEZE; MARIELA MELIA; MARTINA AVALOS

La Falda-Córdoba

Congreso; 5° Congreso argentino de microscopía SAMIC; 2023

Los alambrones de bajo carbono obtenidos a partir de laminación en caliente son la materia prima para los procesos de trefilado de alambres. Uno de los principales problemas tecnológicos en este proceso es la generación de "cascarilla" definida como una capa de óxidos que se forma sobre la superficie del acero que ha estado expuesto a elevadas temperaturas y en contacto con unaatmósfera de carácter oxidante. Esta cascarilla promueve la pérdida de rendimiento metálico y condiciona la eficiencia de los procesos posteriores del producto. Por esta razón, su eliminación es un problema tecnológico de interés para la industria. Los alambrones son fabricados bajo un proceso de deformación termo-mecánica por laminación en caliente, y sufren un proceso de enfriamiento en línea que favorece el crecimiento de la cascarilla. Este hecho condiciona no sólo la formación de la cascarilla, sino también las fases presentes, la morfología y la naturaleza cristalográfica de sus granos. De acuerdo a las condiciones de procesamiento pueden desarrollarse wustita (FeO, cúbica), magnetita (Fe3O4, cúbica) y hematita (Fe2O3, trigonal). No todos los óxidos se remueven de la misma forma por lo que disponer de una metodología rápidapara la caracterización de la cascarilla incluyendo la medición de espesores de capas e identificación de los diferentes óxidos es vital para modificar parámetros de procesamiento o para seleccionar la metodología de remoción mas adecuada. Hasta el momento estos estudios se han abordado con técnicas tradicionales tales como la microscopía óptica y electrónica de barrido SEM con éxito relativo. El origen del problema es que diferencias en composición no permiten distinguir claramente entre la magnetita y la hematita y sus diferencias en estructura cristalina no permiten distinguir entre la wüstita y la magnetita. Sin embargo, utilizando la combinación de técnicas como EDS y EBSD en forma simultánea se deberían poder distinguir entre las diferentes fases aportando además información de morfología de granos y bordes de granos sobre las mismas. El objetivo de este trabajo es estudiar óxidos desarrollados en alambrones de bajo carbono utilizando EDS y EBSD estableciendo las posibilidades de esta técnica como protocolo de caracterización de óxido en alambrones.En este trabajo se utilizaron alambrones SAE 1008, de 6,4 mm de diámetro, que fueron tratadas a dos temperaturas diferentes en el cabezal formador de espiras y enfriadas mediante proceso Stelmor. La integración de técnicas de EDS + EBSD ha permitido establecer los espesores de capas de las fases constitutivas de la cascarilla, identificar fases constitutivas y verificar aspectos asociados a las interfases entre bordes de grano del sustrato y los óxidos. A modo de ejemplo lafigura 1 muestra los resultados de un análisis de cascarilla donde se reconoce claramente la presencia de wüstita, magnetita y material base. El mapa de oxigeno obtenido en simultaneo ha sido fundamental para la diferenciación de las fases. Es interesante observar el crecimiento columnar de la magnetita, la diferencia en tamaño de granos y la no continuidad de bordes de grano en ambas capas de óxido. Los resultados obtenidos se correlacionan además con un estudiotermodinámico de la formación de óxidos contemplando las condiciones de enfriamiento aplicadas en la industria para los productos en estudio.