The influence of applied heat-treatment on in 718 fatigue life at three point flexural bending

Influencia del tratamiento térmico aplicado sobre la vida a la fatiga en flexión en tres puntos de in 718

La aleación Inconel 718 es una superaleación a base de hierro-níquel con una temperatura de trabajo de hasta 650 °C. Las fases presentadas como γ (Ni₃Nb), γ (Ni₃Al) y δ (delta - Ni₃Nb) son responsables de las propiedades únicas de la aleación. La fase δ - delta es rentable cuando se sitúa en los límites de grano en pequeñas cantidades debido al aumento de la vida a fatiga. Sin embargo, a temperaturas cercanas a 650 °C la fase γ se transforma en δ - delta y provoca una disminución de la vida a fatiga. En este trabajo se analiza el tratamiento térmico (800 °C/ durante 72 horas) y su influencia en la vida a fatiga. Los ensayos de fatiga se realizaron a temperatura ambiente. Tras los ensayos se trazaron las curvas S-N para ambas etapas. También se realizó una fractografía SEM (microscopía electrónica de barrido).

INTRODUCCIÓN

Las propiedades mecánicas de las superaleaciones basadas en Ni dependen en gran medida de la microestructura final, del tratamiento térmico aplicado y, por supuesto, de la fase en que se encuentren (colada o forjado). Es bien conocida la influencia positiva del pequeño tamaño de grano en la resistencia a la tracción, así como en la vida a fatiga por debajo de la temperatura límite de 650 °C [1-5].

El tratamiento térmico de este tipo de aleaciones se suele describir mediante diagramas T-T-T (Tiempo-Temperatura-Transformación). El primer diagrama T-T-T para la aleación forjada 718 fue presentado por Eiselstein en 1965 [6]. De toda la bibliografía publicada sobre la aleación 718 se desprende claramente que el inicio de la precipitación y el tipo de precipitado dependen de la naturaleza del material de partida, es decir, del grado de deformación residual, de la cantidad de delta producida por la etapa de disolución y, probablemente lo más importante, del grado de segregación de Nb que queda después de los ciclos de transformación.

El presente estudio T-T-T se llevó a cabo para evaluar las reacciones de fase en material de tocho de tamaño de grano uniforme que se consideraba totalmente homogeneizado, pero que aún contiene cierta cantidad de deformación producida por la forja. La figura 1 muestra el diagrama T-T-T trazado a partir de este estudio [7].

Las fases de refuerzo en la aleación 718 son ϒ´ (Ni₃Al) y principalmente ϒ´´ (Ni₃Nb)), que se considera la principal fase de endurecimiento por precipitación responsable de las propiedades mecánicas únicas.  La fase ϒ´ tiene una estructura cristalina DO₂₂BCT, mientras que la ϒ´ es una fase ordenada FCC con una estructura cristalina Ll₂. Las fases ϒ´´ y ϒ´ tienen morfologías únicas que a veces ayudan a identificar las fases. La fase ϒ´ precipita en forma de partículas redondas cuyo tamaño puede ser inferior a 200 Å, y sigue teniendo forma redonda cuando coalesce a mayor temperatura.