Effect of temperature on the mechanical properties of X5CrNi18-9 steel

Efecto de la temperatura en las propiedades mecánicas del acero X5CrNi18-9

En este artículo se analizan los resultados de los ensayos de tracción estáticos realizados en un grado de acero seleccionado con matriz austenítica. Los ensayos de tracción se realizaron a las siguientes temperaturas 200°, 400° y 700 °C. En las condiciones del ensayo de tracción estático, todas las muestras fallaron con un "necking" característico formando una forma cónica de copa. Se ha comprobado que con el aumento de la temperatura disminuyen las propiedades de resistencia y aumenta el alargamiento. Los exámenes microscópicos de las fracturas mostraron que eran en su mayoría plásticas, y numerosos "hoyuelos" estaban rellenos de inclusiones no metálicas caracterizadas por una forma globular y un tamaño de hasta 8 µm.

INTRODUCCIÓN

Los aceros que contienen un 18 % de Cr y un 9 % de Ni pertenecen al grupo de aceros más utilizados, caracterizados por una estructura austenítica estable en una amplia gama de temperaturas, desde negativas (no entran en estado frágil) hasta altas (buena resistencia a la oxidación) [1,2]. Los elementos básicos y estabilizadores de la austenita son el Ni y el Mn. Sin embargo, para los aceros que se aplican a altas temperaturas se aumenta el contenido de C o se introduce Cu para mejorar su resistencia a la fluencia [3]. Los aceros austeníticos tienen muy buenas propiedades plásticas. A temperatura ambiente: resistencia a la tracción (Rm ) min. 500 MPa, límite elástico (RV ) 185 - 230 MPa, energía de impacto 55 - 86 J, alargamiento (A) hasta el 45 % [4,5]. En los aceros comerciales se permite un contenido de ferrita de aproximadamente el 3 %. La presencia de ferrita es desventajosa, ya que estos precipitados constituyen lugares preferentes para la precipitación de carburos o fases intermetálicas ricas en Cr [5,6]. Además, el mantenimiento de estos aceros a temperaturas elevadas conduce a la precipitación de carburos complejos que contienen -en función de las composiciones químicas del acero- Cr, Mo, Nb, Ti (precipitación a un intervalo de temperaturas: 700 - 900 °C) [2,6]. De forma similar, la presencia de fases intermetálicas de fase σ, disminuye significativamente las propiedades de los aceros fundidos. Los resultados de las investigaciones obtenidas a partir de los ensayos de tracción estática realizados a tres temperaturas, se presentan en el presente trabajo.

MATERIAL DE ENSAYO

Los ensayos se realizaron con muestras de acero al Cr-Ni de la composición química indicada en la tabla 1. La composición química obtenida a partir del análisis espectrométrico realizado y tomada de la norma ISO/TS 15510: 2003, se enumeran en la Tabla 1.