Los aceros HTSteels son una nueva familia de aceros super refractarios cuya composición química incluye elementos de aleación no presentes en los aceros refractarios comerciales y un tratamiento térmico de estabilización, que aseguran las propiedades mecánicas a alta temperatura desde el mismo instante del uso del material, reduciendo su deformabilidad y favoreciendo la deceleración del crecimiento de grietas en entornos de alta temperatura.
Los aceros inoxidables refractarios son comúnmente utilizados en la fabricación de componentes de equipamiento industrial sujetos a solicitaciones a alta temperatura (400-1100ºC), en condiciones corrosivas y soportando cargas y desgastes significativos. Por esta razón, se encuentran presentes en aplicaciones como componentes estructurales, tubos de radiación y contenedores de piezas en hornos de tratamiento térmico utilizados, principalmente, en los sectores de producción de productos laminados y fundición de acero y de aluminio. Su uso se extiende también a vigas, bandejas y railes en hornos asociados a la sinterización metálica o cerámica en sectores como la pulvimetalurgia, microfusión y cerámica, elementos estructurales y de transporte en hornos de estampación en caliente, minería o cementeras, etc.
El uso de los aceros refractarios se encuentra condicionado por dos factores principales: su vida útil en servicio y el coste de las materias primas utilizadas en su fabricación. Como explica Fernando Santos, responsable de Materiales y Procesos Especiales de AZTERLAN, “la vida útil de estos elementos es crítica, ya que su sustitución en un equipo que trabaja de forma continua requiere la parada completa del proceso de fabricación, lo que representa importantes pérdidas de energía y productividad. En todos los casos, la rápida degradación de los componentes supone también un importante consumo de recursos de las valiosas y escasas aleaciones contenidas en ellos”.
En este aspecto, los principales modos de fallo de estos componentes están vinculados con la deformación prolongada (fluencia lenta), la propagación de grietas, la fatiga térmica, el desgaste y la corrosión. Por esta razón, desarrollar materiales con mayores propiedades de fluencia, tasa de crecimiento de grietas, fatiga térmica y resistencia al desgaste, manteniendo un buen nivel de resistencia a la corrosión es fundamental para evitar la rápida degradación de estos componentes críticos. “La estrategia que hemos seguido para conseguir este objetivo se ha orientado a entender el papel de cada elemento químico en la microestructura y así como el flujo de proceso y las variables del mismo, como aspectos críticos a tener en cuenta en las propiedades finales. La aplicación de la metodología que denominamos SUMA (Superior Materials) ha permitido interpretar los mecanismos microestructurales detrás de las propiedades a alta temperatura y seleccionar un rango definido para cada elemento de aleación y su proporción combinada. Siguiendo esta línea de trabajo, hemos desarrollado una nueva familia de aceros “super refractarios”, que incorpora nuevos elementos de aleación, ajustando otros presentes en los aceros refractarios comerciales y un tratamiento térmico de estabilización para garantizar unas propiedades finales homogéneas y ventajosos desde el inicio de uso en servicio”.
Estos nuevos aceros super refractarios, denominados HTSteels y protegidos por patente, incluyen en su composición química elementos como Mo, Nb y W, “que promueven la precipitación de carburos, de tal forma que dificultan el avance de grieta en el material/componente”. También tienen cantidades más ajustadas de Ni y C “de tal forma que conseguimos buenas propiedades mecánicas sin afectar a la buena resistencia a la corrosión, que ya ofrecen los aceros refractarios”.
Para asegurar su óptima transferencia industrial y su aplicación en la producción de piezas a escala industrial, el equipo también ha desarrollado un proceso de fabricación de estos materiales. Este proceso, basado en un proceso convencional de fundición al que se incorporan algunos ajustes, tiene como claves principales “asegurar la suficiente homogeneización de los elementos de la carga y reducir inclusiones y óxidos en el material”. Sin embargo, el aspecto más innovador “consiste en el diseño y la incorporación de un tratamiento térmico de estabilización, que realmente comprende un precipitado homogéneo y ordenado de carburos secundarios en toda la matriz, incrementado con ellos las propiedades mecánicas a elevadas temperaturas”.
Esta nueva familia de aceros super refractarios ha sido desarrollada en el seno del proyecto europeo HiperMAT.
