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Las definiciones del proceso de rotura por corrosión bajo tensiones que se pueden encontrar en la bibliografía son muy variadas y en cada una es normal descubrir un matiz que puede resultar muy interesante para entender el problema. Como muestra indicar sólo un par de ejemplos:

 Según Jones y Ricker [JON92], “la corrosión bajo tensiones (SCC) es un término usado para describir los fallos en servicio en los materiales usados en ingeniería que ocurre por la lenta propagación de una grieta que ha sido inducida por el ambiente” y en la que “la propagación de la grieta que se observa es el resultado de una interacción sinérgica de las tensiones mecánicas y de las reacciones de corrosión”.

 Otros autores (Sprowls y Brown [SPR62]), Polmear [POL95]), han preferido destacar otras características: La corrosión bajo tensiones es el resultado de una interacción entre una tensión y un proceso corrosivo que puede producir una fractura frágil prematura en un material dúctil.

Afortunadamente para que se produzca este tipo de rotura se deben dar tres circunstancias simultáneamente: la aleación debe ser susceptible, el ambiente debe corroer a la aleación y las tensiones a las que está sometida la aleación deben ser suficientes [SPE75, OTE97, por ejemplo]. Un cambio en cualquiera de ellas puede evitar que aparezca SCC por lo que resulta muy importante conocer su influencia para el diseño de la estructura [JON92].

Sin embargo, la corrosión bajo tensiones es una forma especialmente peligrosa de corrosión porque se puede producir sin que haya una evidencia externa de corrosión o de deformación visible macroscópicamente, aún en materiales dúctiles. Esta falta de señales que avisen de la presencia de grietas en el material, hace muy difícil su detección y puede provocar una rotura catastrófica. [WAL85, JON92, por ejemplo] Este es el caso de la SCC de las aleaciones de aluminio, en las que frecuentemente apenas se forman productos de corrosión, lo que hace que este proceso aún sea más indetectable en este tipo de aleaciones, ya que la estructura aparentemente no está corroída, pero en su interior hay grietas que pueden provocar el fallo de la misma.

Como la mayor parte de las roturas diferidas, las que se producen o corrosión bajo tensiones se desarrollan en tres etapas: incubación, propagación y, si es el caso, rotura final. Además, la

grieta se puede propagar con velocidad muy diferente (entre 10-5 y 10-11 m/s) lo que hace más peligroso si cabe a este tipo de rotura. [JON92]

Por otra parte, la SCC se presenta usualmente de forma intergranular, en algunos casos transgranular, o de forma combinada, pero siempre la superficie de fractura tiene apariencia frágil. La corrosión bajo tensiones típica que se da en aleaciones de Al es intergranular. Las fracturas por SCC se producen en una dirección aproximadamente perpendicular a la de las tensiones existentes, independientemente del camino local seguido por la grieta. Las tensiones que provocan este tipo de rotura son muy variadas y pueden ser debidas tanto a las cargas exteriores producidas en servicio, como a las generadas durante los tratamientos térmicos o los procesos de montaje de las piezas. [SPE75, SPR62b, por ejemplo] No obstante, bastantes autores [SPR62, entre otros muchos] consideran que sólo se puede dar corrosión bajo tensiones si las cargas son de tracción.

Por otra parte, cuando las tensiones mecánicas son cíclicas el proceso se suele definir como “corrosión-fatiga”. La frontera entre ambas procesos es vaga y a menudo la corrosión fatiga es considerada como un caso de SCC [JON92].

La susceptibilidad de las aleaciones de aluminio a la corrosión bajo tensiones es conocida desde los albores del desarrollo de estas aleaciones: el primer caso de rotura corrosión bajo tensiones (SCC) fue publicado por Rosehain y Archbutt, en 1919 [SPE75].

Muchos de los fallos en servicio que se han producido en aleaciones de aluminio,

especialmente en el pasado pero también en la actualidad, se han debido a la formación y propagación de grietas de corrosión bajo tensiones. La mayor parte de ellos se han observado en aleaciones de aluminio de alta resistencia usadas en estructuras aeronáuticas (Al-Zn-Mg- (Cu)) y en aleaciones soldables de resistencia media (Al-Zn-Mg) [SPE75], lo que conlleva (y ha conllevado) un menor uso de estas aleaciones, en relación con sus aplicaciones potenciales [WAL85].

Es interesante resaltar que estadísticamente el número de fallos en servicio por corrosión bajo tensiones en el sector aeroespacial fue aumentando de forma importante con el uso creciente de diversas aleaciones de la serie 7000 (Figura 1-2), alcanzándose un máximo en los años finales de la década de los sesenta del siglo XX (1968); a partir de entonces, el número de casos registrados ha ido decreciendo de forma significativa [SPE75].

Los datos necesarios para construir la figura 1-2 se obtuvieron de más de tres mil “informes” de compañías aeroespaciales, agencias nacionales o laboratorios. La mayoría de los fallos afectaron a aeronaves de pequeño tamaño, pero también se produjeron (fueron detectados) en aeronaves de mayor tamaño, helicópteros, o cohetes. Además hay que indicar que dichos datos están subestimados, ya que no incluyen aquellos casos en los que no ha sido posible determinar la causa del fallo, sin embargo es un buen indicador de la magnitud del problema, en particular para las aleaciones de aluminio que son los materiales más ampliamente

utilizados en la construcción de estructuras aeronáuticas.

Según Speidel [SPE75], la reducción observada podría haber sido debida a la introducción de aleaciones menos susceptibles, y a una mejor protección de las aleaciones durante su uso en servicio.

No obstante, hay que indicar, aunque pueda ser un hecho casual, que esta disminución coincide cronológicamente con el desarrollo y la aplicación a nivel industrial del tratamiento T73 (del que se tratará más adelante con mayor profundidad). En este sentido, casi el 90 % de los fallos en servicio en productos de aleaciones de aluminio se han producido en las

aleaciones 7079-T6, 7075-T6 y 2024-T3. Por el contrario, no se conoce ningún caso de fallo en servicio por SCC de productos de 7075-T73 o 7050-T74, aunque sí se pueda producir SCC en estos estados de tratamiento en determinadas condiciones de laboratorio [STA96].

Los sitios de iniciación de SCC en piezas de aleaciones de aluminio son muy variados: normalmente se producen en las zonas de las piezas que favorecen la concentración de tensiones, bien sean debidas al diseño (agujeros, esquinas, etc.), o al deterioro del material durante la vida en servicio (corrosión por picaduras o intergranular, grietas de fatiga, etc.),

Figura 1-2. Estimación del número de fallos en servicio de productos aeroespaciales en Europa y Norteamérica entre 1960 y 1970 [SPE75].

pero también en un número notable de casos no se conoce el lugar donde se han iniciado las grietas [SPE75].

Los fallos en servicio por SCC en las aleaciones comerciales de aluminio, se dan casi

exclusivamente en secciones gruesas, y cuando hay tensiones en la dirección transversal corta (o del espesor), es decir perpendiculares a la dirección de forja y/o laminación [SPR62,

STA96], produciéndose el desarrollo de las grietas de SCC en la dirección de laminación (Fig. 1-3). En los productos finos (chapas) es muy difícil que se produzca corrosión bajo tensiones ya que no hay tensiones aplicadas en dirección perpendicular a la de laminación (salvo

circunstancias excepcionales) y las grietas no pueden crecer a lo largo de los bordes de grano, la mayoría de los cuales están en el plano de laminación [SPE75]

Afortunadamente, los fallos en servicio por corrosión bajo tensiones en estructuras

aeronáuticas no han derivado en fallos catastróficos o accidentes [LIN99, POL95, KO98], ya que las piezas dañadas se suelen localizar y cambiar en las inspecciones de mantenimiento. Sin embargo esos fallos producen pérdidas económicas muy elevadas debidas tanto más a la permanencia en tierra de las aeronaves, que al coste en sí de la sustitución de las piezas deterioradas [SPE75, WIL03]. Es decir, la corrosión bajo tensiones ha pasado de ser un tema de seguridad a uno económico [LIN99, WOO00].

Un aspecto importante para conseguir esa reducción de los fallos en servicio fue el reconocimiento de la existencia del problema lo que propició que el esfuerzo investigador fructificara en el desarrollo de los tratamientos sobremadurados, en particular el tratamiento T73.

Desde la perspectiva actual se puede decir que la utilización de estos tratamientos

sobremadurados ha supuesto una mejora importantísima en el comportamiento a corrosión Figura 1-3. Sección transversal de un tirante de una tren de aterrizaje. a)

Múltiples grietas de corrosión bajo tensiones (SCC). b) Detalle de la grieta inferior mostrando un desarrollo intergranular [WAL85].

bajo tensiones de las aleaciones de aluminio de uso aeroespacial y ha reducido notablemente, en la práctica, el problema de los fallos en servicio de las mismas.

En la actualidad se puede decir que el descenso en el número de fallos en servicio por

corrosión bajo tensiones en las aleaciones de aluminio de alta resistencia que se ha producido en los últimos años se debe tanto a la aplicación de los tratamientos T73, como a un mejor conocimiento del problema.

No obstante, la aplicación de este tipo de tratamientos conlleva, como ya se ha indicado, un inconveniente inevitable, ya que se produce una reducción de las propiedades mecánicas, y, subsidiariamente, un aumento del peso de la estructura, lo cual es de especial importancia en el sector aeroespacial. Este hecho ha dado pie a la búsqueda de nuevas aleaciones y

tratamientos térmicos (tratamientos RR, T77, etc) que minimicen la pérdida de resistencia mecánica manteniendo el comportamiento en SCC deseado, habiéndose obtenido notables mejoras pero sin haber conseguido optimizar simultáneamente ambas características.

1.2 CORROSIÓN BAJO TENSIONES EN ALEACIONES DE ALUMINIO DE