El estudio pretende mejorar el rendimiento funcional del proceso de fabricación de aceros inoxidables austeníticos, referencias según norma AISI 304 y 304L (según la designación de Acerinox, ACX 160 y 161), destinados a aplicaciones de embutición profunda, modificando la morfología y reduciendo el contenido inclusionario.

Las inclusiones no deseadas en el material durante su procesado pueden incidir de forma negativa sobre el comportamiento del mismo al ser deformado plásticamente mediante el proceso de embutición profunda, disminuyendo el rendimiento funcional del proceso mediante la pérdida de calidad o integridad superficial de las piezas o componentes fabricados.

Las inclusiones no metálicas son partículas de óxidos, sulfuros, silicatos, aluminatos, en general escorias, que se encuentran dispersas internamente en los productos finales. Siempre existen en los aceros y su capacidad para generar defectos depende de la cantidad, tamaño y densidad de las mismas, pudiendo ser endógenas, durante la elaboración y solidificación del acero, o exógenas, contaminación exterior y accidental.

Las posibles causas que provocan el ataque de inclusiones exógenas en los aceros se concentran en acería, como realizar un soplado de argón con caudal, presión y tiempo inadecuados, entre otras. Por ello se estudia con detenimiento esta parte del proceso.

Para poder alcanzar el objeto de la tesis se antoja necesario conseguir una serie de objetivos particulares, como el análisis, caracterización y localización del origen del contenido inclusionario; estudio de la Influencia de las inclusiones en la Integridad Superficial; correlación de la temperatura de la cuchara de colada con el espesor de los ladrillos refractarios y propuestas de mejoras tecnológicas y procedimientos llevados a cabo en acería, con el fin de evitar las inclusiones o, si no es posible, minimizarlas.

El objetivo de esta Tesis Industrial, que se desarrolla en las instalaciones de la factoría de Acerinox Europa, se basa en determinar el origen de la oxidación presente en los bordes del acero AISI 430 con acabado especular.

El acero AISI 430, inoxidable ferrítico de mayor aplicación y uno de los menos aleados, ha ampliado en los últimos años su campo de aplicación debido a su precio reducido y estable. Entre los procesos de fabricación, asociados a su aplicación, están la embutición profunda y la conformación por estiramiento. En concreto, este acero objeto de estudio recibe en la última etapa del proceso un recocido en atmósfera reductora en los hornos denominados BA (Bright Annealing). Tras su paso por esta etapa, el acero inoxidable, por un lado, recupera las propiedades estructurales y mecánicas propias del material tras las deformaciones sufridas por los procesos de laminación anteriores y, por otro, se consigue un acabado superficial brillante (o especular) de gran demanda en el mercado.

A la salida de la etapa de recocido, el material presenta una oxidación en los bordes que por su apariencia se denomina filo amarillo. Del interés por determinar el origen de esta oxidación surge esta tesis industrial, en la que se trabaja tanto el control de variables de fabricación implicadas en la aparición de los filos amarillos, como la caracterización del AISI 430 con acabado especular mediante técnicas de análisis avanzadas.

La corrosión es un fenómeno que causa muchos problemas en ingeniería y repercute en importantes pérdidas en la economía mundial y en el medio ambiente.
Dentro del fenómeno de corrosión existen varios tipos, siendo una de las más importantes por sus peligrosas consecuencias la corrosión por picaduras.

En este tipo de corrosión se produce la propagación de la misma hacia el interior del metal formando túneles que avanzan rápidamente, llegando incluso a perforar por completo el material, dejando inutilizada la instalación, y en el peor de los casos provocando pérdidas económicas, materiales y personales en accidentes causados por este fenómeno. Por todo ello, se hace necesario realizar estudios que permitan conocer este fenómeno y el comportamiento de los materiales frente éste, de manera que pueda solventarse o en su defecto reducirse.

Uno de los parámetros importantes considerados para el estudio de la resistencia del acero a la corrosión por picadura es la temperatura crítica de picadura (TCP), por debajo de la cual el material no presentaría corrosión por picadura en las condiciones de ensayo, independientemente del potencial y el tiempo de exposición.

Teniendo en cuenta de que se trata de un parámetro experimental, éste resulta útil para la comparación de
diferentes materiales y poder realizar una clasificación de los mismos a partir de su comportamiento de cara
a su elección para las diferentes aplicaciones.

Para la determinación de la TCP se han establecido diferentes métodos, centrándose este trabajo en el método electroquímico potenciostático, donde se ataca el material a estudiar en un ambiente agresivo variando la temperatura a un determinado potencial de ensayo. Concretamente, se pretende establecer una metodología fiable para la realización de ensayos potenciostáticos con la que se determine de forma rápida y precisa la TCP de las diferentes calidades de inoxidables.

El Proyecto de Tesis, que se desarrollará bajo la supervisión de investigadores del Grupo de Estructura y Química de Nanomateriales de la Universidad de Cádiz y de la compañía ACERINOX, uno de los líderes mundiales en la producción de
aceros inoxidables, se centrará en la investigación mediante técnicas avanzadas de Microscopía Electrónica, fundamentalmente de Transmisión (TEM) y BarridoTransmisión (STEM), de diversas problemáticas de interés industrial. Por tanto, la actividad investigadora se realizará tanto en instalaciones de la Universidad de Cádiz como en las que la Empresa tiene en la Bahía de Algeciras (Cádiz).

De forma más concreta, en el proyecto de Tesis Doctoral se investigarán los cambios en la micro y nanoestructura de aceros inoxidables relacionados con modificaciones en su composición, procesado o tras experimentar procesos de deformación mecánica o de degradación por corrosión. Para indagar en dichos aspectos se utilizará una amplia batería de técnicas de Microscopía Electrónica disponibles en los Servicios Centrales de Investigación Científica y Tecnológica de la UCA, SC-ICYT UCA, (https://sccyt.uca.es). Para desarrollar el Plan de Investigación se dispondrá de equipamiento de última generación en el ámbito de la Microscopía TEM/STEM, como es el caso del microscopio TEM/STEM de aberraciones corregidas FEI Titan3 Themis 60-300-UCA, un microscopio TEM/STEM de alta productividad FEI Talos F200X G2, un microscopio FEGSEM de
ultra-alta resolución FEI Nova NanoSEM 450, un microscopio TEM/STEM JEOL2100 LaB6, un microscopio TEM/STEM JEOL2010F así como con un laboratorio para preparación de muestras metálicas electróntransparentes. Se cuenta, además, con equipamiento para procesado y simulación de datos de microscopía electrónica, así como con una amplia oferta instrumental complementaria a través de los SC-ICYT UCA y del Instituto Universitario de Microscopía Electrónica y Materiales de la UCA (IMEYMAT, https://imeymat.uca.es). Se utilizarán técnicas de Microscopía Electrónica de Difracción de electrones en diversos modos, técnicas de Imagen de alta resolución, tanto en barrido (SEM) como en transmisión en campo brillante y campo oscuro de alto ángulo (TEM¨HREM, STEM HAADF), así como en técnicas nanoanalíticas (espectroscopía de emisión de rayos-X ó XEDS, espectroscopía de pérdida de energía de los electrones ó EELS), en el ámbito de los materiales y procesos específicos de la producción de aceros inoxidables en ACERINOX.