Sabe-se que o hidrogênio causa fragilização e rachaduras no aço, comumente chamadas de rachaduras induzidas por hidrogênio (HIC). A HIC normalmente ocorre em soluções aquosas, pois o hidrogênio pode se difundir na matriz do aço, resultando em fragilização e rachaduras no aço.
A HIC é discutida principalmente hoje, pois é uma grande preocupação em muitos setores. Muitas vezes é causado por fatores acidentais durante o processo de conformação ou acabamento que permitem a entrada de hidrogênio na matriz do aço.
O HIC é influenciado por três fatores principais: desempenho do material, condições ambientais e estresse.
Borbulhando na superfície da amostra após carregamento de hidrogênio
Durante a Segunda Guerra Mundial, um caça Spitfire da RAF caiu do ar devido a uma falha mecânica, matando o piloto instantaneamente. O incidente foi considerado de grande importância, o que levou as autoridades a recolher todas as partes do avião e a estabelecer uma equipa especial de investigação para determinar a causa do acidente.
A investigação revelou que a queda da aeronave foi causada pela fratura do eixo principal. A fratura mostrou múltiplas pequenas fissuras, conhecidas na época como fraturas finas.
Em 1940, o Sr. Li Xun, fundador do Instituto de Pesquisa de Metais da Academia Chinesa de Ciências, iniciou o trabalho de pesquisa na Universidade de Sheffield após se formar. O pré-requisito para resolver este problema era encontrar uma maneira de testar e analisar quantitativamente o teor de hidrogênio no aço.
Posteriormente, o Sr. Li Xun inventou um determinador de hidrogênio para medir o teor de hidrogênio no aço. Acabou sendo comprovado que o hidrogênio foi o responsável pela fratura do eixo principal da aeronave. Como resultado, o Sr. Li Xun tornou-se o fundador do campo do craqueamento induzido por hidrogênio.
Aços de alta resistência contendo cromo e níquel são altamente suscetíveis ao hidrogênio. Aços com alto teor de carbono têm maior tendência à trinca induzida por hidrogênio, enquanto aços com baixo teor de carbono são menos propensos a esse fenômeno.
Peças forjadas com estrutura densa são mais suscetíveis a trincas induzidas por hidrogênio do que peças fundidas com estrutura solta. Quando os átomos de hidrogênio penetram no aço, a força de ligação atômica entre os grãos diminui e a tenacidade do aço fica comprometida. A fratura causada pela fissuração induzida pelo hidrogênio é semelhante a outras fraturas frágeis, e os materiais de alta resistência são mais suscetíveis à fratura intergranular.
No aço de baixo carbono, é provável que apareçam covinhas pequenas e incompletas nas pequenas facetas ao longo da fibra, formando o que é conhecido como “padrão de garra de galinha”.
Fratura por fragilização por hidrogênio
O craqueamento induzido por hidrogênio tem histerese.
A ocorrência de fissuras induzidas pelo hidrogénio em componentes soldados pode ser repentina e representa uma séria ameaça para pessoas e propriedades. Esta questão exige grande atenção.
Acidente de explosão
A eliminação do hidrogénio nos metais é uma questão crítica que requer atenção. Certos aços ou componentes utilizados em condições específicas devem ser submetidos a tratamento de desidrogenação. Por exemplo, peças galvanizadas utilizadas em aeronaves devem passar por esse processo. A remoção de hidrogênio também é necessária para zincagem em peças elásticas e aço de alta resistência.
O processo de remoção de hidrogênio das peças envolve tratamento térmico. A eficácia da remoção do hidrogénio depende da temperatura de remoção do hidrogénio e do tempo de retenção. Quanto maior a temperatura e maior o tempo, mais eficaz será a remoção do hidrogênio.
Tipicamente, o componente a ser tratado pode ser colocado num forno a vácuo e tratado a uma temperatura de 200-250°C durante 2-3 horas. O óleo quente também pode ser usado para obter o mesmo efeito de remoção de hidrogênio que o forno. Este método oferece o benefício de aquecimento uniforme e requisitos de equipamento mais simples.
