201 0 X Congreso Nacional de Microscopía-Morelia
ESTUDIO DE LA PRECIPITACIÓN DE CARBUROS EN UN ACERO INOXIDABLE AUSTENITICO AUSTENITICO HK40 DE ALTA RESISTENCIA AL CALOR
García Lira J1, Castillo Sánchez, M 2, Rodríguez Ayala S. 1 Viveros Bretón S 1. Carbajal Manuel1. 1
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL. Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME). (ESIME). Unidad profesional, Azcapotzalco. Av. de las Granjas No. 682, Col. Sta. Catarina Azcapotzalco, C. P. 02550, México, D. F. Tel. 57 29 60 00 Ext. 64443. 2 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL. Sección de Estudios de Posgrado e Investigación (SEPI), Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME). Edificio 5. 2do Piso, Unidad Profesional Adolfo López Mateos “Zacatenco”. “Zacatenco”. Col. Lindavista, C. P. 07738, México, D. F. México. Tel. 57 29 60 00 Ext. 64443.
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INTRODUCCION Los aceros inoxidable inoxidabless resistente resistentess al calor tienen una amplia amplia aplicación aplicación en la industria industria alimenticia, alimenticia, química, farmacéutica, petroquímica y otros usos. Por sus propiedades tienen usos especiales para ciertas aplicacion aplicaciones es para aplicaciones aplicaciones resistentes resistentes al calor. calor. Las característica característicass de un acero acero inoxidable inoxidable son impartidas principalmente por el cromo, del cual depende la pasividad o inoxidabilidad, hay elementos de aleación que ayudan a que el efecto del cromo en estos aceros sea mayor. A través de tratamiento térmico en estos aceros se pueden obtener estructuras duras, mediante calentamiento y enfriamiento rápido, esperándose una precipitación masiva de carburos y una variación de dureza y resistencia a la fluencia. Los carburos presentes presentes en estas aleaciones proporcionan proporcionan dureza extra en la matriz formada formada y ayudan a dar estabilidad estructural al material, incrementan la resistencia a la abrasión y fricción y tienen gran resistencia a disolverse a altas temperaturas, por lo que dan estabilidad y control al crecimiento de grano austenítico. Debido a la importancia de cómo este fenómeno afecta al acero, el cual ocasiona en algunos casos fuertes pérdidas económicas a la industria petroquímica, por la falla en tuberías y equipos, se realizo esta investigación para determinar las mejores condiciones de uso.
METODOLOGÍA Las muestras obtenidas de 10mm x 10mm, se calentaron en un horno eléctrico a una temperatura de 780ºC, 780ºC, durante intervalos intervalos de tiempo de 300, 600, 900 y 1200 horas. horas. Posteriormen Posteriormente te se extrajer extrajeron on y se enfriaron en agua a temperatura ambiente (20ºC). Se realizaron a las mismas análisis con microscopio electrónico de barrido, microscopio microscopio óptico, difractómetro de rayos X, pruebas de tensión y dureza.
RESULTADOS El acero presenta cambios en sus propiedades mecánicas, la dureza originalmente de 28 Rockwell C, disminuye hasta 24 Rockwell C, el límite de cedencia de un valor de 365 MPa disminuye hasta 341 MPa. Se precipitan carburos del tipo M23C6, Feγ , M3C, en la figura 1a y 1b, se observa la precipitación de carburos M23C6 en los límites de grano
CONCLUSIONES Ocurre una precipitación de carburos secundarios en la matriz de estos aceros cuando se exponen a altas temperaturas, provocando esto que el material se fragilice. La precipitación de carburos depende del tiempo y temperatura al que es sometido el acero, el cambio en la ductilidad de estos es un factor import important antee a consid considera erarr para para equipo equiposs que opera operan n en condic condicione ioness de súbita súbita variac variación ión de tensio tensiones nes mecánicas y fatiga térmica.
Agradecimientos SEPI ESIME UZ IPN, ESIME UA, ININ.
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(a)
(b)
Figura 1. (a) Carburos de cromo precipitados en el límite de grano, (b) Morfología del carburo tipo M23C6
REFERENCIAS [1] Weber H. W. Fabrication of HK 40 in the field, 1975. Metchem Meeting of American Society for Metals in Houston, Texas, page 939 – 943. [2] Voelker C. H. and Zeis L. A. How to Repair HK - 40, Furnace Tube, Hydrocarbon Processing, 1972, page 121 – 124. [3] S. J. Zhu, J. Zhao and F. G. Wang. Creep Crack of HK - 40 Steel. Micostructural effects. 1990, page 121 – 141. [4] X. W. Su, S. J. Zhu, X. H. Li, L. Wang and F. G. Wang. Life Assessment of HK – 40 Reformer Tube by Fracture Mechanics. [5] Gerardo Cabañas Moreno. Texturas Cristalográficas por Difracción de Rayos x y Neutrones. 1998. México, D. F. Sociedad Mexicana de Cristalografía. Pág. 10 – 20.
