Las tuberías de acero soldadas con paredes gruesas, hechas de aleaciones de alta temperatura a base de níquel con níquel con precipitación, exhiben excelentes propiedades mecánicas y resistentes a la corrosión a temperaturas elevadas. Estas aleaciones, similares en composición a la aleación 3M929 de la antigua Unión Soviética, se benefician tanto del fortalecimiento de la solución sólida como de las fases de precipitación de γ. Como resultado, demuestran una excepcional resistencia a la oxidación, resistencia a la corrosión en caliente, resistencia al rendimiento, resistencia a la tracción y una resistencia a la fluencia en entornos de alta temperatura duras. Dichas propiedades los hacen ideales para componentes críticos como las cuchillas de turbina en los motores de aviones.
Debido a la estrecha ventana de temperatura de trabajo en caliente de la aleación y su mala formabilidad, los procesos de forjado en caliente son propensos a problemas como la inestabilidad microestructural y el agrietamiento, lo que lleva a una alta tasa de rechazo. Por lo tanto, investigar el comportamiento de deformación térmica de la aleación en diversas condiciones es esencial para optimizar los parámetros de procesamiento y mejorar la calidad de los productos forjados.
Continental Steel Co., Ltd es un fabricante profesional de tuberías de acero soldado, para obtener más detalles, comuníquese con: sales@cscsteel-manufacturing.com
Descripción general
Para explorar las características de deformación térmica del material, las pruebas de compresión isotérmica se realizaron en barras de acero soldado con paredes gruesas utilizando una máquina de prueba de simulación térmica Gleeble-1500. La microestructura inicial consistió principalmente en granos equios con tamaños que varían de 10 a 30 μm. Las muestras de prueba se mecanizaron en cilindros (φ8 mm × 12 mm) con surcos lubricantes poco profundos en ambos extremos.
Los parámetros de deformación fueron los siguientes:
Temperaturas de deformación: 1090 ° C, 1120 ° C, 1150 ° C, 1180 ° C
Tasas de deformación: 0.1 S⁻¹, 1 S⁻¹, 10 S⁻¹ y 50 S⁻¹
Tensión verdadera máxima: ~ 60%
La máquina de prueba registró datos en tiempo real sobre desplazamiento, carga, estrés y tensión. Después de la deformación, las muestras se enfriaron rápidamente agua, se seccionaron longitudinalmente y se prepararon para la observación metalográfica a través de la molienda, pulido y grabado estándar con una solución CUSO₄-H₂SO₄-HCL-H₂O. Se usó un microscopio metalográfico para observar cambios microestructurales.
Hallazgos clave
Comportamiento de flujo y recristalización dinámica
En todas las condiciones de deformación, la aleación exhibió el ablandamiento del flujo a medida que aumentaba la tensión, principalmente debido a la recristalización dinámica. Las tasas de deformación más bajas dieron como resultado una reducción de la tensión máxima y valores de deformación crítica más pequeños, lo que confirma que las condiciones de deformación influyen significativamente en los mecanismos de ablandamiento.
Desarrollo de la ecuación constitutiva
Se desarrolló un modelo constitutivo que describe el comportamiento de deformación de alta temperatura de la tubería de acero soldado con paredes gruesas en base a datos experimentales. Las predicciones del modelo coincidían estrechamente con los resultados de la prueba, con un error relativo de menos del 8%, lo que indica una alta precisión en la captura de las características de flujo de la aleación.
Evolución de la microestructura
Efecto de la temperatura: las temperaturas de deformación más altas condujeron a una recristalización dinámica más pronunciada, lo que resulta en granos más gruesos pero más uniformes.
Efecto de la tasa de deformación: el tamaño del grano inicialmente disminuyó al aumentar la tasa de deformación, alcanzando un mínimo a 1 S⁻¹, antes de aumentar nuevamente a tasas más altas. Las estructuras de grano más finas y uniformes se observaron a 1 S⁻¹, lo que sugiere esto como una tasa óptima para equilibrar el refinamiento de grano y la estabilidad estructural.
Conclusión
El estudio proporciona información valiosa sobre el comportamiento de deformación térmica y la evolución microestructural de las tuberías de acero soldadas con paredes gruesas. Comprender cómo la temperatura y la tasa de deformación afectan el estrés del flujo y la microestructura no solo respalda el desarrollo de modelos constitutivos más precisos, sino que también guía la optimización de los procesos de forja para reducir las tasas de defectos y mejorar el rendimiento del material en aplicaciones de alta temperatura.
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