Effect of Nb and Ti on microstructure and mechanical properties of 30% Ni / 18% Cr cast steel after annealing

Efecto del Nb y el Ti sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero fundido 30% Ni / 18% Cr tras el recocido

El estudio analiza la microestructura y las propiedades mecánicas de ocho aceros fundidos ensayados de 0,3 % C -30 % Ni - 18 % Cr estabilizados con niobio y titanio tras recocido en el ciclo de 900 °C / 300 h. El contenido de niobio en los aceros fundidos varió de 0,0 a 2,0 % y el de titanio de 0,0 a 1,2 % en peso. La microestructura se examinó utilizando tanto un microscopio óptico como un microscopio electrónico de barrido con acoplamiento Link IS-IS, así como un difractómetro de rayos X. En función de la composición química del acero fundido, se identificaron las siguientes fases: carburos de tipo MC y M23C6 y una fase rica en silicio, níquel, niobio y/o titanio, que se supuso que era una fase G. También se examinaron las relaciones entre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero fundido a 20 y 900 °C.

INTRODUCCIÓN

Los elementos de construcción resistentes a la fluencia de los hornos para tratamiento térmico y termoquímico se fabrican en su mayor parte con acero fundido austenítico al níquel-cromo. Uno de los métodos posibles para aumentar la vida útil de estas piezas de fundición consiste en añadir Nb y/o Ti a su composición química. Como resultado de ello, se consigue una mayor estabilidad de la estructura durante el funcionamiento [1].

El presente estudio es un fragmento de una investigación más amplia cuyo objetivo es el desarrollo de un acero fundido 0,3 %C -30 % Ni-18 % Cr con adiciones de Nb y Ti para ser utilizado en piezas de construcción de hornos para el tratamiento de cementación. Se presentaron los resultados de los exámenes de estructura al microscopio junto con los resultados de los ensayos mecánicos realizados en aceros moldeados con diversos contenidos de Nb y/o Ti, sometidos antes de los ensayos a un ciclo de recocido de 900 °C / 300 h.

EXPERIMENTAL

Utilizando un resultado de la investigación realizada anteriormente [2], como material de construcción de piezas del horno de cementación, se seleccionó acero fundido de la siguiente composición (% en peso): 0,25 - 0,35 % C; 29-31 % Ni; 17-19 % Cr; 1,2 - 1,5 % Si. Como continuación de esta investigación, se decidió comprobar hasta qué punto puede ser aconsejable añadir niobio y/o titanio, así como aumentar el contenido de silicio en este acero moldeado. Esta tendencia de la investigación es coherente con el estado actual de la técnica y las previsiones relativas al desarrollo de aleaciones de este tipo [3].

Siguiendo el plan de experimentos, se realizaron de prueba [4] y, tras los estudios preliminares, se seleccionaron ocho se seleccionaron ocho aleaciones. Las aleaciones se fundieron en un horno de inducción abierto con revestimiento de ácido. Los lingotes se en moldes de arena.