Un estudio comparativo del comportamiento de fatiga a baja ciclo a alta temperatura y los mecanismos de deformación entre Incoloy 800H y sus soldaduras
Autores: Li, Wenjing; Xiao, Lin; Walters, Lori; Kasprick, Greg; Sloan, Robyn
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un estudio comparativo del comportamiento de fatiga a baja ciclo a alta temperatura y los mecanismos de deformación entre Incoloy 800H y sus soldaduras
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Nuclear
Palabras clave
Incoloy 800h
Soldaduras
Haynes 230
Inconel 82
Endurecimiento cíclico
Ablandamiento cíclico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Se investigó y comparó el comportamiento de fatiga de baja ciclo a alta temperatura (LCF) del Incoloy 800H y sus soldaduras con los metales de aporte Haynes 230 e Inconel 82, que fueron fabricados con la técnica de soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) a 760 grados C. Los resultados revelaron que las soldaduras de Incoloy 800H mostraron menores vidas de fatiga en comparación con el metal base. Sin embargo, las soldaduras con el metal de aporte Haynes 230 demostraron una vida de fatiga mejorada a la baja amplitud de deformación en comparación tanto con Incoloy 800H como con la soldadura con el metal de aporte Inconel 82. El metal base Incoloy 800H mostró un endurecimiento cíclico inicial pronunciado con factores de endurecimiento que aumentan con las amplitudes de deformación. En contraste, las soldaduras con los metales de aporte Haynes 230 e Inconel 82 mostraron etapas cortas de endurecimiento cíclico inicial y saturación, seguidas de un largo ablandamiento cíclico continuo. La fractografía y la microestructura después de las pruebas de LCF se caracterizaron con microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). La fractura transgranular con múltiples iniciaciones de grietas fue el modo de fallo predominante en las superficies de fractura tanto del metal base Incoloy 800 como de las soldaduras. El examen de TEM reveló que los deslizamientos de dislocación plana a la baja amplitud de deformación evolucionaron a deslizamientos ondulados, formando eventualmente una estructura de celdas a altas amplitudes de deformación en el material Incoloy 800H a medida que aumentaban las amplitudes de deformación. Sin embargo, el metal de soldadura exhibió un mecanismo de deformación de modo de deslizamiento plano independientemente de la amplitud de deformación cíclica en las muestras de soldadura. Los diferentes comportamientos de endurecimiento y ablandamiento cíclico entre Incoloy 800H y sus soldaduras se atribuyen a la mayor resistencia de las muestras de soldadura en comparación con el metal base. En las muestras del material base Incoloy 800H, las deformaciones inversas durante el LCF crearon estructuras de dislocación onduladas, que no pudieron recuperarse completamente debido a la naturaleza no reversible de la microestructura. Como resultado, se formaron celdas o subgranos dentro de la microestructura una vez creados. En contraste, la mayor resistencia del metal de soldadura en las muestras de soldadura suprimió significativamente la formación de estructuras de dislocación onduladas, y la deformación se manifestó principalmente como arreglos planos de dislocaciones.
Descripción
Se investigó y comparó el comportamiento de fatiga de baja ciclo a alta temperatura (LCF) del Incoloy 800H y sus soldaduras con los metales de aporte Haynes 230 e Inconel 82, que fueron fabricados con la técnica de soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) a 760 grados C. Los resultados revelaron que las soldaduras de Incoloy 800H mostraron menores vidas de fatiga en comparación con el metal base. Sin embargo, las soldaduras con el metal de aporte Haynes 230 demostraron una vida de fatiga mejorada a la baja amplitud de deformación en comparación tanto con Incoloy 800H como con la soldadura con el metal de aporte Inconel 82. El metal base Incoloy 800H mostró un endurecimiento cíclico inicial pronunciado con factores de endurecimiento que aumentan con las amplitudes de deformación. En contraste, las soldaduras con los metales de aporte Haynes 230 e Inconel 82 mostraron etapas cortas de endurecimiento cíclico inicial y saturación, seguidas de un largo ablandamiento cíclico continuo. La fractografía y la microestructura después de las pruebas de LCF se caracterizaron con microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). La fractura transgranular con múltiples iniciaciones de grietas fue el modo de fallo predominante en las superficies de fractura tanto del metal base Incoloy 800 como de las soldaduras. El examen de TEM reveló que los deslizamientos de dislocación plana a la baja amplitud de deformación evolucionaron a deslizamientos ondulados, formando eventualmente una estructura de celdas a altas amplitudes de deformación en el material Incoloy 800H a medida que aumentaban las amplitudes de deformación. Sin embargo, el metal de soldadura exhibió un mecanismo de deformación de modo de deslizamiento plano independientemente de la amplitud de deformación cíclica en las muestras de soldadura. Los diferentes comportamientos de endurecimiento y ablandamiento cíclico entre Incoloy 800H y sus soldaduras se atribuyen a la mayor resistencia de las muestras de soldadura en comparación con el metal base. En las muestras del material base Incoloy 800H, las deformaciones inversas durante el LCF crearon estructuras de dislocación onduladas, que no pudieron recuperarse completamente debido a la naturaleza no reversible de la microestructura. Como resultado, se formaron celdas o subgranos dentro de la microestructura una vez creados. En contraste, la mayor resistencia del metal de soldadura en las muestras de soldadura suprimió significativamente la formación de estructuras de dislocación onduladas, y la deformación se manifestó principalmente como arreglos planos de dislocaciones.