Simulación, producción y caracterización de aceros 9-12%Cr resistentes a altas temperaturas, endurecidos por precipitación

Abstract

En esta tesis se llevó a cabo la simulación, producción y caracterización de aleaciones martensitico/ferríticas 9-12%Cr, asistido por los programas computacionales ThermoCalc, DICTRA y TC-PRISMA. Por un lado, se estudió la cinética de precipitación de las fases secundarias en una aleación 10.5%Cr, previamente modelada en ThermoCalc, experimental y teóricamente (DICTRA y TC-PRISMA). Los resultados experimentales, se basaron, en la obtención de datos de la evolución del tamaño de partícula de los precipitados M23C6, fase Laves, Nb-MX y V-MX, en muestras de la aleación sometidas a un recocido isotérmico a 650ºC durante 1440 h y 8760 h. En el caso de la simulación computacional en DICTRA y TC-PRISMA, esta se enfocó en el estudio de la cinética de precipitación de los carburos M23(C, B)6 y la Fase Laves. Los resultados de la simulación computacional en TC-PRISMA, permitieron correlacionar el efecto del B en la disminución de la velocidad de engrosamiento de los carburos M23C6. Además, fue posible simular la segregación de Si y W en los límites de grano, previa a la nucleación de la fase Laves. También, se diseñó y produjo una aleación 12%Cr con una alta cinética de precipitación para la fase Laves y Z, con el fin de estudiar su comportamiento en termofluencia a 650ºC. A su vez, las investigaciones fueron complementadas mediante el análisis de la evolución del tamaño de partícula de la fase Laves y la transformación Ta-MX Fase Z, en muestras sometidas a un recocido isotérmico a 650ºC durante 1440 h y 8760 h. La caracterización microestructural mediante microscopia electrónica de transmisión, de los distintos estados de la aleación (post-tratamiento térmico y post-recocido isotérmico), corroboraron la formación de fase Laves y partículas hibridas Ta-MX/Z durante el recocido de precipitación a 780ºC/2 h. Por otro lado, los análisis correspondientes a las muestras sometidas a recocido isotérmico a 650ºC, permitieron explicar, la drástica disminución de la resistencia a la termofluencia de la aleación 12%Cr a las 1000 h de exposición. En general, se pudo observar una rápida velocidad de engrosamiento para la fase Z (CrTaN), con lo cual, el principal mecanismo de anclaje de dislocaciones y subgranos, promovido por la formación de carbonitruros Ta(C,N), se pierde debido a la transformación de fases Ta-MX Fase Z. Además, la fase Laves también presento una alta velocidad de crecimiento, producto probablemente, de la alta sobresaturación de W en la matriz y la formación de una intercara altamente móvil con respecto a uno de los granos.