Estudo de correlações tipo taxa de resfriamento x microestrutura x dureza da liga resistente ao calor 28Cr48Ni5W3Co
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Universidade Federal de São Carlos
UFSCar
Campus São Carlos
Engenharia de Materiais - EMa
UFSCar
Campus São Carlos
Engenharia de Materiais - EMa
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Description
The 28Cr48Ni5W3Co alloy is widely used in furnace systems and various
petrochemical plant equipment. In this work, the directional solidification of this alloy
in a transient heat extraction regime was carried out, obtaining cooling rates according
to the dendritic length-scales and enabling a correlation between both. An analysis
was performed by sizing the secondary dendritic spacings (λ2) finding lower values (~
16 m) near the metal/mold interface and higher values along the solidification
direction (~ 120 m). The directionally solidified alloy casting showed an equiaxed
morphology, with dendritic growth along its entire length. The thermodynamic analysis
by CALPHAD method showed, from the Scheil model, that at the time of the first
measurements with the thermocouples inside the casting there was no eutectic liquid
present, resulting in rates that do not describe the beginning of solidification, but
instead represent a global processing cooling rate. Within the range of the obtained
cooling rates (from 0.03 ºC/s to 22 ºC/s), the analyzes revealed that increasing the
cooling rate, in addition to reducing the secondary spacing, reduces the carbide size.
The microstructure formed is composed of an austenitic matrix rich in nickel and
chromium with carbides precipitated at the interdendritic portions. The secondary
dendritic spacings were related to the cooling rate, and with this, an adjusted equation
was generated that described the behavior of the microstructure along the casting.
Finally, the Brinell hardness results indicated that there was a high correlation with the
cooling rate.
Não recebi financiamento
A liga 28Cr48Ni5W3Co é muito aplicada em sistemas de fornos e diversos equipamentos de plantas petroquímicas. No entanto, aspectos relacionados a sua solidificação são pouco conhecidos. Neste trabalho de TCC foi estudado a solidificação direcional desta liga em regime transiente de extração de calor, obtendo taxa de resfriamento de acordo com a microestrutura e possibilitando uma correlação entre ambas. Uma análise foi realizada dimensionando os espaçamentos dendríticos secundários (λ2) encontrando valores menores (~ 16 m) próximos à interface metal/molde e maiores valores (~ 120 m) no decorrer do sentido de solidificação. A liga solidificada direcionalmente apresentou macromorfologia completamente equiaxial, com micromorfologia dendrítica em toda extensão do lingote. A análise termodinâmica pelo método CALPHAD mostrou a partir do modelo de Scheil que o intervalo de solidificação variou de 1298oC a 1341oC. Dessa forma, na primeira medição conseguida pelos termopares no dispositivo experimental já não havia mais líquido eutético, resultando em taxas que não descrevem o início da solidificação, porém fazem parte do período posterior do processo, representando o mesmo de forma global. Dentro do intervalo das taxas de resfriamento obtidas (0,03 ºC/s – 22 ºC/s), as análises revelaram que aumentar a taxa de resfriamento além de reduzir o espaçamento secundário, reduz o tamanho dos carbonetos. A microestrutura formada é composta por uma matriz austenítica rica em níquel e cromo com carbonetos precipitados nas regiões interdendríticas. Foram relacionados espaçamentos dendríticos secundários com a taxa de resfriamento, e com isso foi gerada uma equação ajustada que descreve o comportamento da microestrutura ao longo do lingote. E por fim os resultados dos ensaios de dureza Brinell indicam uma alta correlação dessa propriedade com a taxa de resfriamento de processo.
Não recebi financiamento
A liga 28Cr48Ni5W3Co é muito aplicada em sistemas de fornos e diversos equipamentos de plantas petroquímicas. No entanto, aspectos relacionados a sua solidificação são pouco conhecidos. Neste trabalho de TCC foi estudado a solidificação direcional desta liga em regime transiente de extração de calor, obtendo taxa de resfriamento de acordo com a microestrutura e possibilitando uma correlação entre ambas. Uma análise foi realizada dimensionando os espaçamentos dendríticos secundários (λ2) encontrando valores menores (~ 16 m) próximos à interface metal/molde e maiores valores (~ 120 m) no decorrer do sentido de solidificação. A liga solidificada direcionalmente apresentou macromorfologia completamente equiaxial, com micromorfologia dendrítica em toda extensão do lingote. A análise termodinâmica pelo método CALPHAD mostrou a partir do modelo de Scheil que o intervalo de solidificação variou de 1298oC a 1341oC. Dessa forma, na primeira medição conseguida pelos termopares no dispositivo experimental já não havia mais líquido eutético, resultando em taxas que não descrevem o início da solidificação, porém fazem parte do período posterior do processo, representando o mesmo de forma global. Dentro do intervalo das taxas de resfriamento obtidas (0,03 ºC/s – 22 ºC/s), as análises revelaram que aumentar a taxa de resfriamento além de reduzir o espaçamento secundário, reduz o tamanho dos carbonetos. A microestrutura formada é composta por uma matriz austenítica rica em níquel e cromo com carbonetos precipitados nas regiões interdendríticas. Foram relacionados espaçamentos dendríticos secundários com a taxa de resfriamento, e com isso foi gerada uma equação ajustada que descreve o comportamento da microestrutura ao longo do lingote. E por fim os resultados dos ensaios de dureza Brinell indicam uma alta correlação dessa propriedade com a taxa de resfriamento de processo.
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