Técnicas de análisis térmico TGA Y DSC
Barrios G. Willian J.
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IIMM, SIDOR,C.A
Los aceros termoresistentes o resistentes al calor son aquellos materiales empleados en aplicaciones donde la temperatura de servicio excede los 650°C hasta alcanzar 1315°C aproximadamente, estos aceros se vienen desarrollando desde 1890 y tienen una amplia gama de aplicaciones en la Industria (calderas, reactores nucleares, intercambiadores de calor, tubos de recalentamiento y súper calentamiento en plantas de energía) y su criterio de aplicación incluyen la resistencia a la corrosión a elevadas temperaturas, estabilidad del metal (resistencia al agrietamiento, fatiga térmica), resistencia a creep, entre otras. Estas propiedades que exhiben están directamente relacionadas a sus características estructurales, ya que en función de ésta el comportamiento en servicio varía.
La gama de calidades de aceros resistente al calor es muy diversa, abarcando desde los aceros austeniticos-ferriticos y los austeniticos, siendo de vital importancia los contenidos de elementos aleantes que contengan como es el caso del Cromo y Níquel.
Comúnmente estos aceros se caracterizan y se evalúa su desempeño mediante tratamientos térmicos y por técnicas de caracterización como Microscopía Óptica (MO), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Difracción de Rayos X (DRX) y actualmente se ha ido incorporando a estos la aplicación del análisis térmico como la Termogravimetría (TGA o TG), Analisis térmico Diferencial (DTA) y la Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC).
Los análisis térmicos como TGA, DTA y DSC permiten caracterizar estos aceros y poder determinar con mayor precisión los eventos térmicos que se producen en determinadas temperaturas, atmósferas, velocidad de calentamiento y tiempo. Los termogramas de TGA y DSC pueden dar orientaciones muy valiosas y precisas sobre la energía requerida (ΔH) y temperatura a la cual tienen lugar los eventos térmicos que se dan en estos aceros, transformaciones de fases como: punto de Curie, transición α → γ, transición γ → δ, fases secundarias como por ejemplo la fase sigma (σ), punto de fusión; oxidación – reducción y cinética de corrosión.
Algunos de los eventos térmicos de mayor interés de estudio en estos aceros es la resistencia que tienen estos a la corrosión y las temperaturas a las cuales está ocurre, para ello se emplea la técnica TGA la cual nos dará los datos necesarios para el cálculo de la cinética de reacción (ver figura 1); otro evento comúnmente estudiado es la formación de la fase sigma (σ) ya que esta fase disminuye tanto la dureza del acero como la resistencia de este a la corrosión, en este caso es muy útil la técnica DSC o DTA ya que nos proporcionara información sobre la entalpia de la reacción y la temperatura exacta donde se precipita esta fase en el acero.
Estas técnicas de termoanálisis pueden emplearse por separado o en forma simultánea en equipos de analisis térmico simultáneo (STA) que tienen como ventaja que las condiciones de prueba sean perfectamente idénticas para una misma muestra y que además están siempre disponibles de forma simultanea dos o más juegos de información concerniente al comportamiento de la muestra.
Figura 1. Cambios de peso en etapas en curvas termogravimétricas de Haynes 230 sulfatadas a 600°C por 24 horas. Fuente: Lira, M.. (2015). Sulfidación En Alta Temperatura En Superaleación Haynes 230 Empleada En Anillos Sin Costura De Turboreactores De Aviones. San Nicolás de los Garzas: Universidad Autónoma de Nuevo León.
