Properties of Stabilised Ni-Cr Cast Steel Exposed to the Effect of Carburising Atmosphere and Thermal Fatigue

Propiedades del acero fundido estabilizado al Ni-Cr expuesto al efecto de la atmósfera de carburación y la fatiga térmica

En este artículo se muestran los resultados de la investigación del efecto del niobio y/o titanio, así como del silicio, en la resistencia del acero fundido 0,3%C-30%Ni-18%Cr al efecto de cementación y a los choques térmicos a una temperatura de 900 °C bajo una atmósfera de cementación con un potencial de carbono igual al 0,9%. Se fabricaron ocho aleaciones de prueba en las que el contenido de niobio variaba en un intervalo de 0-1,75%, el de titanio en un intervalo de 0,03-1,00%, y el de silicio en un intervalo de 1,34-2,48% (peso - %). Se trazaron relaciones cuantitativas para describir el efecto de los elementos estabilizadores en un aumento del peso de la probeta y del contenido en volumen de las fases de carburo en las capas externas de las probetas. También se muestran la susceptibilidad a la formación de grietas y las propiedades mecánicas tras el proceso de cementación. Se ha demostrado que, a excepción de la resistencia al efecto de carburación, los elementos examinados deterioran las propiedades del acero fundido.

INTRODUCCIÓN

En los aceros fundidos austeníticos, los elementos estabilizadores desempeñan las dos funciones principales [1, 2]:

- reducen la posible precipitación de carburos de cromo, principalmente a lo largo de los límites de grano, contrarrestando así el empobrecimiento de la matriz en cromo,

- aumentan, mediante cambios en el tipo y morfología de los carburos, la resistencia a la fluencia.

Los elementos más utilizados para este fin son el niobio y el titanio. En la estructura de las aleaciones están presentes en forma de carburos NbC y TiC. Agregados a la aleación conjuntamente, también pueden formar carburos complejos, por ejemplo, (Nb, Ti)C [3].

En la literatura técnica de referencia, las opiniones son consistentes en cuanto al efecto beneficioso del niobio y/o el titanio en la mejora de la resistencia a la fluencia del acero fundido austenítico en atmósferas tanto oxidantes como carburizantes [3]. Por otro lado, no hay suficientes datos sobre el efecto que se supone que ejercen estos elementos sobre el comportamiento a fatiga térmica y otras propiedades mecánicas de este acero fundido.

Por lo tanto, este estudio, utilizando como ejemplo acero fundido 0,3%C-1,2%Si-30%Ni-18%Cr [4], intenta aumentar la resistencia a la cementación del acero fundido al níquel-cromo con su buena resistencia a los choques térmicos bien conservada, y esto mediante la ampliación de la composición química para incluir una adición de niobio y/o titanio y elevando el contenido de silicio.

MATERIAL DE PRUEBA Y DESCRIPCIÓN DE LA INVESTIGACIÓN