Análisis microestructural y propiedades de termofluencia de un acero 5Cr-0.5Mo a 600 °C por la prueba Small Punch

Abstract

"Los aceros ferríticos de mediana aleación, como el acero 5Cr-0.5Mo son usados en la industria petroquímica y generadora de energía como componentes expuestos a temperaturas entre 350 y 600 °C por periodos de hasta 250,000 h, ocasionando cambios en la microestructura como la precipitación de carburos y su engrosamiento, afectando así sus propiedades mecánicas. Por lo anterior, la evaluación del estado mecánico del componente y la predicción del tiempo de vida útil son de gran preocupación para evitar accidentes catastróficos. En este trabajo se evaluaron las propiedades de termofluencia del acero 5Cr-0.5Mo en condiciones original y envejecido artificial a 600°C durante 6000 y 7000 h, utilizando la prueba conocida como Small Punch de termofluencia a 600 °C con cargas de 67.5, 75, 80.6, 85.3 y 99.6 N. El material se caracterizó microestructuralmente antes y después de la prueba Small Punch. Con el programa de simulación numérica, Thermo-Calc, se calcularon los diagramas pseudobinario y pseudoternario y se determinaron las fases presentes. El estado original presenta una matriz ferrítica y precipitación de carburos inter e intragranulares, que de acuerdo a los diagramas obtenidos con Thermo-Calc son carburos del tipo M23C6. En cuanto a las muestras envejecidas se observan precipitados engrosados en el límite de grano. El análisis microestructural de las muestras ensayadas revela una mayor deformación del grano al aumentar la carga y el tiempo de envejecido. Se obtuvo la relación Monkman-Grant con un ajuste del 99.7%, a partir de la cual se puede determinar el tiempo de ruptura en función de la deformación. Además se calculó el parámetro Larson-Miller, que permite predecir tiempos de ruptura a diferentes temperaturas para la prueba Small Punch de termofluencia."