Determinación de las constantes elásticas mediante técnicas no destructivas en una aleación Inconel 625 envejecida térmicamente

Abstract

Components of equipment that work at high temperatures for long periods of time can be affected if the materials are susceptible to the precipitation of undesirable phases. Due to the MO, Cr and Nb content, alloy Inconel 625 (IN625) is solution hardened, but if the alloy is exposed to high temperatures during long periods of time, the alloy undergoes and aging process resulting in a gradual precipitation of the metastable ƴ''-phase and carbides of the type M23C6. The hardening may affect the mechanical properties once that the microstructure reaches the over aging condition and affect the structure´s performance, therefore, the detection of the precipitation is of primary interest in the industry. At early stages of the aging process, the different precipitates may have Nano metric dimensions, which makes them difficult to detect with conventional destructive or non-destructive techniques. Within the non-destructive tests thermoelectric measurements and non-linear ultrasound have demonstrated their potential for different microstructural changes, since they offer a high sensitivity to microstructural changes such as those produced by the precipitation of second phases, by fatigue damage, by plastic deformation, and by radiation damage in metallic materials. In this investigation, aging heat treatment was performed at a temperature of 700 °C in samples of IN625 for different periods of time. To monitor the gradual precipitation, tension test, microhardness measurements, Charpy impact test. The experimental results showed an increase in hardness, and changes in yield, ultimate tensile stress, and ductility as well as in the impact resistance. Nondestructive measurements showed that the thermoelectric coefficient increases and can be correlated to the mechanical properties of the alloy.

Los componentes que trabajan a temperaturas elevadas durante tiempos prolongados pueden ser afectados si los materiales son susceptibles a la precipitación de fases secundarias. La aleación Inconel 625 (IN 625) endurece por solución solida por la adición de Mo, Cr, Nb y otros elementos, pero, si es expuesta a altas temperaturas durante un largo tiempo puede endurecer por un mecanismo de precipitación gradual de la fase metaestable ƴ'' y por la precipitación de carburos del tipo M23C6. Este endurecimiento puede afectar el comportamiento mecánico una vez la microestructura entra en la etapa de sobre envejecimiento y comprometer el funcionamiento de la estructura, por lo que la detección en etapas tempranas de la precipitación es de interés particular en la industria. En etapas tempranas, los precipitados tienen dimensiones nanométricas lo que los hace difíciles de detectar con técnicas destructivas y no destructivas convencionales. Dentro de los ensayos no destructivos los métodos de ultrasonido y potencial termoeléctrico han sido usados para la detección de cambios microestructurales como aquellos producidos por la precipitación de segundas fases y por efectos deformación plástica. En esta investigación, se realizaron tratamientos térmicos de envejecimiento térmico en probetas a una temperatura de 700 °C y con diferentes tiempos de exposición. Con el fin de monitorear los cambios graduales, las probetas se caracterizaron mediante ensayos de tensión, de dureza y de impacto Charpy, los resultados experimentales mostraron un aumento en la dureza y cambios en los esfuerzos de fluencia y último de tensión, la ductilidad y en la resistencia al impacto. Los resultados experimentales de potencial termoeléctrico revelan un aumento significativo en el potencial termoeléctrico y este puede ser correlacionado a los cambios en propiedades mecánicas de la aleación.