A crescente demanda por materiais metálicos de alto desempenho tem impulsionado o desenvolvimento de aços de alta resistência. No entanto, um desafio significativo na produção e aplicação desses materiais é a presença de hidrogênio difusível que, devido seu efeito negativo em certas propriedades mecânicas de metais pode comprometer a segurança das estruturas. Por esse motivo monitorar a concentração de hidrogênio em tais materiais é de grande relevância para o desenvolvimento dessas ligas, bem como para o controle de processos e garantia de qualidade.
Vamos entender melhor o motivo pelo qual precisamos ter cuidado com a presença desse elemento nos aços.

O hidrogênio é o elemento mais leve da tabela periódico e possui o menor diâmetro atômico. Devido ao seu pequeno tamanho, o átomo de hidrogênio pode facilmente se difundir em uma rede metálica, prejudicando as propriedades mecânicas dos metais, em particular na tenacidade. O efeito negativo mais conhecido do hidrogênio no aço é a fragilização induzida pelo hidrogênio, as famosas trincas induzidas por Hidrogênio.

Mas todo o Hidrogênio presente no aço é prejudicial?

A resposta é não, e por isso vamos continuar esse artigo mostrando as diferentes formas que o Hidrogênio pode estar presente no metal.

Hidrogênio Difusível
Átomos de hidrogênio localizados em interstícios, possui alta mobilidade e sua solubilidade aumenta com a temperatura

Hidrogênio Residual
Moléculas de hidrogênio fracamente e fortemente aprisionadas, imóveis. Sua solubilidade diminui com a temperatura, decompõe-se em átomos com ativação térmica

Hidrogênio Fixo
Hidretos estáveis, ligados ao metal, por exemplo, V, Mg, Li, La, Ti, entre outros.

Portanto, o hidrogênio fixo não apresenta prejuízo ao material, justamente por sua alta estabilidade. Por outro lado, em irregularidades na rede metálica, sejam vazios, poros, contornos de grãos, microfissuras, os átomos de H podem se recombinar em moléculas de H2, e ambos os efeitos têm impacto negativo nas propriedades dos metais e podem levar à fragilização.

Visto isso, conseguimos entender que danos materiais induzidos por hidrogênio são um fenômeno bem temido, pois manifestam-se de forma sucinta, uma vez que um componente, mesmo com composição química adequada e sem sinais visíveis de corrosão ou falha podem quebrar de forma imprevisível sob a influência de estresse mecânico, o que pode levar a danos fatais e ambientais.

Pensando em todo o dano que esse pequeno elemento pode causar em estruturas, vale atenção redobrada para análise, pesquisas e controle de qualidade dos materiais, levando em consideração técnicas analíticas modernas e precisas.

Finalizo esse artigo apresentando umas dessas técnicas, que é a extração de gás a quente, que tem como finalidade obtenção do valor do Hidrogênio Difusível presente na amostra, mas também avaliar seu comportamento quando aplicada diferentes temperaturas.