Influencia en la resistencia al calor de las aleaciones.

Acero inoxidable "Alimentos" 20x23n18

Está hecho de aleación resistente al calor. Sus propiedades, así como las de otros aceros resistentes al calor, están estrechamente relacionadas con el tamaño de grano. El tamaño del grano depende de los procesos electroquímicos que ocurren en las zonas límite y la distribución de impurezas alrededor del cristal. La acumulación de impurezas en los volúmenes límite debilita los enlaces refractarios entre los cristales a altas temperaturas y puede conducir a la pérdida de resistencia.

Influencia del tamaño de grano en la resistencia a la fluencia

Usando acero 12x18n10t como ejemplo, se encontró que una aleación de grano grueso tenía una mayor resistencia a la fluencia que una aleación laminada en caliente con granos finos. A altas temperaturas, las aleaciones comienzan la recristalización. Si son aleaciones de grano grueso, la pendiente de las líneas en el diagrama doble no es muy pronunciada, lo que refleja una mejor resistencia a la fluencia. Los mismos resultados se obtuvieron al ensayar acero al cromo-níquel 20x23n18 con granos gruesos, el cual tiene mayor resistencia pero poca ductilidad.

Influencia del tamaño de grano en la resistencia

A temperaturas reducidas y ambiente, las aleaciones con granos finos tienen características de resistencia muy altas. A temperaturas elevadas, las aleaciones de grano grueso muestran mejor resistencia, pero no tienen suficiente ductilidad. Esto se aplica a las aleaciones con una estructura austenítica y ferrítica.

Influencia de impurezas extrañas en las regiones limítrofes

El mecanismo de interacción de las impurezas resistentes al calor no se comprende bien, pero se ha establecido que las aleaciones con un porcentaje mínimo de S, Pb, Bi, Sn, Sb se caracterizan por características de resistencia al calor reducidas. La presencia de diezmilésimas de plomo en la aleación de níquel-cromo-titanio 75-20-2.5 Ti con 0.7% Al, reduce significativamente las propiedades termorresistentes de la aleación. En primer lugar, la cristalización de los granos refractarios durante la solidificación de las aleaciones y las impurezas fusibles, que no se disuelven, se acumulan en las zonas límite. Tienen un impacto significativo en la calidad de las aleaciones coladas. En aleaciones deformadas, el debilitamiento de la resistencia a temperaturas elevadas puede ser aún mayor en presencia de impurezas fusibles. No todas las impurezas tienen un efecto perjudicial sobre la resistencia al calor. Hay un grupo de elementos (tungsteno, molibdeno, niobio, boro), cuyas adiciones a las aleaciones aumentan la resistencia de las capas límite. También es necesario considerar posibles cambios en la concentración de elementos de aleación en la capa límite después de la difusión o la formación de nuevas fases, que conducen a una pérdida de resistencia al calor y una disminución de la ductilidad de las aleaciones. La diferencia en el tamaño de grano del acero 12x18n10t afecta los procesos de separación de carburos de cromo en los límites de grano y la propensión del acero a la corrosión intergranular.

Otras aleaciones tienen cambios similares en la concentración de solución sólida en los límites de grano. Esto se pone de manifiesto por la diferente capacidad de grabado de los granos después de la homogeneización de las aleaciones a alta temperatura seguido de calentamiento en el rango de temperatura de funcionamiento.

Endurecimiento por dispersión

Este proceso está directamente relacionado con la formación de fases de carburo e intermetaluro en aleaciones termorresistentes y depende del tamaño de grano. Las aleaciones austeníticas endurecidas a alta temperatura con una estructura de grano grueso demuestran claramente este proceso. El endurecimiento por dispersión es muy intenso bajo la acción de la tensión y la temperatura simultáneamente, mucho mejor que bajo la acción de la temperatura sola. La cantidad crítica de impurezas que reducen el punto de fusión acelera la degradación de los materiales resistentes al calor.

Tamaño de grano del material.

Las propiedades de resistencia al calor de las aleaciones refractarias de alta aleación se reducen considerablemente cuando el material es multigrano, en el que los cristales con granos finos y gruesos están presentes simultáneamente en la muestra. Tal mezcla puede ocurrir en productos que se someten a un tratamiento de presión caliente cuando las aleaciones resistentes al calor se someten a grados críticos de deformación. Se forma una estructura de grano grueso donde la deformación plástica es difícil, cuando se estampan aleaciones resistentes al calor y cuando las aleaciones se enfrían de manera desigual durante la deformación. Las aleaciones con una sola estructura tendrán una mayor resistencia al calor que aquellas aleaciones que tienen una estructura de grano diferente. En el grado ZI 437 a t° 700 °C con estructura uniforme y a=36 kG/mm2 la duración de la carga hasta la fractura = 72 horas. La mayoría de las aleaciones no se fracturarán antes de las 150-200 horas. Si el material tiene una estructura heterogénea, las aleaciones se fracturarán entre 6 y 30 horas. Siguiendo el régimen de estampado exacto, es posible evitar la aparición de heterogeneidad en las piezas. La multigranularidad da como resultado propiedades inestables y menor resistencia al calor.

rupturas

La mayoría de las aleaciones tendrán pequeñas picaduras dentro de los límites de grano. En la zona de los granos grandes, las lágrimas aparecen con mayor frecuencia. Un estudio de las aleaciones encontró que, de hecho, las picaduras ocurren mucho antes de que las aleaciones fallen. Después de que ocurren las primeras fracturas, la viabilidad del material se pierde en gran medida cuando la temperatura alcanza los 700-800°C y la tensión es de 36/15 kG/mm2 . Primero hay un desgarro poco profundo en la superficie y luego, con pruebas prolongadas, el número y la profundidad de los desgarros aumentarán gradualmente. En vísperas de la falla, hay rasgaduras dentro del material que no son visibles en la superficie. El mayor número se concentrará más cerca del punto de falla. Como regla general, el lugar de destrucción no coincide con los lugares de los primeros descansos.

metal de grano fino

Mientras que las aleaciones multigrano se fracturan bajo tensión a alta temperatura, las aleaciones de grano fino se alargan fácilmente bajo tal tensión. Como consecuencia, un material de grano grueso y poco plástico se agrietará en los límites de grano. Por lo tanto, los productos con una estructura homogénea se consideran más duraderos.

Medio gaseoso

Se ha sugerido que la formación de grietas en la aleación fue el resultado de la exposición al ambiente gaseoso. Para probar esto, se aplicó a la superficie una capa de níquel de 10 µm de espesor. El niquelado de las muestras se llevó a cabo mediante galvanoplastia. En el proceso de prueba, se encontró que las grietas no diferían de las grietas en aquellas muestras que no estaban protegidas con níquel.

Funciones de procesamiento

Las aleaciones están muy influenciadas por el acabado de la superficie, lo que fue confirmado por las pruebas. Debido a la concentración local de tensiones que actúan sobre las aleaciones, las muescas se forman antes. La macro y la microestructura se forman bajo la acción de fuerzas de deformación sobre la aleación durante el mecanizado a presión en caliente. Debido al sobrecalentamiento de los discos de turbina forjados por encima de 1160 °C fabricados con acero EI481 y por encima de 1170 °C fabricados con acero EI4376, las características de resistencia al calor disminuyeron. En ambos casos, el sobrecalentamiento provoca un agrandamiento estructural así como una oxidación intergranular, que es difícil de distinguir bajo un microscopio. El mismo efecto negativo será causado por el sobrecalentamiento durante los tratamientos térmicos de aleaciones resistentes al calor con aleaciones complejas. Por lo tanto, las temperaturas de producción deben cumplirse estrictamente.

Durante el tratamiento térmico bajo presión, la aleación refina su estructura. Las aleaciones laminadas en caliente y formadas en caliente tienen una estructura de grano fino y un estado de tensión. Si las aleaciones se someten a envejecimiento, adquieren altas propiedades mecánicas a diferentes temperaturas, pero a temperaturas muy altas tales aleaciones tienen baja resistencia. Este efecto se utiliza para producir aleaciones con propiedades mecánicas más altas a temperaturas moderadas. Esto se puede llamar un tratamiento termomecánico.

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