Relationship between crystallographic texture and cavitation resistance of as-cast X8CrNi25-21 and X6CrAl13 steels

Relación entre la textura cristalográfica y la resistencia a la cavitación de aceros X8CrNi25-21 y X6CrAl13 colados en bruto

En este artículo, se muestran los resultados de la evaluación de la resistencia a la cavitación del acero austenítico X8CrNi25-21 y del acero ferrítico X6CrAl13 en estado fundido con diversas orientaciones de grano. Se descubrió que el acero austenítico con una orientación preferente // ND (donde ND es una dirección normal a la superficie expuesta al proceso de cavitación) presenta una resistencia a la cavitación superior a la de otros materiales examinados.

INTRODUCCIÓN

Los metales y las aleaciones son un grupo importante de materiales estructurales que se aplican en todas las ramas de la industria y la ingeniería. La mayoría de ellos cristalizan en el tipo de red cristalina cúbica centrada en la cara (fcc), cúbica centrada en el cuerpo (bcc) o hexagonal compacta (hcp). Dependiendo de la estructura cristalina, los materiales metálicos presentan diversos comportamientos mecánicos relacionados con la activación de mecanismos de deformación, a saber, un deslizamiento de dislocaciones o un maclado mecánico [1-3].

La estructura cristalográfica también tiene un fuerte impacto en el curso de un daño por cavitación en instalaciones de flujo líquido. En estos dispositivos se produce un fenómeno de cavitación, es decir, la formación y el crecimiento de burbujas llenas de vapor o gases disueltos en zonas de presión reducida del líquido, seguido de su rápida descomposición (implosión) en zonas de presión elevada. La presencia de gas en el interior de las burbujas permite su reconstitución tras la implosión, por lo que este proceso puede repetirse varias veces [4,5].

En este trabajo, se ha analizado el efecto de la textura sobre la resistencia a la cavitación de los aceros austeníticos X8CrNi25-21 (fcc) y ferrítico X6CrAl13 (bcc) colados en bruto.

INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL

Se evaluó la resistencia a la cavitación en dos materiales investigados: Acero austenítico X8CrNi25-21 y acero ferrítico X6CrAl13. Ambos aceros se fundieron y colaron en un horno de inducción al vacío que proporciona las condiciones adecuadas para recibir composiciones químicas prediseñadas de aleaciones (en un estrecho rango de contenido de elementos particulares) y una alta calidad metalúrgica. Las composiciones químicas de los aceros investigados figuran en la Tabla 1.

Los aceros investigados en estado fundido se caracterizaron por diferentes valores de dureza, es decir, 219 y 171 HV para el acero austenítico X8CrNi25-21 y el acero ferrítico X6CrAl13, respectivamente.