L’infragilimento da idrogeno

Con il termine “infragilimento da idrogeno” si intende quel fenomeno per il quale materiali metallici normalmente duttili arrivano a rottura mediante processi di frattura con modalità fragile, conseguentemente alla diffusione di idrogeno atomico all’interno della struttura cristallina del metallo. Si tratta di una forma di danneggiamento particolarmente insidiosa e di difficile riconoscimento in esercizio.

Troppo spesso si sbaglia nell’identificare pedissequamente la failure analysis con l’analisi frattografica: mentre quest’ultima ha come obbiettivo la ricostruzione delle modalità di una rottura (sovraccarico puntuale o accumulo di fatica) e delle modalità di carico che l’hanno causata (trazione, flessione o torsione), la prima deve avere un orizzonte molto più ampio, mirando a identificare il “perché” di una rottura e non solo il “come” essa è avvenuta.

Ecco perché possiamo dire che il vero valore aggiunto di una failure analysis consiste nell’individuare non tanto modo di rottura e modo di sollecitazione, quanto nell’evidenziare quelle forme di danneggiamento e/o sollecitazione del materiale che hanno costituito l’innesco della rottura sotto osservazione.

In questo articolo affronteremo una delle forme di danneggiamento più insidiose e di difficile riconoscimento in esercizio, un danneggiamento che può essere intrinseco nel materiale, indotto dalle sue lavorazioni o legato alle condizioni di esercizio, ma che in ogni caso rimane latente senza manifestazioni esteriori fino alla rottura, rottura che avviene solitamente mediante un improvviso collasso strutturale del materiale con modalità fragile.
Tale forma di danneggiamento è l’infragilimento da idrogeno.

Quella inattesa fragilità….

Nella percezione comune, duttilità e fragilità sono caratteristiche proprie di ciascun materiale, perlomeno a temperatura ambiente: ecco perché quando un componente realizzato in un acciaio notoriamente duttile collassa improvvisamente con una frattura palesemente fragile, magari con una evoluzione completamente transgranulare come quella riportata in Figura 1, di solito la prima ipotesi che viene considerata è quella di un fenomeno di Stress Corrosion Cracking (SCC) , ossia un fenomeno di de-coesione intergranulare indotto dalla combinazione di un ambiente chimicamente aggressivo e di uno stato di sollecitazione monotona permanente, sollecitazione che può essere costituita anche da tensioni residue.

Ma nel momento in cui o non si riscontrino stati tensionali particolarmente gravosi e/o manchino le condizioni di un ambiente chimicamente aggressivo, e soprattutto le analisi EDS non mostrino traccia delle eventuali sostanze corrosive sulla superficie di frattura, di colpo sembra di essere entrati in un vicolo cieco.

In realtà la SCC non è l’unica risposta possibile a un danneggiamento come quello appena visto, soprattutto se si ha a che fare con un acciaio altoresistenziale: l’infragilimento da idrogeno è un altro fenomeno in grado di dare luogo a fratture dalla morfologia come appena descritta.

 

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Source: Stampi
L’infragilimento da idrogeno

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