PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
EN PT
Tese de Doutorado 2018

Avaliação do comportamento em fluência da liga inconel 713C

Autor

Breno Boretti Galizoni

Orientador

  • Orientador Danieli Aparecida Pereira Reis

Área de Concentração

Materiais e Processos de Fabricação

Data de Defesa

17/12/2018

Número da Tese

75466

Resumo

As superligas são ligas metálicas que apresentam elevada resistência mecânica e resitência à fluência a altas temperaturas, boa estabilidade dimensional, e resistência à corrosão e oxidação e, desta forma, utilizada, por exemplo, em elementos de turbinas a gás. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento mecânico da superliga de níquel Inconel 713C em regime de fluência. Foram comparados com a literatura os resultados dos ensaios de fluência da liga estudada em três condições de tratamento térmico: (1) condição bruta de fusão (as cast); (2) condição solubilizada (1.176 °C / 2 h) e (3) condição envelhecida (1.176 °C / 2 h seguido por 926 °C / 16 h). A variação microestrutural obtida com a variação de tratamentos térmicos, faz com que ocorra a precipitação de fases endurecedores (?' - Ni3Al), as quais tem como finalidade o aumento da resistência mecânica do material, podendo desta forma, aumentar a vida do em fluência do material. Os ensaios de fluência foram realizados no modo carga constante, sendo que as temperaturas ensaiadas foram de 675 °C, 700 °C e 760 °C. As tensões aplicadas foram de 460, 510 e 625 MPa. Os valores de temperatura e tensão foram escolhidos para simular as condições mais severas de operação previstas para aplicação da liga, onde a maior aplicação seria em componentes de turbinas a gás. As técnicas de caracterização utilizadas para analisar as três condições de tratamento térmico foram análise química, medição de dureza, difração de Raios X, tração à quente, microscopia óptica e eletrônica de varredura, espectroscopia de Raios X por dispersão de energia, cálculo termodinâmico de estabilidade das fases e análise fractográfica dos corpos de prova ensaiados. As análises químicas das três condições de tratamento térmico atenderam a norma internacional ASM 5391. As análises de DRX, EDS e cálculo termodinâmico identificaram os elementos Nb, Mo, Ti e Zr como constituintes dos carbonetos. Os carbonetos apresentaram um valor de dureza muito superior à fase matricial, o que contribui para aumento de resistência da liga. Pelas análises de microscopia eletrônica de varredura puderam-se identificar as fases ?, ?' e carbonetos. A fase matricial (?) tem, em toda sua composição, a precipitação da fase ?', de forma cúbica e carbonetos precipitados. Os ensaios de fluência revelaram que a condição envelhecida apresentou maior resistência à fluência em temperatura e tensões mais elevadas e a condição solubilizada apresentou menor resistência, nas mesmas condições. Os parâmetros Qc e n foram obtidos e estão nas mesmas faixas de valores que outros trabalhos da literatura com semelhantes superligas de níquel. A análise fractográfica apresentou fratura mista em todas as condições de tratamento térmico, sendo que a condição envelhecida apresentou mais características dúctil, evidenciado pelo maior alongamento durante o ensaio de fluência, sendo que esta condição também apresentou maior resistência à fluência em regimes de maior temperatura e tensão, e isso se deve há maior presença de fases endurecedoras, como carbonetos.

Palavras-chave

Fluência (materiais) Ligas Tratamento térmico Fractografia Metalurgia Engenharia de materiais