Studying the effect of boron on heat-resistance properties of Ni-Cr alloys

Estudio del efecto del boro en las propiedades de resistencia al calor de las aleaciones Ni-Cr

Las aleaciones termorresistentes basadas en el sistema Ni-Cr se utilizan ampliamente como aleaciones para la fabricación de anillos, elementos de fijación, discos de turbina y otras piezas que funcionan a temperaturas de hasta 750 °C. Para mejorar las propiedades de estas aleaciones, se dopan adicionalmente con Al, Ti, Mo y otros elementos.

INTRODUCCIÓN

En estudios anteriores [1], se ha propuesto una aleación con un mayor contenido de cromo en comparación con las aleaciones convencionales de níquel-hierro, con un contenido de cromo aumentado hasta el 40 - 45 % con un dopado adicional de Nb. En la composición de estas aleaciones (por ejemplo, ChN35VTYu) el boro está presente en una cantidad de 0,01 - 0,02 %.

El efecto del boro en las propiedades termorresistentes de las aleaciones, a pesar de la larga historia del tema, sigue siendo bastante controvertido. Por ejemplo, en [2, 3] se demostró que el aumento del contenido de boro por encima de milésimas de uno por ciento conduce a la fragilización de la aleación mediante la formación de una fase de boruro.

Al mismo tiempo, los desarrolladores de superaleaciones clásicas como los grupos S-816, RCC y SAH se dedican activamente a estudiar el efecto del boro en los índices de resistencia al calor [4, 5]. En este estudio, se estudió el efecto del boro sobre las propiedades de resistencia al calor de las aleaciones del sistema CrNi-a.e..

La aleación con boro en el intervalo de 0,4 - 0,7 % aumenta las propiedades de resistencia de los aceros austeníticos, que tienen refuerzo carburo e intermetálico.

Las propiedades de tensión-ruptura de los aceros de austenita-boro a 650 - 700 °С superan significativamente las propiedades de aceros similares sin boro.  Además, los aceros con refuerzo de boro se caracterizan por una elevada ductilidad a la rotura por esfuerzos, que no disminuye con el aumento de la duración del ensayo. La alta ductilidad a la rotura por tensión de los aceros austeníticos al boro es el resultado de la alta estabilidad de la estructura y las propiedades formadas durante la exposición a largo plazo a temperaturas de 800 - 700 0С.

Debido a los granos finos y a la coagulación de las fases de refuerzo, los aceros austenito-boro, a diferencia de los aceros similares sin boro, tienen una mayor plasticidad a la temperatura de solidificación. Estos aceros, debido a la presencia de una estructura dúplex de austenita-boro, no son propensos a la formación de grietas calientes en la soldadura y en la zona soldada durante la soldadura por fusión, lo que es típico de la soldadura de aceros austeníticos de alta temperatura.  Por lo tanto, la aleación con boro en el rango de 0,2 - 0,5 % mejora la fusibilidad, permite la eliminación de grietas calientes sin disminución de la resistencia y el mantenimiento de la resistencia a la rotura por tensión.