Refinamiento de Grano de Aleaciones
Páginas: 13 (3141 palabras)
Publicado: 17 de junio de 2014
REFINAMIENTO DE GRANO DE ALEACIONES DE ALTA TEMPERATURA
La creciente demanda de aleaciones de aplicación en situaciones de alta temperatura bajo condiciones de oxidación y desgaste ha requerido el desarrollo de materiales resistentes al calor de alta resistencia. Se han incluido varias estrategias como es la solidificación direccional, en endurecimiento por partículas dispersadas de óxidos,aleaciones eutécticas, metalurgia de polvos y procesamiento adecuado para mantener el paso con las temperaturas de trabajo cada día más demandantes1
La temperatura de operación de muchos componentes de súper aleaciones son relativamente bajas; 700 o C,2 la cual está por debajo del rango de fluencia lenta (creep). Mientras los esfuerzos son altos. La alta resistencia y buena vida a la fatigacíclica son requerimientos primordiales. En este rango se desea un tamaño de grano pequeño y uniforme para incrementar la resistencia a la fatiga y la resistencia al crecimiento de grietas.
Desde los años setenta, se realizaron desarrollos para remplazar las piezas de forja con tamaños de grano grande3.La característica principal del vaciado de aleaciones mediante investimento convencional(Cera Perdida) es la microestructura gruesa de tamaño no uniforme. Por lo tanto para obtener un tamaño de grano fino y granos uniformes ha sido una preocupación de las fundiciones por investimento.
REFINAMIENTO DE GRANO DE SUPERALEACIONES
Métodos de refinamiento y su Aplicación
El refinamiento de estructuras de vaciado requiere que la nucleación ocurra en un gran número de sitios y elcrecimiento extensivo de los cristales debe de ser evitado. Resulta que el refinamiento de grano necesita ambos, nucleación y la inhibición del crecimiento continuo de cristales en el líquido. El conocimiento existente del control de tamaño de grano puede dividirse en tres formas básicas 3,4 : mecánicas, químicas o térmicas. Esto es la agitación del líquido durante la solidificación, promoviendo lanucleación y restringiendo el crecimiento, o por un enfriamiento rápido.
En los primeros años de los ochentas, la primera generación de técnicas de coladas de grano fino, llamada Grainex fue desarrollada por Howment Turbine Components Corporation5,6.En este proceso, la pieza vaciada es agitada durante la solidificación para fracturar las dendritas e iniciar una nucleación múltiple, lo queconsecuentemente lleva a un tamaño de grano refinado, entre ASTM M9-M13 (1.6 -0.4 mm), cerca de un tamaño de grano ASTM 0 (0.36mm).
Desde 1984, Howmet introdujo la segunda generación de las técnicas de vaciado de granos fino5,7 y8. Este proceso se conoce como Microcast-X y ofrece el potencial de producir piezas vaciadas con integridad con tamaños de grano en el rango de ASTM 3-5 (125-65 m). Encomparación con las piezas Grainex las cuales exhiben una estructura dendrítica, la microestructura de piezas Microcast-X exhiben una estructura tipo celular. Básicamente, el proceso Microcast-X involucra vaciar el metal fundido teniendo una temperatura de vaciado baja dentro de cerca de 10°C del punto de fusión dentro de un molde caliente. Durante el vaciado, la turbulencia en la aleación líquidaincrementa su relación superficie-volumen y, en su momento, la velocidad de extracción de calor. La baja temperatura de vaciado controlada y la alta velocidad de extracción de calor son los responsables primeramente de la estructura celular. Al mismo tiempo, la compañía, Air Research Casting Company 9 desarrolló un proceso de vaciado de grano refinado (FGP). El proceso fue establecido para usar bajatemperatura de vaciado (temperatura de fusión + 22°C), baja temperatura de sobrecalentamiento, baja temperatura de precalentamiento de molde (1100°C) y enfriadores locales (chils). Para las aleaciones In 713 y MAR-M 247, el tamaño de grano obtenido varió entre ASTM 1-2 (0.25-0.18 mm). Resultados similares se obtuvieron para la aleación IN-713LC10. Al igual que el proceso Microcast-X el proceso...
La creciente demanda de aleaciones de aplicación en situaciones de alta temperatura bajo condiciones de oxidación y desgaste ha requerido el desarrollo de materiales resistentes al calor de alta resistencia. Se han incluido varias estrategias como es la solidificación direccional, en endurecimiento por partículas dispersadas de óxidos,aleaciones eutécticas, metalurgia de polvos y procesamiento adecuado para mantener el paso con las temperaturas de trabajo cada día más demandantes1
La temperatura de operación de muchos componentes de súper aleaciones son relativamente bajas; 700 o C,2 la cual está por debajo del rango de fluencia lenta (creep). Mientras los esfuerzos son altos. La alta resistencia y buena vida a la fatigacíclica son requerimientos primordiales. En este rango se desea un tamaño de grano pequeño y uniforme para incrementar la resistencia a la fatiga y la resistencia al crecimiento de grietas.
Desde los años setenta, se realizaron desarrollos para remplazar las piezas de forja con tamaños de grano grande3.La característica principal del vaciado de aleaciones mediante investimento convencional(Cera Perdida) es la microestructura gruesa de tamaño no uniforme. Por lo tanto para obtener un tamaño de grano fino y granos uniformes ha sido una preocupación de las fundiciones por investimento.
REFINAMIENTO DE GRANO DE SUPERALEACIONES
Métodos de refinamiento y su Aplicación
El refinamiento de estructuras de vaciado requiere que la nucleación ocurra en un gran número de sitios y elcrecimiento extensivo de los cristales debe de ser evitado. Resulta que el refinamiento de grano necesita ambos, nucleación y la inhibición del crecimiento continuo de cristales en el líquido. El conocimiento existente del control de tamaño de grano puede dividirse en tres formas básicas 3,4 : mecánicas, químicas o térmicas. Esto es la agitación del líquido durante la solidificación, promoviendo lanucleación y restringiendo el crecimiento, o por un enfriamiento rápido.
En los primeros años de los ochentas, la primera generación de técnicas de coladas de grano fino, llamada Grainex fue desarrollada por Howment Turbine Components Corporation5,6.En este proceso, la pieza vaciada es agitada durante la solidificación para fracturar las dendritas e iniciar una nucleación múltiple, lo queconsecuentemente lleva a un tamaño de grano refinado, entre ASTM M9-M13 (1.6 -0.4 mm), cerca de un tamaño de grano ASTM 0 (0.36mm).
Desde 1984, Howmet introdujo la segunda generación de las técnicas de vaciado de granos fino5,7 y8. Este proceso se conoce como Microcast-X y ofrece el potencial de producir piezas vaciadas con integridad con tamaños de grano en el rango de ASTM 3-5 (125-65 m). Encomparación con las piezas Grainex las cuales exhiben una estructura dendrítica, la microestructura de piezas Microcast-X exhiben una estructura tipo celular. Básicamente, el proceso Microcast-X involucra vaciar el metal fundido teniendo una temperatura de vaciado baja dentro de cerca de 10°C del punto de fusión dentro de un molde caliente. Durante el vaciado, la turbulencia en la aleación líquidaincrementa su relación superficie-volumen y, en su momento, la velocidad de extracción de calor. La baja temperatura de vaciado controlada y la alta velocidad de extracción de calor son los responsables primeramente de la estructura celular. Al mismo tiempo, la compañía, Air Research Casting Company 9 desarrolló un proceso de vaciado de grano refinado (FGP). El proceso fue establecido para usar bajatemperatura de vaciado (temperatura de fusión + 22°C), baja temperatura de sobrecalentamiento, baja temperatura de precalentamiento de molde (1100°C) y enfriadores locales (chils). Para las aleaciones In 713 y MAR-M 247, el tamaño de grano obtenido varió entre ASTM 1-2 (0.25-0.18 mm). Resultados similares se obtuvieron para la aleación IN-713LC10. Al igual que el proceso Microcast-X el proceso...
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