Optimización del electropulido para el AISI 420

Abstract

Este proyecto aborda la problemática asociada a la caracterización metalográfica del acero inoxidable martensítico AISI 420 en estado Templado y Revenido (TR). La pasividad natural de este material y la presencia de carburos complejos dificultan su ataque mediante reactivos químicos convencionales, resultando a menudo en superficies manchadas o con picaduras que impiden un diagnóstico fiable. El estudio compara la eficacia del ataque químico tradicional (Reactivo Kalling II) frente a métodos electrolíticos (Ácido Oxálico 10%) asistidos por fuente de alimentación externa [1]. A través de cinco ensayos iterativos, se optimizó un protocolo que reduce el tiempo de preparación de 95 a 23 minutos, garantizando una observación nítida de la microestructura sin artefactos. El análisis económico valida la viabilidad industrial del método propuesto, equilibrando el incremento en el coste de consumibles con la drástica reducción de tiempos operativos.

Este trabajo surge como un desafío técnico muy concreto, que fue la dificultad para preparar muestras de acero inoxidable martensítico AISI 420 con los métodos tradicionales. Debido a su elevada dureza y a la capa pasiva que lo protege, encontré que el ataque químico convencional el kalling II a menudo queda insuficiente, ofreciendo resultados borrosos o no idóneos para caracterizar la microestructura y los carburos.

La solución planteada fue no se limitó a probar un solo método, sino a diseñar una matriz experimental de cinco ensayos iterativos. El objetivo fue contrastar directamente distintas estrategias de desbaste, evaluando si realmente compensa usar diamante frente al carburo de silicio o la alúmina y comparar la eficacia del ataque químico frente al electrolítico con ácido oxálico. Durante el proceso, se ajustó variables críticas como el voltaje probando a 6v, 10v y 15 v y los tiempos de exposición detallados en el trabajo, sin perder de vista algo fundamental en la industria que es la rentabilidad y el coste de los consumibles.

La conclusión de mi investigación es contundente: el ataque electrolítico es técnicamente superior al químico para este material. Esta superioridad se define por la sustitución de la corrosión pasiva por una disolución anódica selectiva a 10 V, mecanismo capaz de eliminar la capa de material deformado (Capa de Beilby) y revelar la estructura virgen sin generar relieve topográfico ni tinciones artificiales. Bajo esta premisa, he validado el Ensayo 5 (Protocolo óptimo de preparación híbrida con ataque secuencial) como la solución óptima, pues logra una calidad visual de alto contraste y fidelidad microestructural, reduce el tiempo de proceso a 30 minutos y mantiene un coste viable, transformando un método incierto en un estándar robusto.

This work arose as a very specific technical challenge, which was the difficulty in preparing samples of AISI 420 martensitic stainless steel using traditional methods. Due to its high hardness and the passive layer that protects it, I found that conventional chemical etching with Kalling II is often insufficient, producing blurred results that are unsuitable for characterising the microstructure and carbides.

The proposed solution was not limited to testing a single method, but rather to designing an experimental matrix of five iterative tests. The objective was to directly compare different roughing strategies, evaluating whether it really pays to use diamond over silicon carbide or alumina, and to compare the effectiveness of chemical etching versus electrolytic etching with oxalic acid. During the process, critical variables such as voltage were adjusted, testing at 6v, 10v and 15v, and the exposure times detailed in the work, without losing sight of something fundamental in the industry, which is profitability and the cost of consumables.

The conclusion of my research is clear: electrolytic etching is technically superior to chemical etching for this material. This superiority is defined by the replacement of passive corrosion with selective anodic dissolution at 10 V, a mechanism capable of removing the layer of deformed material (Beilby layer) and reveal the virgin structure without generating topographical relief or artificial staining. Under this premise, I have validated Test 5 (Optimal hybrid preparation protocol with sequential etching) as the optimal solution, as it achieves high-contrast visual quality and microstructural fidelity, reduces processing time to 30 minutes, and maintains a viable cost, transforming an uncertain method into a robust standard.