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La soldadura de los aceros inoxidables martensíticos ha presentado ciertas dificultades y el uso de tratamientos térmicos es normalmente obligatorio. Las razones son diferentes para cada grado de acero, pero en general, es común obtener alta dureza y baja tenacidad en la zona afectada por el calor. Este hecho está asociado con la estructura martensítica en sí misma y el contenido de carbono. Una posible solución a este problema y para alcanzar determinadas propiedades en condición como soldado o después de determinados tratamientos térmicos, el contenido de C se reduce a muy bajos niveles mejorando la soldabilidad y disminuyendo la dureza y se agregan elementos como Mo y Cu para mejorar la resistencia a la corrosión y Ni para encontrar el equilibrio químico entre elementos alfágenos y gammágenos, tratando de obtener una estructura completamente martensítica. Estas aleaciones solidifican como ferrita delta. La transformación de ferrita delta en austenita comienza alrededor de los 1300 ºC y termina, en el caso de condiciones de equilibrio, alrededor de los 1200 ºC. Con velocidades de enfriamiento reales, durante el proceso de soldadura, pequeñas cantidades de ferrita delta son retenidas en la microestructura, como así también cantidades variables de austenita. Estos aceros ofrecen buena resistencia a la corrosión en ambientes dulces o ligeramente ácidos y han sido desarrollados para aplicaciones OCTG (oil country tubular goods). Desde mediados de la década de los 90 es posible soldarlos y su utilización se ha incrementado casi exclusivamente en la industria del gas y del petróleo. El objetivo de este trabajo fue establecer las relaciones existentes entre las variables del proceso de soldadura, la microestructura resultante y las propiedades del metal de aporte puro a partir de un estudio sistemático y contribuir al entendimiento de los fenómenos microestructurales y mecánicos que controlan estas relaciones. A su vez, se buscó establecer los parámetros de soldadura óptimos para la obtención de microestructuras que maximicen dichas propiedades, aportando información adicional sobre las características metalúrgicas de estos depósitos.Se estudiaron las características microestructurales, las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión y al daño por hidrógeno del metal de aporte puro tipo acero inoxidable supermartensítico. Las variables estudiadas fueron el calor aportado, el gas de protección y el tratamiento térmico post soldadura. Este estudio se realizó sobre doce cupones o probetas de metal de aporte puro soldadas de acuerdo con la norma ANSI/AWS A5.22-95 con un alambre tubular del tipo metal cored de 1,2 mm de diámetro, bajo el proceso de soldadura semiautomática MCAW con protección gaseosa. Los diferentes gases protectores utilizados fueron: Ar+5%He, Ar+2%CO2 y Ar+18%CO2.Se realizó una caracterización química, metalúrgica y mecánica. La composición química se determinó por espectrometría de emisión óptica y los contenidos de C, O, N y S de midieron por Leco. La caracterización microestructural se llevó a cabo por medio de microscopías óptica y electrónica de barrido y difracción de rayos X determinándose, en forma aproximada, los contenidos de ferrita delta y austenita retenida por medio de metalografía cuantitativa y el método comparativo de picos, respectivamente. La caracterización mecánica se realizó a través de ensayos de dureza, tracción e impacto tipo Charpy-V, obteniéndose las curvas de transición dúctil-frágil para cada configuración de proceso.Por otro lado, sobre algunas muestras se desarrollaron líneas complementarias: tratamientos térmicos de corta duración, maximización de la tenacidad, estabilidad de la austenita, corrosión por picado, corrosión bajo tensiones y daño por hidrógeno. En forma general, los contenidos de Cr, Ni, Mo, Si, Cu y Mn disminuyeron levemente a medida que aumentó el contenido de CO2 en el gas de protección y los contenidos de C, O y N aumentaron a medida que se incrementó el potencial de oxidación en el gas de protección. Esto se observó en los cupones soldados con alto y bajo calor aportado. En todos los casos, la microestructura estuvo constituida por una matriz martensítica con pequeñas fracciones de ferrita delta, de austenita retenida y algunos precipitados para la condición como soldado.El cupón soldado con alto contenido de CO2 en la atmósfera gaseosa presentó, para una misma velocidad de calentamiento (1 °C/min), más altas temperaturas AC1 y AC3.Por otro lado, se obtuvo un leve incremento en la dureza y la resistencia a la tracción y disminución de la tenacidad a medida que se aumentaron los contenidos de CO2 en la atmósfera gaseosa. El tratamiento térmico de 650 °C – 15 minutos, disminuyó levemente los valores de dureza y resistencia a la tracción y mejoró la tenacidad de los cupones soldados, alcanzando los mejores valores, las probetas soldadas bajo Ar+He.Los tratamientos térmicos de solubilizado + doble revenido (1000 °C – 60 minutos + 650 °C – 15 minutos + 600 °C – 15 minutos), brindaron los más altos valores de austenita retenida a temperatura ambiente. Estas condiciones microestructurales generaron los más altos valores de la tenacidad al impacto, incrementando un 250 y 310 % de energía, comparándolas en condiciones como soldado para los cupones soldados con Ar+5% He y Ar+18% CO2, respectivamente.En cuanto a los ensayos de corrosión por picado, se observó que la probeta en condición como soldado proveyó una microestructura menos susceptible a este mecanismo de corrosión, que la probeta tratada térmicamente. A mayor concentración de iones agresivos, menor fue la resistencia a la corrosión por picado.Fenómenos de precipitación, asociados a los tratamientos térmicos, controlarían la resistencia a la corrosión, ya que, se obtuvo corrosión bajo tensiones intergranular en los ensayos realizados a 100 °C, 10 bares de CO2 en una solución con altos contenidos de Cl-.La resistencia a la tracción disminuyó bajo condiciones de carga de hidrógeno y las probetas con más altos valores de dureza fueron las más susceptibles a este tipo de daño.

Se estudiaron las características microestructurales y las propiedades tribológicas del metal de aporte puro obtenido con un alambre tubular con relleno metálico (metal-cored), por el proceso de soldadura semiautomática con protección gaseosa (MCAW). Las variables estudiadas fueron: el procedimiento de soldadura (gas de protección: Ar-2%CO2 y Ar-80%CO2 y parámetros de soldadura: bajo y alto calor aportado) y el tratamiento térmico posterior. Para poder evaluar el efecto de los mismos sobre las características tribológicas de los depósitos, se realizó un estudio sistemático de dilución, se caracterizó la microestructura mediante microscopía óptica y electrónica, análisis químicos y mediciones de dureza y por último se estudió la resistencia al desgaste con un ensayo en seco bajo un sistema de deslizamiento puro con distintas condiciones de soldadura. También se tuvieron en cuenta distintas cargas aplicadas en el ensayo de desgaste y diferentes temperaturas de tratamientos térmicos.El objetivo de este trabajo fue relacionar los datos obtenidos y encontrar los vínculos existentes entre variables de proceso, tratamientos térmicos, microestructura, propiedades de dureza, resistencia al desgaste, oxidación y fricción.En general se encontró que soldar con el mayor calor aportado y con mayor contenido de CO2 en la mezcla gaseosa de protección produjo una mayor dilución, necesitándose 3 capas como mínimo para alcanzar la composición química del consumible. Para las probetas soldadas con menor calor aportado se encontró que en la segunda capa ya se alcanzó la composición química deseada.En cuanto a la composición química se observó que las probetas soldadas con mayor contenido de CO2 en el gas de protección presentaron la menor transferencia de elementos de aleación al metal depositado, como ser Mn y Si. Esto produjo un incremento de la temperatura de inicio de la transformación martensítica y una disminución en el contenido deaustenita retenida. Este efecto no influyó significativamente sobre las propiedades del metal depositado. Se observó que para todas las probetas soldadas la microestructura estuvo formada por martensita, con una pequeña fracción de austenita retenida y carburos. La caracterización tribológica evidenció una capa de óxido superficial sobre todas las probetas ensayadas. El gas de protección y el calor aportado influyeron sobre el revenido en multipasadas y en consecuencia en la precipitación de carburos, siendo aquél mayor cuanto mayor fue el calor generado (mayor contenido de CO2 y parámetros más altos). Este revenido produjo un aumento de dureza y una reducción de la resistencia a la oxidación que en las probetas ensayadas a bajas cargas produjo una disminución de la resistencia al desgate oxidativo suave. Asimismo, las muestras tratadas térmicamente y ensayadas bajo las mismas condiciones presentaron precipitación de carburos y reducción de la resistencia al desgaste oxidativo suave.Para las probetas ensayadas a alta carga, el mecanismo de desgaste encontrado fue oxidativo severo. La resistencia del sustrato controló la resistencia al desgate. Las probetas soldadas con menor contenido de CO2 en la mezcla gaseosa y con menor calor aportado presentaron la menor dureza inicial y, por ende, la menor resistencia al desgaste. El tratamiento térmico post soldadura produjo endurecimiento secundario, lo que mejoró el comportamiento al desgaste para todas las condiciones.Los ensayos realizados bajo carga variable mostraron oxidación superficial y microfisuras debajo de la capa de óxido. El mecanismo de desgaste fue delaminación. Las probetas más duras presentaron la menor resistencia al desgaste.Los ensayos de desgaste realizados a elevadas presiones de contacto mostraron una fuerte deformación en la zona cercana a la superficie y extrusión de la superficie desgastada. La probeta tratada térmicamente que presentó mayor dureza inicial tuvo mejor resistencia al desgaste. Por último, se encontró que el tipo y el espesor del óxido formado sobre la superficie desgastada controlaron el coeficiente de fricción.

El presente trabajo de Tesis se orientó a estudiar métodos de conservación no térmicos (utilización de ozono gaseoso y altas presiones hidrostáticas) que permitieron desarrollar un producto cárnico destinado a mejorar la vida útil del mismo manteniendo los atributos de calidad, de manera tal que puedan ser producidos y comercializados por la industria alimentaria y aceptados por el consumidor.Para el desarrollo del producto cárneo se utilizó músculo bovino adductor femoris y semimembranosus (nalga) de los cuales se obtuvieron discos de 6 cm de diámetro y 3 mm de espesor.En la primera etapa de las investigaciones se estudió el efecto del tratamiento de la carne bovina con ozono gaseoso sobre el desarrollo de la microflora natural y sobre un microorganismo patógeno (Listeria monocytogenes). Se desarrolló un sistema de ozonización mediante el diseño de cámaras de ozonización utilizando recipientes de vidrio herméticos a los cuales se les realizó una adaptación de las tapas para permitir la entrada de ozono y liberar el gas presente en los recipientes. Se implementó un sistema de cierre del pasaje de gas y se trabajó bajo campana para evitar concentraciones de ozono por arriba del límite 0.214 mg O3/m3 permitidos en el laboratorio. Se implementó un método analítico para la cuantificación de ozono mediante un sistema donde se recogía el ozono circulante y se procedía a realizar una titulación iodométrica. Se pudo establecer que el caudal de aire que circulaba por la cámara presentaba una concentración de ozono constante de 218 mg O3/m3.Se modeló matemáticamente mediante un balance de materia no estacionario la evolución de la concentración de ozono dentro de la cámara de ozonización en función del tiempo. Se realizaron ensayos con ozono utilizando concentraciones entre 218-283 mgO3/cm3, realizando refuerzos cada 30 min durante diferentes períodos de tiempo (3 y 5 h). Se logró disminuir en hasta 2 ciclos logarítmicos el recuento de heterótrofos (bacterias ácido laticas, mesófilos y enterobacterias) en las muestras cárnicas tratadas con ozono.Se optimizó el tratamiento determinando el tiempo y concentración de ozono en la cámara que produjo una disminución significativa del recuento de microorganismos heterótrofos, sin afectar negativamente el color superficial y la oxidación lipídica. El tratamiento óptimo consistió en pulsos de corriente de ozono de 5 minutos con refuerzos cada 30 minutos durante un período de 5 horas, que condujeron a una concentración de 276 mgO3/m3 dentro de la cámara.El tratamiento optimizado permitió la reducción de más de 1 ciclo logarítmico el recuento de L. monocytogenes inoculada en la carne frescas en una concentración de 103 UFC/ml. El ozono afectó el desarrollo de L. monocytogenes ya que durante dos semanas de almacenamiento las muestras inoculadas tratadas con ozono, envasadas al vacío y mantenidas a 4ºC no presentaron modificación del número de microorganismos.El tratamiento con ozono bajo condiciones operativas previamente optimizadas no generó cambios sensoriales en el producto al compararlo con la carne sin tratamiento a partir de ensayos realizados mediante panel sensorial (ensayo triangular).En la segunda etapa de las investigaciones se utilizó el tratamiento de Alta Presión Hidrostática para desarrollar un producto con una mayor vida útil. El tratamiento de APH se llevó a cabo en un sistema de Stansted Fluid Power (modelo FPG9400:922) del INTA, Castelar. Se utilizó una velocidad de presurización de 300 MPa/min y la despresurización se realizó instantáneamente. La temperatura de trabajo fue 20 ± 5ºC. Al aplicar APH sobre la carne fresca se encontró que se veía afectado el color superficial de la misma por lo cual se buscó la combinación de preservadores que permitiera mantener el color adecuado de la carne al aplicarle el tratamiento de APH. Se realizaron ensayos para establecer la composición y las concentraciones apropiadas de sales en la solución de inmersión para cumplir con los límites permitidos para nitrito de sodio por las normas vigentes. Luego se optimizó la composición de la solución considerando como función objetivo el mínimo valor de luminosidad L* y el máximo de coloración rojo (a*) con el fin de mantener los atributos de color. Se utilizó un Diseño Central Compuesto, se obtuvieron las superficies de respuesta de los parámetros de color superficial en función de las concentraciones de nitrito y ácido ascórbico. La composición de la solución optimizada para las presiones ensayadas (300 y 600 MPa) fue 0.06 g NaNO2/100 ml, 0.85 g ác. ascórbico/ 100 ml y 6 g NaCl/100 ml. Por otra parte, se estudió el efecto de la reducción de NaCl en la solución de inmersión utilizada como pretratamiento químico, en las características fisicoquímicas y microbiológicas del producto, debido a que la reducción del consumo de sal a través de los alimentos resulta actualmente de gran interés por ser un potencial causante de hipertensión. Las presiones utilizadas en estos ensayos fueron 400 MPa y 600 MPa, ya que según datos bibliográficos a partir de 350 MPa se afecta el desarrollo microbiano. Se encontró que variar la concentración de NaCl en la solución de inmersión afectó los valores de color sin embargo los parámetros de color fueron visualmente aceptables (a* >14). La estabilidad microbiológica también se vio afectada por la variación de la concentración de NaCl. Se encontró que al reducir la concentración de cloruro de sodio disminuyó el tiempo de vida útil (4 semanas de almacenamiento cuando se trató con 400 MPa) del alimento pero superando los valores que presentan las muestras sin ningún tratamiento. Además, se analizó el efecto de APH sobre la oxidación lipídica, encontrándose que la aplicación de presiones de 600 MPa aumentó el índice TBARS, casi duplicándolo respecto a la carne fresca, pero manteniéndose por debajo del límite de detección de rancidez para productos cárnicos (<1 mg MDA/kg).Al aumentar la APH se evidenció en los termogramas de DSC la reducción de los picos correspondientes a las proteínas sarcoplasmáticas y miofibrilares; por FTIR se observó un aumento en el porcentaje de estructura desordenada. El tratamiento de APH afectó los parámetros de color, presentando las muestras tratadas a mayor presión menores valores de a* y mayores de L*. También se estudiaron los cambios en el color en relación al contenido de los pigmentos de la carne vacuna con y sin tratamiento químico (mioglobina, oximioglobina, metamioglobina y nitrosomioglobina) debido a la aplicación de diferentes presiones (100-600MPa). Mediante reflectancia difusa se evidenció que los preservadores químicos mejoraron la estabilidad frente a las altas presiones del cromóforo (mioglobina) transformándolo en nitrosomioglobina y disminuyeron el blanqueamiento de las muestras.En la última etapa se realizó un estudio para ver el efecto de la alta presión hidrostática sobre el desarrollo de un microorganismo patógeno durante el almacenamiento refrigerado a 4ºC y 10ºC. En este caso se analizó Listeria monocytogenes ya que es un microorganismo ubicuo que sobrevive en los alimentos refrigerados y es una de las principales causas de enfermedades de transmisión alimentaria. Luego del tratamiento con preservadores químicos se inocularon las muestras en dos concentraciones: 103 y 105 UFC/ml. Las muestras se envasaron individualmente al vacío y se les aplicó el tratamiento de APH empleando presiones de 400MPa y 600MPa. La utilización de APH como procedimiento de control del desarrollo de Listeria monocytogenes en un producto cárnico fue efectivo para disminuir los recuentos iniciales después del tratamiento, siendo más eficiente el tratamiento a 600 MPa que a 400 MPa. Utilizando la ecuación de Gompertz se pudo predecir la velocidad de crecimiento de los L. monocytogenes en función de las condiciones ensayadas tales como la solución de inmersión, el nivel de presión utilizado y la temperatura de almacenamiento refrigerado.Estos resultados encontrados permiten concluir que la aplicación de tratamientos no térmicos (ozono gaseoso y alta presión hidrostática) es eficiente en la conservación de productos cárnicos.